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Conformado de polímeros
TEMA 8
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
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
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
8.1 Tipos y componentes de los plásticos8.1 Tipos y componentes de los plásticos
FAMILIAS DE PLÁSTICOS
Termoplásticos
Conformado de polímeros
ElastómerosTermoestables
Producto plástico: repetición de la estructura molecular típica de cada polímero concreto
Colorantes
Estabilizadores
cargas
Refuerzos
Agentes espumantes
+
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
8.2 Moldeo por compresión8.2 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.
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
8.3 Moldeo por transferencia8.3 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
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
8.4 Extrusión8.4 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
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
8.5 Soplado y moldeo rotacional8.5 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 productividadTermoplásticos
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
8.5 Soplado y moldeo rotacional8.5 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
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
8.6 Moldeo por inyección8.6 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
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
8.6 Moldeo por inyección8.6 Moldeo por inyección
Conformado de polímeros
Figura 8.3 b) Ciclo típico de moldeo
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 inyección8.6 Moldeo por inyección
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
Termoplásticos
8.7 Termoformado8.7 Termoformado
Permite las productividades más altas y los menores costes unitarios
Se utiliza para dar forma a láminas, normalmente obtenidas mediante extrusión previa
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
Termoplásticos
8.7 Termoformado8.7 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)
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
Fabricación de láminas
8.8 Calandrado8.8 Calandrado
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
Fabricación de láminas
8.8 Calandrado8.8 Calandrado
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
Composites de matriz plásticaComposites 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 plástica8.9 Conformado de composites de matriz plástica
PROCEDIMIENTOS MANUALESPROCEDIMIENTOS MANUALES
Moldeo a manoMoldeo 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 antiadherenteAgente antiadherente
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
8.9 Conformado de composites de matriz plástica8.9 Conformado de composites de matriz plástica
PROCEDIMIENTOS MANUALESPROCEDIMIENTOS MANUALES
Moldeo con pistolas a presión (peores propiedades que el
moldeo a mano)
Fibras cortas (<5cm)
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8.9 Conformado de composites de matriz plástica8.9 Conformado de composites de matriz plástica
PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOSPROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS
Grandes series de piezas
SMC (Sheet Molding Compound)
BMC (Bulk Molding Compound)
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8.9 Conformado de composites de matriz plástica8.9 Conformado de composites de matriz plástica
PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOSPROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS Moldeo por transferencia de
resina
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
8.9 Conformado de composites de matriz plástica8.9 Conformado de composites de matriz plástica
PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOSPROCEDIMIENTOS 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
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
8.9 Conformado de composites de matriz plástica8.9 Conformado de composites de matriz plástica
PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOSPROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS
Pultrusión
Piezas largas de
sección transversal
constante: perfiles,
redondos, tubos…
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
8.9 Conformado de composites de matriz plástica8.9 Conformado de composites de matriz plástica
PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOSPROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS
Bobinado de filamentos
Productos huecos:
tubos, depósitos…
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
8.9 Conformado de composites de matriz plástica8.9 Conformado de composites de matriz plástica
Tabla 8.1 Idoniedad de los procesos de fabricción de plásticos ante distintas
consideraciones
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
8.9 Conformado de composites de matriz plástica8.9 Conformado de composites de matriz plástica
VLVL very low very low
L L low low
MM middle middle
H H high high
VH VH very high very high
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
8.9 Conformado de composites de matriz plástica8.9 Conformado de composites de matriz plástica
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
8.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los 8.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los productos plásticosproductos 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
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
8.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los 8.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los productos plásticosproductos 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
AltaBaja
Aumenta la productividad (menor tiempo de ciclo) pero dificulta su llenado
Puede inducir un sobrecurado en el caso de productos termoestables
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
8.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los 8.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los productos plásticosproductos plásticos
A tener en cuenta: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)
TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros
8.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los 8.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los productos plásticosproductos 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