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Procesado de polímeros

Colado, Moldeo y Termoconformado
by

Isa Fernández Alves

on 8 January 2013

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Transcript of Procesado de polímeros

CONFORMADO DE POLÍMEROS 1. Principios del procesado de polímeros

2. Colado o moldeo de polímeros sin presión

3. Moldeo por compresión, por transferencia, por soplado y por inyección

4. Termoconformado Isabel Mª Fernández Alves
Mario Salomón Sánchez
Juan Manuel Pavón Martínez COLADO O MOLDEO DE POLÍMEROS COLADA SIMPLE COLADO DE PELÍCULAS COLADO POR ROTACIÓN INTRODUCCIÓN La colada consiste en el vertido del material plástico en un estado próximo al líquido dentro de un molde, donde fragua y se solidifica. MOLDEO POR INYECCIÓN MOLDEO POR COMPRESIÓN MOLDEO POR TRANSFERENCIA
MOLDEO POR SOPLADO
Es uno de los procesos de transformación más antiguo que existe.

Se utiliza a partir de polvos, granza, líquidos o piezas preformadas.

No comienza a desarrollarse a escala industrial hasta 1908. Es útil para fabricar pocas piezas o cuando emplean moldes de materiales baratos de poca duración, como escayola o madera. Debido a su lentitud, este procedimiento no resulta útil para la fabricación de grandes series de piezas. - Acetal, PP, PC no son aptos.
- Generalmente, las resinas son más líquidas que los polímeros. Etapas del colado:
1. Vertido
2. Solidificación
3. Extracción del producto y acabado Vertido de resinas líquidas o plásticos fundidos en moldes y se dejan polimerizar o enfriar.
MOLDES RESINAS
PRODUCTOS
Madera
Metal
Yeso
Plásticos
Elastómeros
Vidrio Mangos para herramientas
Servicios de mesa
Pomos
Encimeras
Lavabos
Botones de fantasía. Bisutería
Bolas de billar
Láminas coladas para ventanas
Piezas de muebles
Cristales de relojes
Gafas de sol Siliconas
Epóxidos
Etil celulosa
Acetato butirato de celulosa
Poliuretanos Poliéster
Epoxi
Acrílica
Poliestireno
En los siglos pasados el cristal del reloj era frágil, y se rompía con facilidad. En algunos relojes de bolsillo de gran lujo se empleaba cristal de roca, un cristal natural particularmente nítido y brillante, aunque muy delicado. El empleo del reloj de pulsera convierte la fragilidad del cristal en un verdadero problema, y en casos especiales, como los relojes deportivos o militares, se recurrió a soluciones como una rejilla protectora. En la actualidad se recurre al plástico, al vidrio mineral, más duro y blanco y finalmente al cristal de zafiro para los relojes de lujo. 1. Disolución de un granulado o polvo de plástico, junto con plastificantes, colorantes y otros aditivos, en un disolvente adecuado.
2. Vertido de la solución en una cinta de acero inoxidable.
3. Evaporación del disolvente por aplicación de calor y formación del depósito de película en la cinta móvil.
4. Desprendimiento de la película y enrollamiento en un cilindro separador.
5. La película se puede colar como recubrimiento o estratificado directamente sobre tela, papel u otros sustratos. El modelo por compresión podría definirse de la siguiente forma:
A)Apertura del molde.
B) Extracción de la pieza moldeadas anteriormente.
C) Preparación del Molde, que incluye limpieza y lubricación.
D) Cierre del Molde Caliente, y aplicación de presión.
E) Apertura del molde para “respirar”.
F) Aplicación de toda la presión al molde caliente, y curado.
G) Extracción de la pieza.
DEFINICIÓN INTRODUCCIÓN ESQUEMA DEL PROCESO PRENSA DE MOLDEO POR COMPRESIÓN Determinar la cantidad adecuada del Material.
Determinar la cantidad mínima de energía necesaria para calentar el Material.
Determinar el tiempo mínimo necesario para calentar el Material.
Determinar la técnica de calefacción adecuada.
Predecir la fuerza necesaria, para asegurar que el Material alcance la forma adecuada.
Diseño de molde para un enfriamiento rápido. TERMOENDURECIBLES Y ELÁSTOMEROS

Se conforman en general por:
Compresión
Moldeo por transferencia.

