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POLIMEROS 2009 1 TERMOPLÁSTICOS POLIETILENO Baja, media, alta densidad POLIPROPILENO POLIAMIDA PA 6-PA 6.6-PA11-PA12 OTROS..

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1 POLIMEROS TERMOPLÁSTICOS POLIETILENO Baja, media, alta densidad POLIPROPILENO POLIAMIDA PA 6-PA 6.6-PA11-PA12 OTROS..

2 POLIMEROS POLIETILENO Polietileno: ( PE, - CH=CH-). Fabricación: Lo normal es obtenerlo a partir de gas etileno, proveniente del craqueo (rotura) de hidrocarburos superiores bien procedentes del petróleo o del gas natural. Historia y lo que nos interesa de ella: Los primeros polietilenos eran blandos, y a partir de los 70/80ºC perdían su consistencia. A partir de la segunda guerra mundial un nuevo método de polimerización sin presión y a temperaturas inferiores a 70ºC daba un polietileno con unas características diferentes. ¿Dónde esta la miga del asunto ?: En la cristanilidad, el orden, y el orden es cristalinidad

3 POLIMEROS POLIETILENO Los primeros polietilenos tenían una estructura muy ramificada (amorfo) y los segundos muy organizada – cadenas lineales ( cristalinos). Y en que nos afecta: En LA DENSIDAD A mayor cristalinidad mayor densidad, cuanto mas amorfo menos denso esto nos lleva a alguna relación. (ver la siguiente tabla)

4 POLIMEROS POLIETILENO PEBDPEMDPEHDPEUHDA Densidad0,900-0,9200,925-0,9350,940-0,9600, MFIxx Muy bajo ºC reblandecimiento 70/8090/110110/120120/140 Resistencia a la tracción MPa 12/1414/2020/2526/30 Elongación500/400100/7050/8030/... Resistencia impacto altamediamedia-bajabaja

5 POLIMEROS POLIETILENO Resumen: A mayor densidad menor resistencia al impacto, menor elongación, menor flexibilidad y transparencia. Y por el contrario aumenta la rigidez, la resistencia a la tracción, la cristalinidad, por tanto cuesta mas fluir por lo que hay que aumentar la temperatura y el tiempo de transformación con lo que necesitamos mas ciclo ( de calor).

6 POLIMEROS POLIETILENO CUIDADOS/PELIGROS Hemos de tener especial cuidado con las características de los polietilenos y colorantes empleados. Cuando se prepara un masterbatch es necesario saber sobre que PE lo vamos a utilizar puesto que la temperatura de transformación puede diferir enormemente, por ejemplo un baja densidad y un media/alta densidad, estamos hablando de utilizar 200ºC frente a 280/300ºC lo que va a influir en la solubilidad del colorante (pigmento), y entre otros aspectos en la solidez a la migración. Importante: Los masterbatch tienen que realizarse sobre la base a utilizar.

7 POLIMEROS POLIETILENO Siguiendo con los peligros y cuidados que deberemos tener, no deberemos olvidar que el PE no presenta una buena resistencia a la intemperie, de ahí la necesidad de añadir aditivos que refuercen su resistencia sobre todo a los rayos UV máximos responsables de su envejecimiento. Por lo tanto de nada valdrá utilizar un buen colorante con una alta solidez ( a la luz, migración,...) si la base del polietileno no esta bien aditivada.

8 POLIMEROS POLIETILENO Los dos peligros/cuidados siguientes vienen dados por el lenguaje coloquial que empleamos y las prisas. El primero viene por la confusión entre homopolimero copolimero y las mezclas (blends). Un homopolímero, es un polímero formado por grupos iguales, mientras que en un copolímero la distribución esta formada por distintos grupos por ejemplo grupos etileno con grupos propileno, etileno con acetato de vinilo,.... Mientras que en una mezcla se juntan por ejemplo PEBD y PEHD, o PE con PP,.... La diferencia esta en que las cadenas son separables, es similar a la diferencia que nos hacían en el colegio cuando estudiábamos la diferencia entre mezclas y combinaciones.

9 POLIMEROS POLIETILENO La anterior aclaración nos lleva a entender porque se fabrican copolímeros de polietileno ( son todos los que utilizamos en fábrica) con pequeñas cantidades de alfa-olefinas buteno-1, exeno-1,... CH 2 = CH-CH 2 -CH 3 CH 2 = CH-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 buteno 1hexeno-1 Tiene mas masa molecular las bases exeno (hexeno) eso quiere decir que necesitamos mas temperatura y/o tiempo (ciclo de calor) para transformar estos plásticos.

