MOLDEO POR INYECCIÓN

MOLDEO POR INYECCIÓN

Una de las técnicas de procesado de plásticos que más se utiliza es el moldeo por inyección, siendo uno de los procesos más comunes para la obtención de productos plásticos. Hoy en día cada casa, cada vehículo, cada oficina, cada fábrica, etc. contiene una gran cantidad de diferentes artículos que han sido fabricados por moldeo por inyección. Entre ellos se pueden citar: teléfonos, vasijas, etc. y formas muy complejas una clavija de conexión de un teléfono.

Funcionamiento

El moldeo por inyección consiste en alimentar los pellets o granos a un barril calentado en donde se funde, luego estando fundida se fuerza a pasar por una cámara con matriz o dado bipartido, mediante un embolo hidráulico o con el tornillo rotatorio de un extrusor. Al aumentar la presión en la entrada del molde, el tornillo rotatorio comienza a moverse hacia atrás, bajo presión, hasta una distancia predeterminada; este movimiento controla al volumen del material por inyectar. A continuación el tornillo deja de girar y es empujado hidráulicamente hacia adelante, forzando al plástico fundido a la cavidad del molde. Las presiones de moldeo por inyección suelen ser de 70 a 200 MPa (10000 a 30000 psi).

Una vez la pieza este fría (termoplásticos) o curada (termofijos), se abren los moldes y se expulsa la pieza. A continuación se cierran los moldes y el proceso se repite en forma automática. También, los elastómeros se moldean por inyección mediante estos procesos.

El moldeo por inyección requiere temperaturas y presiones más elevadas que cualquier otra técnica de transformación, pero proporciona piezas y objetos de bastante precisión (siempre y cuando la resina utilizada no tenga una retracción excesiva), con superficies limpias y lisas, además de proporcionar un magnífico aprovechamiento del material, con un ritmo de producción elevado. Sin embargo, a veces, las piezas deben ser refinadas o acabadas posteriormente, para eliminar rebabas.

Etapas del proceso

• Se cierra el molde vacío  mientras se tiene lista la cantidad de material fundido para inyectar dentro del barril. El molde se cierra en tres pasos: primero con alta velocidad y baja presión, luego se disminuye la velocidad y se mantiene la baja presión hasta que las dos partes del molde hacen contacto, finalmente se aplica la presión necesaria para alcanzar la fuerza de cierre requerida.

• El tornillo inyecta el material, actuando como pistón, sin girar, forzando el material a pasar a través de la boquilla hacia las cavidades del molde con una determinada presión de inyección.

• Al terminar de inyectar el material, se mantiene el tornillo adelante aplicando una presión de sostenimiento antes de que se solidifique, con el fin de contrarrestar la contracción de la pieza durante el enfriamiento. La presión de sostenimiento, usualmente, es menor que la de inyección y se mantiene hasta que la pieza comienza a solidificarse.

• El tornillo gira haciendo circular los gránulos de plástico desde la tolva y plastificándolos. El material fundido es suministrado hacia la parte delantera del tornillo, donde se desarrolla una presión contra la boquilla cerrada, obligando al tornillo a retroceder hasta que se acumula el material requerido para la inyección.

• Una vez dentro del molde se continúa enfriando en donde el calor es disipado por el fluido refrigerante. Una vez terminado el tiempo de enfriamiento, la parte móvil del molde se abre y la pieza es extraída.

Ventajas y desventajas

El moldeo por inyección presenta una serie de ventajas y desventajas que lo convierten en el ideal con respecto a los otros procesos de moldeo para aplicaciones en específico. Algunas de las ventajas y desventajas podrían ser:

• Altos niveles de producción y bajos costos

• Moldeo de piezas con geometrías muy complicadas.

• Alta o baja automatización, esto depende del valor de la pieza.

• Las piezas una vez acabadas requieren de poco acabado, son terminadas con la rugosidad deseada, color y transparencia.

• El manejo de material está reducido a causa de la tolva de prensa contendrá usualmente suficiente material para moldear piezas por un período extendido.

• Las espigas de núcleo con diámetro más largo y pequeño pueden ser usados porque pueden ser sostenidos en ambos extremos.

• Tras haber sido cerrado el molde antes de inyectar en él cualquier material adentro, las piezas que contienen inserciones de metal pueden ser moldeadas sin tener rebabas de material en las inserciones.

• Las tolerancias relativamente más apretadas a través de las líneas de separación son posibles.

