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TECNOLOGIA PARA LA
FABRICACION II
INDUSTRIAS IINDUSTRIAS I
POLIMEROS
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POLIMEROS
• Los polímeros son los mas nuevos de los tres tipos de materiales, son un compuesto que consiste en moléculas en cadenas largas, cada molécula esta hecha de unidades repetitivas que se conectan entre si.
• La mayoría se basan en el carbono, por eso son • La mayoría se basan en el carbono, por eso son consideradas sustancias orgánicas; sin embargo existen polímeros inorgánicos.
• Casi todos los materiales polímeros usados en ingeniería son sintéticos con excepción del hule natural
• Los polímeros se dividen en plásticos y hules
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PLASTICOS (1Y2) y HULES (3)
1) TERMOPLASTICOS (TP): Son sólidos a temperatura ambiente pero si se someten a altas temperaturas se convierten en un liquido viscoso, esto permite conformarlo fácilmente y pueden someterse a este proceso repetidamente sin degradarse.
2) TERMOFILOS (TS): (o termoestables) no toleran ciclos 2) TERMOFILOS (TS): (o termoestables) no toleran ciclos de calentamiento y enfriamiento inicialmente se ablandan, pero a temperaturas mayores se produce una reacción química que los endurece, si se realimenta se degrada por pirolisis.
3) ELASTOMEROS (E): Polímeros con extrema extensibilidad elástica, pueden alargarse hasta 10 veces y recuperar su tamaño original.
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• PRODUCCION:
- Termoplásticos: 70% del mercado
- Termófilos y elastómeros: 30% en partes similares
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VENTAJAS
- El uso anual de polímeros excede el
de los metales
- Se pueden moldear partes
intrincadas sin procesamiento
posteriores
- Baja densidad con respecto a
metales y cerámicos
DESVENTAJAS
- Baja resistencia
comparada con los
metales y cerámicos
- Limitada temperatura
de servicio
- Degradación por la luz metales y cerámicos
- Buena relación de resistencia al peso
- Alta resistencia a la corrosión
- Baja productividad térmica y
eléctrica
- Costo competitivo con los metales
- Menos energía en la producción
- Plásticos translucidos
- Degradación por la luz
del sol
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Ciencia y tecnología de los polímeros
• Los polímeros se sintetizan mediante la unión de muchas moléculas pequeñas (monómeros) para formar moléculas muy grandes (macromoléculas).
• Los monómeros son moléculas simples como el etileno C H , se unen con enlaces el etileno C2H4, se unen con enlaces covalentes formando una cadena.
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POLIMERIZACION
• POR ADICION: En este proceso se abren los
dobles enlaces entre los carbonos, esto se
genera con un catalizador, para que puedan
unirse a otros moléculas, las conexiones
ocurren en ambos extremos de la molécula en
expansiónexpansión
- Sintetizacion rápida
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• POR PASOS: se unen dos monómeros
reaccionantes para formar una nueva
molécula, en este proceso se produce un
subproducto (típico H2O y NH3), al continuar la
reacción se combinan mas moléculas de los
reactivos con las que se sintetizaron.
- Termoplásticos y termófilos- Termoplásticos y termófilos
- Sintetizacion lenta
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Grado de polimerización y peso molecular
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ESTRUCTURA
1) ESTEREORREGULARIDAD: Esta relacionado con el arreglo de los átomos
- ISOTACTICO: Los grupos impares de átomos se colocan del mismo lado de la molécula, estructura fuerte y funde a temperaturas relativamente altas fuerte y funde a temperaturas relativamente altas (175°C)
- SINDIOTACTICO: Donde los grupos se alternan en lados opuestos, también es fuerte pero funde a una temperatura media (130°C)
- ATACTICO: los grupos tienen una ubicación aleatoria, es suave y funde a baja temperatura (75°C)
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a) Isotactico, b) sindiotactico, c) atactico
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2) LINEALES, RAMIFICADOS Y
DE CADENA TRANSVERSAL
- LINEALES: Macromoléculas con una estructura en forma de cadena, estructura característica de un termoplástico.
- RAMIFICADOS: Cuando los átomos de hidrogeno son - RAMIFICADOS: Cuando los átomos de hidrogeno son reemplazados por átomos de carbono formando ramificaciones
- CADENA TRANSVERSAL: Algunos monómeros son capaces de enlazarse a monómeros adyacentes permitiendo así la adición de otras moléculas ramificadas. Característica de los elastómeros.
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3) COPOLIMEROS
• HOMOPOLIMEROS: sus moléculas consisten
en meros repetidos del mismo tipo
• COPOLIMERO: consiste en unidades repetidas • COPOLIMERO: consiste en unidades repetidas
de dos tipos diferentes de meros
Ejemplo: Etileno-Propileno
-(C2H4)n(C3H6)m-
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• Los copolimeros pueden tener diferentes
arreglos:
- Alternante
- Aleatorio
- Bloque
- injerto- injerto
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CRISTALINIDAD
• Los polímeros pueden tener dos estructuras,
amorfa y cristalina, la tendencia a cristalizar es
menor que la de los metales y cerámicos.