10 POLIMEROS POLIETILENO A raíz del razonamiento anterior tendríamos claro como actuar para alargar o acortar el ciclo pero la cosa se vuelve a liar con el material del molde. Normalmente empleamos ».Molde de chapa » Molde de aluminio Sabemos que la conductividad térmica del aluminio es unas cinco veces mayor que la del hierro y la mitad aproximadamente que la del cobre, de ahí el uso de los distintos materiales para distintos usos, insertos, brachettes termiques, moldes,... Si pero que esto no nos confunda en el hecho que muchas piezas hechas en moldes de chapa necesiten menos ciclo de calor que otras hechas en aluminio. Ojo no todas las piezas son iguales, ni la cantidad de superficie de contacto con el molde, ni el espesor y no olvidemos también la diferencia de espesor habitual de los moldes de chapa y aluminio

11 POLIMEROS POLIETILENO RECORDATORIO VENTAJASDESVENTAJAS Bajo coste (menos el ultra alta densidad) Alta dilatación térmica Excelente dieléctrico Mala resistencia a la intemperie Excelente resistencia humedad Se agrieta por tensión Buena resistencia químicaInflamable

12 POLIMEROS POLIETILENO Aclaración al agrietamiento por tensión (Tensofisuración). Algunas piezas pueden presentar a temperatura ambiente, en el aire, sin estar sometido a contacto con producto químico alguno, y sin someterlos a solicitación mecánica alguna, deterioros en forma de fisuras, llamadas fisuras por tensiones. Estas fisuras por tensiones aparecen sobre todo cuando las piezas son sometidas además a tensiones mecánicas adicionales debidas al montaje o funcionamiento (atornillado, resortes,...) y además sufren el ataque de líquidos y vapores. Estas tensiones adicionales, se suman a las tensiones internas existentes provocando pequeñas fisuras, apareciendo estas al cabo de un tiempo pudiendo este ser largo si no hay contacto químico sino sólo con el aire. No hay un ensayo especifico para su evaluación, pues dependerá del tipo de pieza, ni unas tablas de referencia, ni unas tablas de referencia, pues dependerá del tipo de pieza

13 POLIMEROS POLIPROPILENO POLIPROPILENO ( PP, -CH=CH-CH 2 -) Fabricación: Se obtiene del gas acetileno y en contra de lo que pueda parecer es mas barato de obtener que el polietileno. Historia y lo que nos interesa de ella: Empezamos a poder utilizar el propileno cuando hace poco más de cincuenta años Natta consiguió elaborar polipropileno isostáctico ( quiere decir que todos los grupos metilo estaban ordenados a la misma parte de la cadena), lo cual fue fundamental para poder producir copolímeros ( diapositiva 8) con el polietileno. Realmente lo que coloquialmente denominamos polipropileno de uso normal es un copolímero de etileno y propileno y esto es así para lograr mayor resistencia al impacto y estabilidad a intemperie.

14 POLIMEROS POLIPROPILENO EN GRANDES RASGOS DIFERENCIAS FUNDAMENTALES CON EL PE. 1.El polipropileno tiene una densidad relativa menor 0,900 frente al 935 del PEMD. 2.Soporta temperaturas mayores 3.Es más duro, más rígido, pero.....MAS FRAGIL 4.El polipropileno es mas resistente al agrietamiento por tensión mediambiental.

15 POLIMEROS POLIPROPILENO VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL POLIPROPILENO VENTAJASDESVENTAJAS Resistente a la fatiga y a la humedad Mala resistencia a la intemperie y a UV Resistente a la abrasión Atacado por disol- véntes aromáticos Buena resistencia al impacto y a la flexión Resiste bien el uso hasta los 120/125ºC Mala resistencia al fuego ( se le pueden añadir retardantes) Bajo resistente de fricción

16 POLIMEROS POLIPROPILENO DISTINTOS TIPOS DE POLIPROPILENO Al igual que ocurre con el polietileno, en el polipropileno también se pueden variar sus especificaciones, con lo que los resultados finales pueden ser tan dispares como lo es un producto realizado en PEBD y el mismo producto realizado con PEHD. Utilicemos los siguientes polipropilenos de un mismo proveedor: uno de ellos tipo random y otro copolimero En que se parecen aparte de ser comercializados por la misma empresa y presentar una densidad relativa similar (0,905g/cc)

17 POLIMEROS POLIPROPILENO ¿ Y el resto de características son similares ? Veamos: El copolimero presenta una fluidez media, es opaco, poroso y presenta una resistencia al impacto aceptable. El tipo Random Posee una muy buena fluidez, poco poroso, brillante, translucido, y peor resistencia al impacto.