• La rebaba en la línea de separación puede ser mantenida a un grosor mínimo si el molde está diseñado apropiadamente y bien mantenido.

• El moldeo por inyección de materiales termoendurecidos es apto para automatizar el proceso lo que puede resultar en bajos precios por pieza.

• La deformación puede ser problema en el moldeo por inyección porque los materiales de inyección tienen flujos más suaves y más encogimiento. Introducir por la fuerza el material por el bebedero, canal y entrada, puede orientar el material produciendo encogimiento no uniforme.

• El llenar de las piezas por una de las dos entradas produce piezas que tienen líneas de punto. Estas líneas de punto son las más débiles áreas en la pieza.

• La cantidad de chatarra en total producida durante moldeo por inyección será usualmente más superior que la de moldeo por compresión a causa de la chatarra adicional creada por el bebedero y canal. En el pasado, la chatarra termoendurecida tenía que ser tirada en un vertedero de basuras. Sin embargo, ahora están siendo reciclados con éxito algunos materiales termoendurecidos.

Los productos característicos del moldeo por inyección son tazas, recipientes, cajas, mangos para herramientas, perillas, componentes eléctricos y de comunicaciones, juguetes y conexiones de plomería. Para los polímeros termoplásticos, los moldes están relativamente fríos; pero los polímeros termofijos son moldeados en moldes calentados donde se efectúa la polimerización.

Variables que intervienen en el proceso de inyección

Diversos autores consideran que en el proceso de inyección intervienen de forma directa o indirecta del orden de 200 variables. Sin embargo para simplificar, estas variables se pueden clasificar en 3 categorías; temperatura, presión, tiempo. Lamentablemente estas variables no son independientes, y un cambio en una de ellas afectara a las otras.

Temperatura 

• Temperatura de inyección

Es la temperatura a la que se calienta el material para introducirlo en el interior del molde. La temperatura del material aumenta gradualmente desde que entra por la tolva hasta que se encuentra preparado para ser inyectado. Esta temperatura es función del tipo de material, y no debe ser superior a la temperatura a la que comienza a descomponerse, pero debe ser suficientemente elevada para permitir que el material fluya correctamente.

• Temperatura del molde

Es la temperatura a la que se encuentra la superficie de la cavidad de moldeo. Debe ser lo suficientemente baja para enfriar el material fundido y conseguir que solidifique. Esta temperatura varia a lo largo del molde y depende de varios parámetros (temperatura del fluido refrigerante, temperatura del material, características térmicas del molde, etc.), pero a efectos prácticos se evalúa como el valor medio a lo largo de toda la cavidad. La velocidad a la que se enfría el plástico es un factor muy importante puesto que va a condicionar la morfología del material, y por tanto sus propiedades físicas, mecánicas, ópticas, etc.

Presión

• Presión inicial o de llenado

Es la presión que se aplica inicialmente al material fundido y que se desarrolla como consecuencia del movimiento hacia adelante del tornillo. Esta presión obliga a que el material fundido fluya hacia adelante, produciendo el llenado inicial del molde. En una situación ideal la presión inicial debe ser lo mayor posible, de modo que el llenado se produzca lo más rápidamente posible.

• Presión de mantenimiento o compactación (holding pressure)

Es la presión que se aplica al final de la inyección del material, cuando el molde se encuentra casi completamente lleno. Se llama presión de mantenimiento o compactación, puesto que es la presión que se aplica durante la etapa de compactación, cuando algunas partes del material han comenzado a enfriarse y contraerse y obliga a que el molde se acabe de llenar y se obtenga una pieza con una densidad uniforme.

• Presión posterior o de retroceso (back pressure)

Es la presión que se aplica al tornillo mientras retrocede, una vez finalizada la etapa de compactación. Una vez que el molde está completamente lleno el tornillo comienza a girar para plastificar más material para el siguiente ciclo. Este material comienza a alojarse delante del tornillo, obligando a que el tornillo retroceda libremente si no que se aplica una cierta presión posterior para conseguir que el material se mezcle y homogenice adecuadamente.

Tiempo

• Tiempo de inyeccion inicial

El tiempo necesario para realizar la inyección depende de numerosos factores, como de cuanto material se está inyectando, su viscosidad, las características del molde y el porcentaje de la capacidad de inyección que se está empleando. En la mayoría de las maquinas el tiempo de inyección se divide en dos: el tiempo de inyección inicial y el tiempo de mantenimiento. El tiempo de inyección inicial es el tiempo necesario para que el tornillo realice el recorrido hacia adelante, obligando a que el material se introduzca dentro del molde. Normalmente este tiempo no es superior a 2 segundos, y rara vez excede los 3 segundos.

