Composición, Tipos, Procesamiento y Aplicaciones de los Materiales Plásticos

Los Plásticos

Son materiales compuestos por carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y azufre, entre otros.

Materias primas de las que se obtienen los plásticos: petróleo, gas natural y carbón.

División de los Plásticos

Termofijos, termoestables o termofragantes: materiales que pueden fundirse solo una vez, no soportan ciclos repetitivos de calentamiento.
Termoplásticos: sí soportan ciclos repetitivos de calentamiento y enfriamiento.
Elastómeros: materiales que poseen propiedades de extensibilidad, es decir, pueden deformarse varias veces y volver a su estado original.

Características de los Materiales Plásticos

Son malos conductores eléctricos, se utilizan como aislantes eléctricos.
Son malos conductores térmicos.
Son resistentes a la oxidación.
Son resistentes a la corrosión de productos químicos.
Tienen baja densidad.
Son materiales económicos.
Se obtienen mediante polimerización de compuestos orgánicos.

Polimerización: reacción química que forma enlaces de monómeros o moléculas individuales.

Ventajas de los Plásticos

Pueden producirse rápidamente y con buena tolerancia dimensional.
Los plásticos pueden sustituir a los metales.
Pueden fabricarse en colores o transparentes.
Absorben ruido o vibraciones.

Desventajas

La mayoría son afectados por la luz ultravioleta o el calor.
No pueden sustituir a los metales en aplicaciones de gran esfuerzo de carga.
Son quebradizos a baja temperatura.

Estructuras de los Plásticos

Termoplásticos: enlace de cadena de monómeros débiles.

Termofijos: enlace fuerte de cadena de monómero.

Elastómeros: enlace de cadenas de monómeros que permiten altas deformaciones.

Procesamiento de Plásticos

Se forman o moldean en caliente. Los termofijos son más difíciles de formar.

Extrusión de Plásticos

Se aplica sobre materiales termoplásticos y elastómeros, raramente a termofijos. Se producen piezas continuas como tubos, ductos y mangueras.

Equipo de Extrusión

Máquina extrusora compuesta de:

Tolva: para alimentación del material.
Tornillo giratorio: utilizado para compactar y presionar el material.
Cilindro: utilizado para transportar el material hasta el dado de extrusión.
Dado extrusor: da la forma de sección transversal a la pieza terminada.

Secciones Bien Definidas de un Cilindro Extrusor

Sección de alimentación: donde ingresa el material a la máquina extrusora.
Sección de compresión: donde se compacta y se comprime el material.
Sección dosificadora: presión suficiente para bombear el material plástico a través del dado.

Conceptos Clave en Extrusión

Velocidad de flujo volumétrico de arrastre (Qd): velocidad que lleva el flujo plástico en dirección al dado.
Velocidad de flujo volumétrico a contrapresión (Qb): velocidad creada por cierta presión que ejerce el dado extrusor y va en sentido opuesto al flujo de arrastre.
Velocidad de flujo volumétrico resultante (Qx): diferencia de velocidades.
Presión máxima (Pmax): el flujo volumétrico por arrastre y el de contrapresión son iguales.
Flujo volumétrico máximo (Qmax): cuando no existe flujo a contrapresión, solo por arrastre.
Curva característica del dado: el flujo a través del dado depende de la longitud y el tamaño de este, así como de la presión necesaria.

Procesos de Moldeado de Plásticos

Moldeo por extrusión, soplado, inyección, compresión, transferencia, rotomoldeo, calado o fundición de plástico, calandrado, termoformado.

Moldeo por Compresión

Aplicado a termofijos especialmente. Sus pasos son:

Depositar plástico en el fondo de un molde calentado.
Unir las dos mitades del molde para comprimir la carga y obligarla a adoptar la forma.
Se deja calentar la pieza 1-2 minutos para completar los enlaces del termofijo.
Abrir el molde y retirar la pieza.

Plásticos usados: fenol-formaldehído, urea-formaldehído, melamina-formaldehído, epóxicos, uretanos, elastómeros.

Piezas fabricadas: vajillas plásticas, mangos de sartén, contactos eléctricos, piezas de automóviles.

Ventajas: la producción de piezas grandes es muy factible, deja bajos esfuerzos residuales en las piezas formadas.

Desventajas: es difícil producir piezas de forma compleja, las piezas terminadas contienen rebaba.

Tipos de Moldes

Manuales: la operación se realiza de forma mecánica o a mano.

Semiautomáticos: el proceso es programado y el operario solo carga y descarga el material.

Automáticos: opera bajo ciclos de prensado, completamente automatizados.

Moldeo por Transferencia

Utilizado en plásticos termofijos y elastómeros. El émbolo empuja una cantidad de plástico precalentado desde una cámara exterior por los canales y compuertas hasta la cavidad de un molde. El plástico se polimeriza dentro del molde y se retira la pieza formada.

Moldeo por Inyección

Utiliza un mecanismo de tornillo giratorio para empujar el plástico a la cavidad de un molde que contiene la forma a producir.

Unidades de Inyección

1. Unidad de inyección: empuja el plástico hacia el molde, fundir y homogeneizar el plástico, inyectar el plástico fundido en el molde.

2. Unidad de sujeción: mantener las dos mitades del molde alineadas, cerrar el molde durante el formado, abrir y cerrar el molde durante el proceso de inyección.

Contracción en el Moldeo por Inyección

Se da durante el enfriamiento y se define como la reducción de las dimensiones lineales del plástico en el molde.

Defectos del Moldeo por Inyección

Llenado deficiente, rebaba, agujeros y marcas, líneas.

Moldeo por Soplado

Utilizado en plásticos termoplásticos, para la producción en masa de recipientes pequeños. Utiliza presión de aire para inflar un plástico suave dentro de la cavidad del molde.

Pasos en el Soplado

Fabricación de un tubo inicial de plástico llamado parison.
Inflado del parison en la cavidad de un molde.

Rotomoldeo o Moldeo Rotacional

Tipo de moldeo que aprovecha la gravedad para formar el plástico en un molde giratorio.

Plásticos utilizados: termoplásticos, termofijos, elastómeros.

Productos obtenidos: tanques, barriles, boyas, contenedores

Pasos:

1. introducir una cantidad de plástico en polvo en el molde y calentar

2. girar el molde, para crear una capa uniforme

3. enfriar el molde, para q se solidifique el plástico

4. abrir y retirar pieza

CALANDRADO

Tipo de formado aplicado a termoplásticos y hules para producir hojas o películas, el material se hace pasar a través de una serie de rodillos q reducen su espesor y aplican presión.

FUNDICION O SOPLADO DE PLASTICOS

Aplicado a termofijos, termoplásticos y elastómeros

Pasos

1. calentar la resina plástica hasta llevar al estado liquido

2. vaciar el plástico fundido

3. retirar la pieza formada

TERMOFORMADO

Aplicado a laminas termoplásticas para producir artículos como: blisters de medicina, cascos de botes.