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Conformado de polímeros TEMA 8 TECNOLOGÍA DE MATERIALES.

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1 Conformado de polímeros TEMA 8 TECNOLOGÍA DE MATERIALES

2 8.1 Tipos y componentes de los plásticos 8.2 Moldeo por compresión 8.3 Moldeo por transferencia 8.4 Extrusión 8.5 Soplado y moldeo rotacional 8.6 Moldeo por inyección 8.7 Termoformado 8.8 Calandrado 8.9 Conformado de composites de matriz plástica 8.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los productos plásticos ÍNDICE Conformado de polímeros

3 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 8.1 Tipos y componentes de los plásticos FAMILIAS DE PLÁSTICOS Termoplásticos Conformado de polímeros Elastómeros Termoestables Producto plástico: repetición de la estructura molecular típica de cada polímero concreto Colorantes Estabilizadores cargas Refuerzos Agentes espumantes +

4 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 8.2 Moldeo por compresión Conformado de polímeros Proceso más antiguo Termoestables y elástomeros Calor y presión Figura 8.1 Moldeo por compresión 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 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 8.3 Moldeo por transferencia Conformado de polímeros 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 Permite fabricar simultáneamente varias piezas coste unitario de la pieza es menor, aunque conlleva una mayor pérdida de material Piezas de paredes más finas y formas más complejas Peor control dimensional de la pieza

6 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 8.4 Extrusión Conformado de polímeros Termoplásticos y espumas plásticas Método más utilizado para conformar materiales plásticos Piezas largas de sección transversal constante Precalentamiento Consistencia líquida Presión necesaria

7 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 8.5 Soplado y moldeo rotacional Conformado de polímeros Piezas huecas sin costuras Soplado piezas pequeñas Aspecto principal a controlar: la uniformidad del espesor del producto Muy alta productividad Termoplásticos

8 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 8.5 Soplado y moldeo rotacional Conformado de polímeros Piezas huecas sin costuras Moldeo rotacional piezas grandes Utiliza la fuerza centrífuga generada en un molde giratorio para conformar la masa plástica Termoplásticos

9 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 8.6 Moldeo por inyección Conformado de polímeros 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) Figura 8.7 a) Máquina de moldeo por inyección

10 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 8.6 Moldeo por inyección Conformado de polímeros Figura 8.3 b) Ciclo típico de moldeo

11 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros Termoestables y elastómeros RIM: Reaction Injection Molding = Moldeo por inyección activa Tiempo típico de ciclo: dos minutos 8.6 Moldeo por inyección

12 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros Termoplásticos 8.7 Termoformado Permite las productividades más altas y los menores costes unitarios Se utiliza para dar forma a láminas, normalmente obtenidas mediante extrusión previa

13 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros Termoplásticos 8.7 Termoformado 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 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros Fabricación de láminas 8.8 Calandrado

15 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros Fabricación de láminas 8.8 Calandrado

16 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros 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…) 8.9 Conformado de composites de matriz plástica PROCEDIMIENTOS MANUALES Moldeo a mano Proceso de conformado lento Mucha mano de obra Series cortas de grandes partes estructurales: cascos de embarcaciones grandes depósitos… Utiliza principalmente matrices termoestables (resinas de poliester y epoxi) Agente antiadherente

17 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros 8.9 Conformado de composites de matriz plástica PROCEDIMIENTOS MANUALES Moldeo con pistolas a presión (peores propiedades que el moldeo a mano) Fibras cortas (<5cm)

18 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros 8.9 Conformado de composites de matriz plástica PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS Grandes series de piezas SMC (Sheet Molding Compound) BMC (Bulk Molding Compound)

19 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros 8.9 Conformado de composites de matriz plástica PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS Moldeo por transferencia de resina

20 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros 8.9 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 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros 8.9 Conformado de composites de matriz plástica PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS Pultrusión Piezas largas de sección transversal constante: perfiles, redondos, tubos…

22 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros 8.9 Conformado de composites de matriz plástica PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS Bobinado de filamentos Productos huecos: tubos, depósitos…

23 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros 8.9 Conformado de composites de matriz plástica Tabla 8.1 Idoniedad de los procesos de fabricción de plásticos ante distintas consideraciones

24 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros 8.9 Conformado de composites de matriz plástica VL very low L low M middle H high VH very high

25 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros 8.9 Conformado de composites de matriz plástica

26 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros 8.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los productos plásticos Procesado de materiales plásticos Conformar productos 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 Origen

27 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros 8.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los productos plásticos Temperatura del fundido Parámetros a controlar en los procesos de moldeo Temperatura del molde Controla la viscosidad del producto y por tanto su facilidad para rellenar el molde Alta Baja Aumenta la productividad (menor tiempo de ciclo) pero dificulta su llenado Puede inducir un sobrecurado en el caso de productos termoestables

28 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros 8.10 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 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros 8.10 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


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