UNIDAD 5.- Otros procesos industriales plsticos, trmicos, plsticos compuestos y termofraguantes5.1 Generalidades

Plstico: Grupo de sustancias orgnicas de alto peso molecular o polmeros tanto naturales como sintticos excluyendo los cauchos o elstomeros. En determinada etapa de su manufactura todo plstico es capaz de adoptar la forma final deseada, bajo la accin de calor y presin.

A pesar de la gran variedad en la composicin y estructura que pueden presentar los distintos plsticos, hay una serie de propiedades comunes que poseen los plsticos y que los distinguen de otros materiales.El rango de densidades de los plsticos es relativamente bajo y se extiende desde 0.9 hasta 2.3 g/cm3 (tabla 1). Entre los plsticos de mayor consumo se encuentran el PE y el PP, ambos materiales con densidad inferior a la del agua. La densidad de otros materiales es varias veces mayor, como el aluminio con densidad 2.7 g/cm3 o el acero con 7.8 g/cm3. Esta densidad tan baja se debe fundamentalmente a dos motivos; por un lado los tomos que componen los plsticos como C, H, O y N son ligeros, y por otro, las distancias medias de los tomos dentro de los plsticos son relativamente grandes.TABLA 1. Densidad, conductividad trmica y elctrica de diferentes materiales.

Material Densidad (g/cm3) Cond. Term. (W/mK) Cond. Elec.(S)Plsticos 0.9-2.3 0.15-0.5 ---PE 0.9-1.0 0.32-0.4 ---PC 1.0-1.2 --- ---PVC 1.2-1.4 --- 10-15Acero 7.8 17.50 5.6Aluminio 2.7 211 38.5Aire --- 0.05 ---

Por otra parte, el valor de la conductividad trmica de los plsticos es sumamente pequeo. Los metales, por ejemplo, presentan conductividades trmicas 2000 veces mayores que los plsticos (tabla 1); esto se debe a la ausencia de electrones libres en el material. Un inconveniente de la baja conductividad aparece durante la 2 transformacin de los plsticos. El calor necesario para transformar los plsticos se absorbe de manera muy lenta y, por otra parte la eliminacin del calor resulta igualmente costosa. Durante el uso de los plsticos, la baja conductividad trmica aparece como una ventaja, pues permite el empleo de estos materiales como aislantes.

Igualmente los plsticos conducen muy mal la corriente elctrica. Presentan resistencias muy elevadas, y por tanto, bajas conductividades (tabla 1). La resistencia elctrica es funcin de la temperatura, y a elevadas temperaturas conducen mejor.

Gracias a su elevada resistencia elctrica los plsticos se utilizan frecuentemente como aislantes elctricos de aparatos y conducciones que funcionan con corriente o la transportan.

Por otra parte, los termoplsticos amorfos como el PC, PMMA, PVC, resinas de UP presentan transparencia que no difieren mucho del propio vidrio. Su transparencia es aprox. del 90% (relacin entre la intensidad de la luz transmitida sin desviacin y la luz incidente). La transparencia de los plsticos se puede perder, al menos parcialmente, por exposicin a la intemperie o a cambios bruscos de temperatura.

5.2 Tipos de plsticos

En este apartado se describen brevemente los principales tipos de plsticos, sus propiedades y aplicaciones. Los plsticos se pueden clas ificar de maneras muy diferentes. En este caso se han clasificado segn la estructura que predomina en el material, lo que por otra parte confiere propiedades bien diferentes.

1. TermoplsticosSobre estos materiales ya se habl en el tema anterior. Son polmeros lineales, que pueden ser ramificados o no. Puesto que no se encuentran entrecruzados son polmeros solubles en algunos disolventes orgnicos, son capaces de fundir y son reciclables. Los termoplsticos ms frecuentes como PE, PP, PS y PVC se fabrican y emplean en cantidades muy grandes, si los comparamos con los plsticos restantes. Ms de la mitad de la cifra total procesada corresponde los cuatro plsticos citados.