• No todos pueden formar cristales.•• Conforme aumenta la cristalinidad aumenta la
densidad, rigidez, resistencia, la tenacidad,
resistencia al calor.
• Si es transparente en estado amorfo se opaca
al cristalizar
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Factores que determinan la capacidad
de formar cristales
• Solo los polímeros lineales pueden formar cristales
• Los polímeros isotácticos siempre forman cristales
• Los sindiotácticos algunas veces
• Los atácticos nunca
• Los copolimeros rara vez, debido a su irregularidad• Los copolimeros rara vez, debido a su irregularidad
• Los enfriamientos lentos promueven la formación de cristales
• Las deformaciones mecánicas como el estirado tiende a alinear la estructura e incrementar la cristalización
• Los plastificantes reducen el grado de cristalinidad
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Comportamiento térmico
• El comportamiento térmico de una estructura cristalina es diferente al de una amorfa.
• Un polímero cristalino tiene temperatura de fusión Tm, donde su volumen cambia abruptamente, la expansión térmica del material fundido es mas grande que la del solido.solido.
• Durante el enfriamiento a partir del estado liquido su coeficiente de expansión térmica disminuye y sigue la misma trayectoria, por debajo de Tm la consistencia pasa de liquida a ahulada, conforme desciende alcanza un punto donde la expansión térmica se vuelve repentinamente menor, esta es la temperatura de transición vítrea Tg, el material es duro y frágil.
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Comportamiento en función de la temperatura
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ADITIVOS
• Se pueden mejorar las propiedades de un
polímero mediante su combinación con
aditivos, estos alteran la estructura molecular
o añaden una segunda fase transformándolo
en un material compuesto.
- Rellenadores
- Plastificantes
- Colorantes
- Lubricantes
- Retardadores de flama
- Agentes de encadenamiento
transversal
- Filtros de luz UV
- antioxidantes
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• RELLENADORES: son materiales sólidos que se añaden en forma fibrosa o partícula para alterar las propiedades mecánicas, fibras de algodón, aserrín, polvos celulósicos, polvos de sílice, arcilla (agentes reforzantes)
• PLASTIFICANTES: Químicos que se añaden para hacerlos mas suaves y flexibles.hacerlos mas suaves y flexibles.
• COLORANTES:
- Pigmentos: materiales insolubles pulverizados
- Tintes: químicos líquidos solubles en el polímero
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POLIMEROS TERMOPLASTICOS• ACETAL: (POLIOXIMETILENO)
- Alta rigidez resistencia tenacidad y resistencia al
desgaste
- Alto punto de fusión
- Compite con el latón y zinc
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• ACRILICOS: el mas importante es el
polimetilmetacrilato (PMMA) o “plexiglás”
- Excelente transparencia
- Compite con el vidrio
- Aplicaciones ópticas (luces de automóvil,
instrumentos ópticos, ventana de avión)
- Baja resistencia al rayado- Baja resistencia al rayado
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• CELULOCICO: (Rayón)
- en forma de fibra “algodón”
- en forma de lamina “celofán”
- Se utiliza como material de envoltura y películas
fotográficas
- Se descompone antes de fundir
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• FLUOROPOLIMEROS: Politetrafluoroetileno (PTFE)
o “Teflón”
- Alta resistencia al ataque químico
- No le afecta el agua
- Buenas propiedades eléctricas
- Resistencia al calor
- Coeficiente de fricción muy bajo- Coeficiente de fricción muy bajo
- Se utiliza como, antiadherente, cojinetes y equipos
químicos
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• POLIAMIDAS: (PA) “Nylon”- Los mas importantes son Nylon 6 y 6-6 de Dupont
- Resistente a la abrasión
- Altamente elástico
- Tenaz
- Auto lubricante
- Buenas propiedades mecánicas
- Baja fricción- Baja fricción
- Se utiliza en: alfombras, muebles,
cuerdas cojinetes, engranes
• “Kevlar”
La razón del interés es que su
resistencia es igual al acero
pero con un 20% del peso
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• POLICARBONATO (PC):- Excelentes propiedades mecánicas
- Resistente al calor
- Transparente
- Resistente al fuego
- Se utiliza en partes moldeadas
- Cascos de seguridad
- Impulsores de bombas- Impulsores de bombas
- Y como barniz
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• POLIESTERES: Tereftalato de polietileno TPE
- Buena recuperación a las deformaciones
- Se utiliza en envases
- Películas fotográficas
- Cintas magnéticas
- Fibras para muebles
- Fibras para ropa- Fibras para ropa
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• POLIETILENO (PE): Es el mas consumido de
todos los plásticos
- Bajo costo
- Pasividad química
- Fácil procesado
- Se utiliza como hojas y películas
- Aislamiento para alambres y cables- Aislamiento para alambres y cables
- Botellas
- tubos
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• POLIPROPILENO (PP):
- Fácil moldeo por inyección
- Alta relación de resistencia a peso
- Punto de fusión alto
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• POLIESTIRENO (PS):
- Se utiliza generalmente en forma de espuma
- Transparente
- Fácil de colorear
- Moldeable
- Se degrada a altas temperaturas
- Se disuelve en ciertos solventes- Se disuelve en ciertos solventes
- Frágil
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• CLORURO DE POLIVINILO (PVC):
- Buena relación con plastificantes, esto genera
- PVC rígido y flexible
- Inestable al calor y luz
- Altos cuidados en la producción debido a su naturaleza
cancerígena
- Se utiliza en sistemas de agua y drenaje- Se utiliza en sistemas de agua y drenaje