Son procesos en los que se carga con la resina, el catalizador o agente de curado y los aditivos y se les aplica calor para facilitar las reacciones de curado. DIFERENTES CONFORMADOS PARA DIFERENTES POLÍMEROS INTRODUCCIÓN TERMOPLASTICOS

Suelen conformarse previamente fundidos o reblandecidos por acción simultánea de calor, presión y esfuerzos de cizalla. Los procesos más típicos son:

Moldeo por inyección
Extrusión
Calandrado
Termoconformado
Hilado
Soplado
Finalidad obtener objetos y piezas de formas predeterminadas y estables, cuyo comportamiento sea adecuado a las aplicaciones a las que están destinados.
Se aprovecha la gran facilidad y economía con la que pueden ser procesados algunos polímeros.
Ejemplos como la fabricación de teléfonos por moldeo por inyección (ciclo repetitivo de etapas) o la fabricación de tubería por extrusión (proceso continuo) .
Las piezas deben ser enfriadas convenientemente para que su forma permanezca estable. La velocidad de enfriamiento es casi siempre un parámetro crítico que influye en las propiedades y comportamientos del material. VISCOSIDAD Ademas del efecto de la velocidad de corte también se encuentra el de la temperatura, comúnmente disminuye al aumentar la Temperatura. Debido a su alta masa molecular, un polímero fundido es un fluido de alta viscosidad.
La mayoría de los polímeros se procesan en estado fundido o liquido.
Se define viscosidad: El comportamiento viscoelastico, que muchos polímeros exhiben en estado sólido, también lo muestran en estado líquido.

Un ejemplo es la dilatación en la matriz de extrusión. El material extruido "recuerda" su forma antes de pasar por el orificio.
VISCOELASTICIDAD PLÁSTICOS EMPLEADOS Acetato de celulosa
Butirato de celulosa
Propionato de celulosa
Etil celulosa
Polialcohol vinílico
PVE
PMMA, Envases hidrosolubles para lejías y detergentes.

Recubrimientos no adherentes

Películas fotográficas, celofán.

Componentes de sellado para tuberías y juntas.
PRODUCTOS SOLIDIFICACIÓN Fabricación de películas: haciendo fluir una disolución del polímero sobre una superficie extremadamente lisa, en forma de una gran rueda pulida,u ocasionalmente, de una cinta o banda metálica. Una vez se ha evaporado el disolvente se separa la película de la superficie de colado. Objetivo: distribuir uniformemente el material de colado en las paredes interiores del molde.
Tipos:
COLADA POR CENTRIFUGACIÓN COLADA ROTACIONAL PLÁSTICOS EMPLEADOS PRODUCTOS Completamente cerrados: pelotas, juguetes, recipientes, brazos industriales, flotadores, tanques de combustible, visores solares, etc.
Artículos rellenos con espuma y doble pared.
Piezas huecas simétricas o asimétricas, con geometría de curvas complejas, pared uniforme, y contrasalidas.


Resinas de polímeros.
Plásticos en polvo.
Dispersiones. Productos con geometría de revolución (tuberías y conductos)
Adherencia de la masa a la pared del molde por fuerza centrífuga: velocidad de giro elevada.
Aplicación principal: poliéster reforzado con fibras cortas de vidrio (BMC) para tuberías, postes…
Con resinas duroplásticas: curado en el propio molde calefactado + completado en estufas.
Ventajas e inconvenientes: FACTORES IMPORTANTES MOLDES MOLDE DE REBABAS MOLDE POSITIVO MOLDE SEMIPOSITIVO MOLDE SEMIPOSITIVO CON GRUPOS DE CAVIDADES PRINCIPALES APLICACIONES Materiales termoplásticos y elastómeros, para piezas de pequeñas dimensiones.
Compuestos reforzados con fibras de vidrio (a partir de resinas epoxi, de poliéster, etc.).
Estampados de chapas, y preformas de termoplásticos, reforzados con fibras textiles o de vidrio VENTAJAS Y DESVENTAJAS El molde debe mantenerse a temperatura no excesiva.
No es aconsejable este método en caso de empleo de formas complejas
Fluido en pequeñas distancias.
Bajo costo de mantenimiento y fabricación de Moldes.
Diseño sencillo de moldes.
Permite moldeo de piezas complejas.
Buen acabado y Poco Desechos de materiales.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS Proceso intermedio entre la inyección y la compresión.