Para que un polmero tenga aplicacin como termoplstico debe tener una temperatura de transicin vtrea Tg (si se trata de un material amorfo), o una temperatura de fusin Tm (si se trata de un material cristalino), superior a la temperatura ambiente. Por lo general los materiales termoplsticos presentan un buen conjunto de propiedades mecnicas, son fciles de procesar, reciclables y bastante econmicos. La principal desventaja deriva del hecho de que son materiales que funden, de modo que no tienen aplicaciones a elevadas temperaturas puesto que comienzan a reblandecer por encima de la Tg, con la consiguiente prdida de propiedades mecnicas.

2. Plsticos de altas prestaciones (o plsticos ingenieriles)Los plsticos de altas prestaciones son un grupo de termoplsticos que se caracterizan por unas propiedades mecnicas excepcionalmente buenas. En principio el trmino de "materiales de altas prestaciones" se comenz a utilizar para aquellos materiales que pudieran sustituir satisfactoriamente a metales tales como el aluminio en algunas aplicaciones. Sin embargo esta definicin es poco coherente, puesto quecomo hemos visto las propiedades de los plsticos se ven muy afectadas por la temperatura de trabajo, de modo que un plstico podra considerar de "altas prestaciones" a una determinada temperatura y no a otra.

Otra definicin ms reciente es que un material de altas prestaciones es aquel que es capaz de soportar cargas indefinidamente. Los termoplsticos que hemos estudiados hasta ahora presentan un fuerte comportamiento viscoelsticos, de modo que sus propiedades mecnicas son fuertemente dependientes del tiempo de aplicacin del esfuerzo. En este sentido todos los plsticos de altas prestaciones estnen desventaja comparados con los metales, sin embargo presentan grandes ventajas comparndolos con los metales como baja densidad, resistencia a muchos lquidos que corroen a los metales, y son fcilmente procesables, por lo que se pueden producir piezas con diseos ms complejos que con metales.

Los plsticos de altas prestaciones se obtienen por polimerizacin de monmeros que incorporan anillos bencnicos a la cadena del polmero. Estos anillos aromticos dan rigidez a la cadena, as como temperaturas de fusin muy elevadas, de modo que el plstico podr exponerse a temperaturas superiores a los 200 C (y en ocasiones superiores a los 300C) durante periodos prolongados manteniendo sus propiedades mecnicas.

Ejemplos de estos materiales son los plsticos de las familia de las poliimidas (PI), poliariletercetonas (PAEK), poliesteres aromticos (APE), polisulfonas (PSU), entre otros. Por lo general estos materiales resultan ms caros y ms difciles de procesar que los dems termoplsticos.

3. TermoestablesComo ya se vio en el tema anterior, los termoestables son materiales que adquieren un estado final reticulado (entrecruzado), que hace que el material sea insoluble e incapaz de fundir otra vez. A partir de materias primas de bajo peso molecular se forman, en una primera fase, un producto intermedio (prepolmero), de peso molecular intermedio, no reticulado o muy poco y por tanto todava capaz de fundir (y por tanto de rellenar un molde). La reticulacin espacial que da lugar a la formacin de la macromolcula termoestable tiene lugar por reaccin qumica (curado) durante el moldeo de la pieza, es decir, durante el proceso de transformacin. Puesto que no funden y no reblandecen son materiales que presentan muy buenas propiedades a elevadas temperaturas. Junto con su alta resistencia trmica presentan alta resistencia qumica, rigidez, dureza superficial, buena estabilidad dimensional, etc.

Sin embargo el empleo de estos materiales ha ido disminuyendo en los ltimos aos. Existen numerosas razones por las que ha ocurrido esto. Los termoestables requieren mtodos de transformacin lentos, puesto que la reaccin de polimerizacin tiene lugar durante la transformacin. Los acabados son pobres comparados con los de la mayora de los termoplsticos; por lo general las resinas termoplsticos son bastantes opacas y en muchos casos presentan cierta coloracin amarillenta.

Los ejemplos ms corrientes de estos materiales son los poliuretanos reticulados (PUR), las resinas de fenol-formaldehido (fenoplastos) y las resinas de aminaformaldehido (aminoplastos).