• Tiempo de mantenimiento o compactacion

El tiempo de mantenimiento o tiempo de compactación  es el tiempo que, después de realizar la inyección inicial del material, el tornillo permanece en posición avanzada, para mantener la presión del material dentro del molde. Este tiempo se prolonga hasta que la entrada a la cavidad de moldeo solidifica. A partir de ese instante la cavidad de moldeo queda aislada del resto del sistema mientras continúa enfriándose por lo que prolongar el tiempo que el pistón permanece en posición avanzada carecería de sentido. Para una pieza de 1.5mm de espesor el tiempo de mantenimiento no suele exceder de 6 segundos.

• Tiempo de enfriamiento

Es una de las variables más importantes  para conseguir una pieza de buena calidad. Es el tiempo que la pieza requiere para enfriarse hasta que ha solidificado y además ha adquirido la rigidez suficiente para poder ser extraída del molde sin que se deforme. Las partes más externas de las piezas se enfrían a velocidad más rápidas. El tiempo de enfriamiento debe ser suficiente para que un espesor considerable de la pieza (al menos 95% de la pieza) se encuentre frío para evitar que la pieza se deforme. Lógicamente cuanto mayor sea el espesor de la pieza que se está moldeando mayor será el tiempo de enfriamiento requerido. Como media una pieza de 1.5 mm de espesor requiere de 9 a 12 segundos para solidificar y adquirir suficiente resistencia para poder ser extraída del molde sin deformaciones.

Equipos y accesorios

La unidad de cierre consiste de una prensa conformada por dos placas portamoldes, una móvil y otra fija. El sistema de accionamiento de la placa móvil puede ser un mecanismo de palancas acodadas, accionado hidráulicamente, un cilindro hidráulico o un sistema eléctrico de tornillo sin fin accionado por un motor. El parámetro fundamental para dimensionar una unidad de cierre es su fuerza para mantener el molde cerrado. La unidad de cierre consta de columnas guía, cilindro accionante, placa estacionaria trasera, palancas, placa móvil, molde, placa fija. Por otra parte, la unidad de inyección está conformada por el tornillo y el barril de inyección, la boquilla y las resistencias alrededor del barril, aquí el material solido ingresa por la tolva a la zona de alimentación del tornillo, en esta zona es transportado por efecto de la rotación del tornillo dentro del barril, hacia la zona de fusión donde se plastifica, finalmente el material es bombeado hacia la parte delantera del tornillo en la zona de dosificación, cuando se va a realizar la inyección hacia el molde el tornillo deja de girar y actúa a manera de pistón, haciendo fluir el plástico fundido hacia el molde y llenando las cavidades. La unidad de potencia de clasifica en dos tipos principales; el sistema de potencia eléctrico que se utiliza generalmente en maquinas relativamente pequeñas, este sistema se emplea tanto para el giro del tornillo como para la apertura y el cierre del molde. La maquina emplea dos sistemas mecánicos de engranajes y palancas acotadas, uno para el cierre del molde y otro para el tornillo, cada uno accionado por un motor eléctrico independiente, el accionamiento del tornillo cuando realiza la inyección lo ejecuta un cilindro hidráulico. Por otro lado el sistema el sistema de potencia hidráulico, los motores hidráulicos son los más comúnmente utilizados, su funcionamiento se basa en la transformación de la potencia hidráulica del fluido en potencia mecánica, a diferencia de los sistemas electromecánicos, donde la potencia es transmitida a través de engranajes y palancas, en un sistema con fluidos estos elementos se sustituyen parcial o totalmente por tuberías de conducción que llevan el fluido a presión a los pistones de inyección y de cierre del molde. Por último, la unidad de control básicamente contiene un controlador lógico programable (PLC) y controladores PID para las resistencias eléctricas del barril y de la boquilla. El PLC permite programar la secuencia del ciclo de inyección y recibe señales de alarma, por sobrepresión o finales de carrera, para detener el ciclo, los controladores PID son los más adecuados para el control de temperatura debido a su elevada velocidad de respuesta para mantener la temperatura a los niveles requeridos.