Menores costos de mantenimiento que el moldeo por inyección.

Ideal para piezas de plástico con insercciones de metal ESQUEMA DEL PROCESO Resinas epoxi.

Resinas poliéster insaturadas.

Resinas de viniléster.

Resinas Fenol-formaldehído.

Elastómeros. MATERIALES PROCESADOS POR MOLDEO POR TRANSFERENCIA PIEZAS OBTENIDAS Algunos productos comunes por moldeo por transferencia son:
-Mangos de los utensilios.
-Botones o Teclas.
Piezas de Aparatos eléctricos.
Componentes Electrónicos
Clavijas, Conectores, Bobinas… Es un proceso de fabricación mediante el cual se forman piezas a partir de huecos en el plástico. Hay tres tipos:

Moldeo por soplado de extrusión.

Moldeo por soplado de inyección.

Proceso de estirado de moldeo por soplado. ESQUEMA DEL PROCESO Es un proceso de conformado que consiste en calentar un polímero e introducirlo en un molde mediante altas presiones.
Sirve para producir piezas de tamaños diversos y gran complejidad.
Es el proceso adecuado para los termoplásticos y para gran número de termoendurecibles. ESQUEMA DEL PROCESO Sus aplicaciones se reflejan en gran cantidad de artículos cotidianos
Entre otras ventajas destacan los altos indices de productividad y automatización con posibilidad de piezas de tolerancias estrechas y sin necesidad de una operación adicional de acabado superficial.
Posibilidad de reutilización de los desechos termoplásticos. INTRODUCCIÓN DEFECTOS E INCONVENIENTES MOLDES UNIDAD DE SUJECIÓN EQUIPO TERMOCONFORMADO Conocido también como termoformado o formado en caliente.

Proceso para conformar una lámina o película de material termoplástico sobre un molde, aplicando calor y presión.
 
Es uno de los métodos de más antiguos de procesado de polímeros. Desde hace un siglo se realizaba el conformado del celuloide.

Pasos del proceso:
 1. El material de partida es una lámina o film
2. La lámina se ablanda por calentamiento
3. Se estira y se adapta a un objeto sólido (molde)
4. Se enfría y se deja endurecer
MÉTODOS DE CALENTAMIENTO Por contacto directo: cuando una placa precalentada se pone en contacto con la lámina.

Por convección forzada: normalmente con aire caliente, y suele ser aplicada principalmente a piezas de gran espesor.
 
Por radiación: haciendo pasar la lámina entre bancos de lámparas e infrarrojas.

Por absorción de microondas: sometiendo la lámina a radiación de microondas; presupone la existencia de grupos moleculares capaces de absober tal radiación.
TIPOS DE TERMOCONFORMADO Los procesos de de formado pueden clasificarse en 3 categorías básicas: TERMOCONFORMADO AL VACÍO TERMOCONFORMADO A PRESIÓN
TERMOCONFORMADO MECÁNICO LIMITACIONES CARACTERÍSTICAS Presiones de formado relativamente bajas, con lo cual lo hace muy económico.

Al no necesitar grandes presiones los moldes pueden fabricarse de materiales menos exigentes.
 
Es posible fabricar piezas con una relación espesor/longitud muy pequeña.
 
Para piezas de espesor pequeño, tiempo de procesado corto, lo que economiza la fabricación de grandes series.  Imposibilidad de formar piezas con aberturas u orificios.