4. ElastmerosEn los elastmeros o cauchos las cadenas de polmero se encuentran enrolladas y retorcidas de forma arbitraria, al azar, lo que les confiere gran flexibilidad para permitir que el material sea capaz de soportar deformaciones muy grandes. En los elastmeros suele producirse un entrecruzamiento parcial de las cadenas para evitar que cada vez que estos materiales se ven sometidos a un esfuerzo las molculas se deslicen unas sobre otras, lo que provocara deformaciones irrecuperables. El proceso de curad por el que estos polmeros son entrecruzados se suele conocer como vulcanizacin. El entrecruzamiento se produce de forma similar a lo termoestables, pero en este caso el grado de entrecruzamiento es mucho ms bajo: El entrecruzamiento debe ser suficientemente espaciado, de modo que no evite que las molculas estn enrolladas y retorcidas sobre si mismas, lo que en definitiva confiere gran elasticidad al material.

Los elastmeros son materiales muy tenaces, resistentes a aceites y grasas, al ozono, y presentan buena flexibilidad a bajas temperaturas; de hecho, todos los elastmeros tiene temperaturas de transicin vtrea inferiores a la temperatura ambiente. Presentan, sin embargo, algunas de las desventajas de los termoestables: requieren un procesado lento, lo que consume grandes cantidades de tiempo y energa.

Esto ha llevado a que en los ltimos aos se haya desarrollado un grupo de elastmeros conocidos como elastmeros termoplsticos (TR. Estos elastmeros termoplsticos pueden estar reticulados de forma qumica o fsica. En los reticulados qumicamente la reticulacin se deshace a temperaturas altas, convirtindose en termoplsticos amorfos o semicristalinos que, cuando la temperatura sigue aumentando, adquieren consistencia termoplstica. Tiene, por tanto el comportamiento de uso de los elastmeros y el comportamiento de fusin de los termoplsticos. Los elastmeros reticulados fsicamente consiste por lo general en una mezcla de una matriz termoplstica, generalmente PP, mezclada con un caucho, por lo general EPDM. En este caso la matriz termoplstica permite que el material funda y sea moldeado, mientras que las partculas de caucho contribuyen dando tenacidad y elasticidad al material.

En general la capacidad de deformacin de los elastmeros termoplsticos es menor que la de los dems elastmeros (elastmeros permanentes).

5. CompositesLos composites o plsticos compuestos, estn formados por dos componentes inmiscibles que forman dos fases separadas, lo que les confieren propiedades muy interesantes. Constan de una matriz, que se trata generalmente de un polmero termoplstico, aunque ocasionalmente pueden se termoestables, y de una carga, que se suele tratar de una fibra, por lo general fibra de vidrio o de carbn. Las propiedades de los composites no solo dependern de las caractersticas de cada componente, sino tambin de la naturaleza de la interfase. En estos materiales la carga o refuerzo mejora las propiedades de la matriz polimrica, de modo que combinan todas las ventajas de los termoplsticos o termoestables, segn se trate, con las del refuerzo, lo que supone muy buenas propiedades mecnicas.

6. Plsticos espumadosSon plsticos con una estructura celular, que contienen grandes proporciones de celdillas finas llenas de gas. Estas celdillas pueden ser cerradas o abiertas. Las propiedades fsicas de los compuestos resultantes sern intermedias entre las del slido y las del gas. En los plsticos espumados se consiguen importantes modificaciones en la densidad, conductividad trmica, propiedades dielctricas y disipacin de energa acstica y mecnica.

Los agentes de espumacin usados en la produccin de plsticos celulares se dividen en: Fsicos y qumicos, de acuerdo a si el gas se genera por un proceso fsico (evaporacin, sublimacin) o por uno qumico (rotura de la estructura qumica o por otras reacciones qumicas).

En cuanto a las variaciones de la densidad en los plsticos espumados (o celulares), se cumple exactamente la ley de mezclas; por tanto la densidad del material celular disminuye proporcionalmente a la fraccin volumtrica de la fase gaseosa. La conductividad trmica de los gases es muy inferior a la de los slidos; si las celdillas son cerradas y pequeas se pueden eliminar dentro de los productos celulares las corrientes de conveccin. La transferencia de calor por conduccin aumenta linealmente con la densidad de la espuma. Por otro lado, el calor radiante se transfiere rpidamente a travs de los gases y, por consiguiente, es la fase slida la que determina la resistencia al flujo de calor por irradiacin a travs de los productos celulares. En productos celulares, la constante dielctrica y las prdidas dielctricas disminuirn proporcionalmente a la disminucin de la densidad. Por ejemplo, si ladensidad del PE disminuye de 0,92 a 0,4 g/cm3, la correspondiente disminucin de la constante dielctrica es de 2,29 a 1,4.