- Aislamientos
- En películas y hojas
- Empaques
- Juguetes
- pisos
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POLIMEROS TERMOFILOS O
TERMOESTABLES
• AMINORRESINAS:
- adhesivos para aglomerados y madera
contrachapada
- Recubrimientos (formica)- Recubrimientos (formica)
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• EPOXICOS:- Resistencia
- Adhesión
- Resistencia al calor y a químicos
- Se usa como:
- Recubrimientos superficiales
- Pisos
- Reforzador de fibras como las de vidrio- Reforzador de fibras como las de vidrio
- Adhesivos
- Transistores
- Tarjetas de circuitos
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• FENOLICOS: fenol formaldehido o “bakelita”
- Material de moldeado
- Buena estabilidad térmica y química
- Se utiliza como aislante térmico
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• POLIESTERES:- Se utiliza para fabricar pieza de gran tamaño
- Tubos
- Tanques
- Cascos de botes
- Carrocerías
- Paneles
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• POLIURETANOS:- Su mayor aplicación es en espumes
- Espumas rígidas como relleno de tableros y paredes de
refrigeradores
- Pinturas y barnices
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• SILICONES: (Polímeros inorgánico, su estructura se
basa en silicio)
- Repele el agua
- Resistente al calor
- Se utiliza en:
- Como fluido para lubricantes y ceras
- Como resinas para pintura y recubrimientos
- Como solido para moldeo de tarjetas de circuitos- Como solido para moldeo de tarjetas de circuitos
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POLIMEROS ELASTOMEROS
• HULE NATURAL (HN): (Vulcanizado)
Se extrae el látex (Poliisopreno) de un árbol
(hevea brasilensis) y de el se extrae el hule
- Se utiliza como, cubiertas de llantas- Se utiliza como, cubiertas de llantas
- Suelas
- Forros
- sellos
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LATEX
hevea
brasilensis
LATEX
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• HULE SINTETICO: (hule butadieno)
- Cubiertas para llantas
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• HULE BUTILICO:
- Cámaras de llantas
- Artículos deportivos
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• HULE CLOROPENO: “Neopreno”
- Buenas propiedades mecánicas
- Resistente al clima, ozono, calor y a la llama
- Mangueras para químicos
- Transportadores de banda
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• HULE ISOPRENO:
- Industria automotriz
- Llantas
- Calzado
- Bandas transportadoras
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• HULE NITRILO:
- Buena resistencia mecánica
- Resistencia a la abrasión
- Resistencia a la gasolina y al agua
- Mangueras
- Sellos
- calzado- calzado
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• POLIURETANO:
- moldeado por inyección
- Expandido:
- Espumas colchones
- Muebles
- No expandido:
- Calzados- Calzados
- Parachoques
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• SILICONES:
- Empaques
- Sellos
- Aislamiento
- prótesis
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MOLDES DE INYECCION
• Fases de la inyeccion
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Elementos del molde de inyección
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Recepción y distribución de la masa plástica
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Inyección en el plano y perpendicular el plano de
partición
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Cono de entrada
Bebedero o Mazarota cónicos
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Configuraciones
correcta y defectuosa
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Extracción de la mazarota
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Canales de entrada y distribución
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Mazarota cónica o de barra
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Orificio de colada con precámara
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Boquillas sin mazarota
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Moldes de tres
placas
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Entrada de colada de varios pisos
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Temperatura del material y del molde
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Salida de aire de los moldes
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![Page 74: Presentaci n 7 Polimeros [Modo de compatibilidad]files.unlp-ingenieria.webnode.com/.../Presentacion_7_Polimeros_Modo... · POLIMEROS • Los polímeros son los mas nuevos de los tres](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022617/5ba64c6209d3f201538bdc04/html5/thumbnails/74.jpg)
Desmolde de piezas
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![Page 76: Presentaci n 7 Polimeros [Modo de compatibilidad]files.unlp-ingenieria.webnode.com/.../Presentacion_7_Polimeros_Modo... · POLIMEROS • Los polímeros son los mas nuevos de los tres](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022617/5ba64c6209d3f201538bdc04/html5/thumbnails/76.jpg)
Retroceso del
eyector
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Molde de piezas roscadas
Desmoldemanual
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Elementos guía de centrado en los moldes
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![Page 81: Presentaci n 7 Polimeros [Modo de compatibilidad]files.unlp-ingenieria.webnode.com/.../Presentacion_7_Polimeros_Modo... · POLIMEROS • Los polímeros son los mas nuevos de los tres](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022617/5ba64c6209d3f201538bdc04/html5/thumbnails/81.jpg)
Picos de inyección
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