Conformado de polímeros

1. TEMA 7 Conformado de polímeros

2. Conformado de polímeros ÍNDICE 7.1 Tipos y componentes de los plásticos 7.2 Moldeo por compresión 7.3 Moldeo por transferencia 7.4 Extrusión 7.5 Soplado y moldeo rotacional 7.6 Moldeo por inyección 7.7 Termoformado 7.8 Calandrado 7.9 Conformado de composites de matriz plástica 7.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los productos plásticos

3. Conformado de polímeros 7.1 Tipos y componentes de los plásticos FAMILIAS DE PLÁSTICOS Termoestables Termoplásticos Elastómeros Producto plástico: repetición de la estructura molecular típica de cada polímero concreto Colorantes Estabilizadores cargas Refuerzos Agentes espumantes +

4. Figura 8.1 Moldeo por compresión Conformado de polímeros 7.2 Moldeo por compresión • Proceso más antiguo • Termoestables y elástomeros • Calor y presión • 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.

5. Conformado de polímeros 7.3 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 • Piezas de paredes más finas y formas más complejas • Peor control dimensional de la pieza • Permite fabricar simultáneamente varias piezas  coste unitario de la pieza es menor, aunque conlleva una mayor pérdida de material

6. Conformado de polímeros 7.4 Extrusión • Termoplásticos y espumas plásticas • Método más utilizado para conformar materiales plásticos • Piezas largas de sección transversal constante Presión necesaria Precalentamiento Consistencia líquida

7. Conformado de polímeros 7.5 Soplado y moldeo rotacional • Piezas huecas sin costuras • Soplado  piezas pequeñas • Termoplásticos • Muy alta productividad Aspecto principal a controlar:la uniformidad del espesor del producto

8. Conformado de polímeros 7.5 Soplado y moldeo rotacional • Piezas huecas sin costuras • Moldeo rotacional  piezas grandes • Termoplásticos Utiliza la fuerza centrífuga generada en un molde giratorio para conformar la masa plástica

9. Figura 8.7 a) Máquina de moldeo por inyección Conformado de polímeros 7.6 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)

10. Figura 8.3 b) Ciclo típico de moldeo Conformado de polímeros 7.6 Moldeo por inyección

11. Conformado de polímeros 7.6 Moldeo por inyección • Termoestables y elastómeros RIM: Reaction Injection Molding = Moldeo por inyección activa Tiempo típico de ciclo: dos minutos

12. Conformado de polímeros 7.7 Termoformado • Termoplásticos • Permite las productividades más altas y los menores costes unitarios • Se utiliza para dar forma a láminas, normalmente obtenidas mediante extrusión previa

13. Conformado de polímeros 7.7 Termoformado • Termoplásticos • 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)

14. Conformado de polímeros 7.8 Calandrado • Fabricación de láminas

15. Conformado de polímeros 7.8 Calandrado • Fabricación de láminas

16. Conformado de polímeros 7.9 Conformado de composites de matriz plástica Composites 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…) PROCEDIMIENTOS MANUALES Moldeo a mano • Utiliza principalmente matrices termoestables (resinas de poliester y epoxi) • Proceso de conformado lento Agente antiadherente • Mucha mano de obra • Series cortas de grandes partes estructurales: cascos de embarcaciones grandes depósitos…

17. Conformado de polímeros 7.9 Conformado de composites de matriz plástica PROCEDIMIENTOS MANUALES Fibras cortas (<5cm) Moldeo con pistolas a presión (peores propiedades que el moldeo a mano)

18. Conformado de polímeros 7.9 Conformado de composites de matriz plástica PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS Grandes series de piezas SMC(Sheet Molding Compound) BMC(Bulk Molding Compound)

19. Conformado de polímeros 7.9 Conformado de composites de matriz plástica PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS Moldeo por transferencia de resina

20. Conformado de polímeros 7.9 Conformado de composites de matriz plástica PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS 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

21. Conformado de polímeros 7.9 Conformado de composites de matriz plástica PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS Pultrusión Piezas largas de sección transversal constante: perfiles, redondos, tubos…

22. Conformado de polímeros 7.9 Conformado de composites de matriz plástica PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS Bobinado de filamentos Productos huecos: tubos, depósitos…

23. Conformado de polímeros 7.9 Conformado de composites de matriz plástica Tabla 8.1 Idoniedad de los procesos de fabricción de plásticos ante distintas consideraciones

24. Conformado de polímeros 7.9 Conformado de composites de matriz plástica VL very low L  low M middle H  high VH  very high

25. Conformado de polímeros 7.9 Conformado de composites de matriz plástica

26. Origen Conformado de polímeros 7.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los productos plásticos Conformar productos Procesado de materiales plásticos 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

27. Conformado de polímeros 7.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los productos plásticos Parámetros a controlar en los procesos de moldeo Temperatura del fundido Temperatura del molde Alta Baja Controla la viscosidad del producto y por tanto su facilidad para rellenar el molde Aumenta la productividad (menor tiempo de ciclo) pero dificulta su llenado Puede inducir un sobrecurado en el caso de productos termoestables

28. Conformado de polímeros 7.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los productos plásticos 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)

29. Conformado de polímeros 7.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los productos plásticos 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