En cuanto a las propiedades mecnicas el efecto de los agentes espumantes se pone claramente de manifiesto en la rigidez y la absorcin de impactos de las piezas.La rigidez de un producto celular aumenta ostensiblemente. Por ejemplo, en una viga rectangular, a igualdad de peso de un material slido y uno espumado, la flexin mxima sera de la del material slido.

Los productos celulares son capaces de absorber una cantidad considerable energa de impacto, debido a los efecto disipativos de la energa a travs de la fase gas. Para evitar el dao de los productos celulares, sin embargo, la fase slida debe tender a deformarse sin rotura y, consiguientemente, los mejores efectos de amortiguamiento se logran con polmeros elsticos.

En cuanto a las propiedades acsticas, en el aislamiento del sonido hay que tener en cuenta dos aspectos: Aislamiento del sonido generado directamente en el aire. Sonido resultante de vibraciones resonantes de las estructuras.Los materiales celulares pueden usarse para ambos fines. En el primer caso, la energa de las ondas sonoras es disipada dentro del material celular por un mecanismo de amortiguamiento viscoso del aire, que se comprime o mueve a travs de las clulas intercomunicadas. Por otro lado, la reduccin del sonido resultante de las vibraciones de las estructuras, puede lograrse slo aumentando la rigidez de la propia estructura.

Por tanto, tomando como base el peso, los productos celulares son intrnsecamente ms rgidos que los materiales slidos de los que provienen y puede decirse que una reduccin de los ruidos por vibraciones puede lograrse tambin por espumacin.

7. Cristales lquidosLos cristales lquidos (LCP) son termoplsticos basados en polisteres aromticos que presentan estructuras altamente ordenadas, incluso en estado lquido o fundido. Cuando estos materiales son sometidos a un esfuerzo las molculas de polmeros pueden deslizarse unas sobre otros, pero sin llegar a perder nunca la estructura ordenada. Esta estructura tan especial les confiere excelentes propiedades trmicas mecnicas y pticas.

5.3 Material primas5.4 Compuestos termofraguantes (Fenlicas, Resinosas y Furmicas)Clasificacin de las resinas:1. Termofraguantes: son opacos tienen color los ms utilizados son el rojo y el negro. Cuando se hace el montaje y se alcanza la temperatura de fusin inmediatamente endurece. Si se vuelven a calentar no se derrite sino que se quema. Son calentados a presin y temperatura indicada por el mtodo. Bakelita utilizada para hacer mangos de ollas. Temperatura 150C1. Termoplsticos: son transparentes permitiendo una mejor visualizacin del trabajo. Cuando alcanza su temperatura de fusin fluye con facilidad. Si se vuelve a calentar se ablanda. Se calienta a 140C y a una presin de 150Kg*cm2. Al llegar a esta condicin hay que enfriar a 10C. Lucita.

Resina de Urea Formaldehdo / Resina de Amino: Qu es?Resinas de Urea Formaldehdo (UFR) son polmeros que pertenecen a un grupo conocido como Resinas Termofraguantes. Polmeros pertenecientes a este grupo no se ablandan bajo el calor, de hecho se ponen duros debido a la formacin de "cross-links" adicionales entre las molculas de polmeros. Por esta razn, UFR's son llamadas termofraguantes.

5.5 Celulosas, poliestirenos, polietilenos y propileno5.6 Maquinados con chorro abrasivo5.7 Maquinados con chorro de agua

http://www.utp.edu.co/~publio17/hornos_fusion.htm#hcrisolhttp://mx.geocities.com/leon_df/arrabio.htmlhttp://html.rincondelvago.com/metalurgia-y-siderurgia.htmlhttp://html.rincondelvago.com/acero_3.htmlhttp://html.rincondelvago.com/produccion-de-hierro-y-acero.htmlhttp://www.solomantenimiento.com/m_termicos-acero.htmhttp://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtmlhttp://iq.ua.es/Tema2.pdfhttp://html.rincondelvago.com/laboratorio-de-materiales.html