Sólo válido con termoplásticos. Anisotropía de la extrusión.
 
Los materiales conformados deben tener un alargamiento grande y uniforme, evitar la estrangulación y falla.

Acabado superficial. PLÁSTICOS TERMOCONFORMADOS EJEMPLOS Empaque de productos de consumo.
Vasos de café .
Envases de postres lácteos.
Tapa de envase para productos precocinados.

Tina de baño.
domos grandes para tragaluces.
revestimientos internos para refrigeradores.
Poliestireno (PS)
Acetato de celulosa y el acetato de butirato de celulosa
ABS
PVC
PMMA
Polietileno (PE)
Polipropileno (PP) Método más antiguo.

Sólo permite Diseños sencillos.

Mediante una presión negativa adherimos la lámina precalentada dentro de la cavidad del molde.

Dimensión de los orificios: 1/32 pulg.

Cuando se enfría el plástico, se saca para su desbarbado o postratamiento, si es necesario.

máximo teórico de presión: una atmosfera
Termoconformado a presión o formado por soplado;

Una alternativa del formado al vacío involucra presión positiva para forzar al plástico caliente dentro de la cavidad del molde.

Presiones más altas que en Termoconformado al vacío (3 a 4 atmosferas).

Diferencia: la lámina se presiona desde arriba hacia la cavidad del molde.

Los agujeros de ventilación en el molde dejan salir el aire atrapado.
DIFERENCIA ENTRE MOLDES POSITIVOS Y NEGATIVOS Moldes negativos porque tienen cavidades cóncavas, dan forma a la superficie interior de la pieza.

Moldes positivos, cavidades convexas, dan forma a la superficie exterior de la pieza.

En un molde positivo, la lámina convexa recubre la forma convexa, y se usa presión negativa para forzar al plástico contra la superficie del molde.


Adelgazamiento de la lámina de plástico, el cual constituye un problema en termoconformado que debe tenerse en cuenta.

Una forma de mejorar la distribución del adelgazamiento en un molde positivo es estirando previamente la lámina antes de recubrir la forma convexa.

La lámina de plástico se estira uniformemente por presión de vacío en una forma esférica antes de ponerla sobre el molde. Usa un par de moldes (positivo y negativo) que se aplican contra la lámina u hoja de plástico caliente, forzándola a asumir su forma. En el método de formado mecánico puro no se usa ni vacio ni presión de aire.  

Sus ventajas son un menor control dimensional y la posibilidad de detallar la superficie en ambos lados de la pieza.

La desventaja: requieren las dos mitades del molde.
VIDEO ACLARATIVO MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN Proceso de transformación del plástico empleado para producir piezas huecas, en el que plástico en polvo o liquido se vierte dentro de un molde mientras gira en dos ejes biaxiales. El plástico se va fundiendo mientras se distribuye y adhiere en toda la superficie interna. Finalmente el molde se enfría para permitir la extracción de la pieza terminada.

Al programar la velocidad de rotación es posible controlar el espesor de pared de diferentes zonas, que, en cualquier caso, no llegará a ser uniforme en toda la pared. El espesor puede ir de 1mm hasta el grosor que se requiera de acuerdo a las funciones de la pieza.
Existen bajos niveles de desperdicio ya que este proceso no requiere el uso de coladas, ni bebederos. El material excedente o no deseado es poco en comparación con otros procesos para fabricar piezas huecas.
Gran flexibilidad en el diseño de piezas. No es un método de conformado complejo.
Bajos niveles de desperdicio.
Los productos apenas se deforman.
El artículo obtenido está relativamente libre de tensiones residuales y de memoria viscoelástica.
El proceso se adapta a la producción de bajas cantidades.
Se producen objetos huecos sin uniones, sin necesidad de soldadura.
El índice de producción es bajo y el tiempo del ciclo es alto.
Contracción durante la solidificación.
La precisión de las dimensiones es únicamente suficiente.
Las burbujas de humedad y el aire pueden constituir un problema.
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