18 POLIMEROS POLIPROPILENO Seamos claros EL tipo Randóm Ha sido diseñado para obtener con un ciclo rápido de subida de temperatura, junto con un enfriamiento rápido por agua y un molde con pulido espejo, piezas translucidas, pero presenta una mayor fragilidad

19 POLIMEROS POLIPROPILENO No olvidemos la química elemental Todos los procesos están sujetos a distintas variables, pero algunas son siempre comunes, y la mas común es el tiempo. Todo proceso necesita su tiempo natural para transformar los elementos entrantes en productos salientes, En el proceso de transformación del polipropileno ( en el polietileno,..., lo mismo) alteramos su ciclo por ejemplo enfriando mas rápido alteraremos el reposo final de las moléculas devengando en mas amorfas, por tanto mas transparente el producto y más frágil. Por el contrario cuanto mas tiempo de cumplimiento de ciclo le otorgemos, mas relajado será el producto final y con mejores características técnicas

20 POLIMEROS POLIAMIDA Fabricación: La poliamida en principio se obtiene a partir de distintas formulaciones de aminoácidos diaminas y ácidos dibásicos. En cuanto a su fórmula vamos a dejarla para mas tarde pues son numerosas sus fórmulas según la cadena numérica posterior ( según su longitud afecta a sus propiedades) y es necesario entender lo que significa y como se obtienen. Historia y lo que nos interesa de ella: La poliamida en principio nace como una fibra sintética, en los laboratorios de la Dupont, y se le da el nombre comercial de Nylón, y aquí empieza el follón, pues luego el nombre comercial ha servido para todas las poliamidas, y las poliamidas ya hemos dicho antes que muchas propiedades y comportamientos vienen definido por el número posterior.

21 POLIMEROS POLIAMIDA No se puede dejar pasar por alto que el autentico Nylón es la Poliamida 6.6 ( también se puede escribir Poliamida 66, Poliamida 6/6, Nylón) y es todo lo mismo. Por último aclarar que la poliamida 66, es una poliamida de condensación ( y esto es importante). Aclaremos conceptos: ¿Es lo mismo la poliamida 6, que la poliamida 6.6 ? NO Se parecen lo mismo que una hormiga y una termita. Veamos sus fórmulas: Poliamida 6 (caprolactama): [-NH-(CH 2 ) 5 -CO-] n Poliamida 66 (Nylón): [-NH-(CH 2 ) 6 –NH-CO-(CH 2 ) 4 -CO-] n Excepción de sus componentes químicos C,N,O,H en poco mas se parecen

22 POLIMEROS POLIAMIDA ESTA VARIACION DE ESTRUCTURA INCIDE EN LAS PROPIEDADES FISICO QUIMICAS Y DEPENDIENDO DE LO QUE BUSQUEMOS DEBEREMOS UTILIZAR O POLIAMIDAS PROCEDENTES DE LA CAPROLACTAMA (POLIAMIDA 6), O DEL NYLON ( POLIAMIDA 66). NYLON 6:[-NH-(CH 2 ) 5 -CO-] n NILON 11:[-NH-(CH 2 ) 10 -CO-] n NYLON12:[-NH-(CH 2 ) 11 -CO-] n NYLON 66:[-NH-(CH 2 ) 6 –NH-CO-(CH 2 ) 4 -CO-] n NYLON 6.10:[-NH-(CH 2 ) 6 –NH-CO-(CH 2 ) 8 -CO-] n NYLON 6.12:[-NH-(CH 2 ) 6 –NH-CO-(CH 2 ) 10 -CO-] n Cualquier parecido del grupo superior al inferior es el mismo que los coches a los camiones, sirven para transportar cosas y personas, y van por la carretera. Pero

23 POLIMEROS POLIAMIDA Primera diferencias y consideraciones respecto a la poliamida 6 y a la poliamida 11. y 12. El precio: la poliamida 6, es mucho mas barata La densidad: la poliamida 6, es mas densa La poliamida 6, es mucho mas higroscópica, pero ojo a las leyendas urbanas, es conveniente secar la poliamida 60/80ºC, Es muy importante considerar que una vez alcanzado el punto de fusión de la poliamida esta se derrite rápidamente volviéndose muy fluida por lo que deberemos evitar movimientos rápidos y bruscos para evitar descuelgues.

24 POLIMEROS POLIAMIDA Es importante que no olvidemos que la PA6, resiste mejor el calor que la PA11 y PA 12, y que de igual modo necesitaremos unos 30 o 40ºC mas de temperatura de horno en la primera. Resiste muy bien a los hidrocarburos en general ( gasolina, benceno,...) por lo de su idoneidad para la construcción de dépositos. Y no son atacadas por hongos y bacterias ( de ahí su empleo sobre todo en ropa interior) Se obtienen productos generalmente rígidos, firmes y con mayor resistencia que los de polietileno y polipropileno, siendo también muchísimo mas fáciles de pintar. Alcoy 4 febrero de 2009


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