PRODUCTO SELECCIONADO

PRODUCTO SELECCIONADO

Antecedentes

El trabajo principal de investigación y desarrollo fue realizado por Phillips y Sony, uno de los primeros CDs llego al mercado en el año 1982 y permanece hasta hoy como uno de los medios más populares de grabación de audio. En el año 1979, Phillips y Sony iniciaron un trabajo con la finalidad de proyectar un disco de audio digital con un gran performance de velocidad y capacidad. Después de un año de trabajo y muchos experimentos y discusiones nació el disco compacto.

En 1984 ambas compañías extendieron la tecnología para que se pudiera almacenar y recuperar datos y con ello nació el CD-ROM. Desde entonces el compact disc ha cambiado de un modo significativo el modo en el que escuchamos música y almacenamos datos.

En 1990 fueron de nuevo Philips y Sony los que ampliaron la tecnología y crearon compact Disc grabable (CD-R). Hasta entonces todos los CDs que se producían se hacían mediante el proceso industrial de estampación de una maqueta pregrabada. El disco así grabado se protege con una capa muy tenue de aluminio, lo cual da el color típico plateado. Hoy día estas técnicas se utilizan para cantidades superiores a 1000 unidades, mientras que para cantidades inferiores es más barato, rápido y conveniente utilizar la grabación de discos grabables. Estos también llevan una capa de recubrimiento característica. Al principio esta era de oro y derivados, lo cual hacia que el disco tuviera ese color. Hoy día se utilizan otros compuestos más versátiles, duraderos y baratos.

En la actualidad, cuando han pasado 14 años desde que Sony y Philips desarrollaron el formato digital del compact Disc (CD) y ofrecieron al mundo la primera expresión del “entretenimiento digital”, llega un nuevo y revolucionario producto: el Digital Video Disc (DVD). Tras el CD, vinieron el CD-ROM, Photo CD, CD-i, DCC, MiniDisc, pero ninguno creo las expectativas que ha creado el DVD.

Descripción del producto

CD significa “Compact Disc” o disco compacto. Es una placa circular con 120mm de diámetro y 1mm de espesor; fabricada con un plástico llamado policarbonato. Almacenan por los bits por medio de ranuras microscópicas en su superficie, realizadas por un rayo laser. Cuentan con una única pista espiral para almacenar los datos de manera secuencial, sin embargo la unidad lectora se encarga de leer de manera aleatoria. Esta tecnología fue introducida de manera comercial en 1989 por parte de las empresas Philips y Sony. Se utilizan básicamente dos nombres para definirlos:

• CD-R significa “Compact Disc Recordable” o su traducción al español es disco compacto grabable, pero este término debería usarse preferentemente cuando el disco está todavía sin información.

• CD-ROM significa “Compact Disc Read Only Memory” o su traducción al español es disco compacto para solo lectura de memoria de datos. Es un disco CD-R pero ya grabado, por lo que solamente se usara para extraer datos, pero ya no se permite volver a escribir en el.
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Estructura molecular de una partícula de policarbonato.

Características del producto

Los CD están compuestos por un 99% de policarbonato, que es plástico de gama alta, y una pequeña capa de pintura. El policarbonato no es un residuo toxico sino un desecho inerte, pero también es materia prima potencialmente reciclable.

• Diámetro del disco: 120 mm

• Abertura en el centro: 15mm

• Material: policarbonato

• Láser para lectura: arseniuro de galio

• Grabación: en forma de “pits o marcas”

• Duración: 74 minutos

Policarbonato

El policarbonato (PC), un plástico del que se fabrican CD, DVD. Pero de ese material resistente y transparente no solo se confeccionan millones de soportes musicales o discos compactos, sino con esa rica gama de polímeros que acaban de cumplir cincuenta años se hacen planchas resistentes al impacto, para construir invernaderos y tejados, difusores para faros de vehículos y los famosos cristales orgánicos de las gafas. 

Factores que han intervenido en la selección del material con que esta fabricado el producto

Actualmente los CDs están fabricados de materiales sintéticos, en su mayoría de un plástico: el policarbonato. Este plástico es imprescindible porque se precisa un soporte que tenga una calidad óptica muy alta para el lector laser. De hecho, el policarbonato se utiliza también para fabricar las lentes de muchas de las cámaras digitales. Para fabricar un CD se utilizan unos 16gr de policarbonato, este material supone un 50% del coste industrial de la fabricación del disco (material que incrementa su precio conforme lo hace el crudo). Los principales fabricantes de policarbonato son: Bayer, General electric (la división de química) y Dow Chemical.

Por otra parte además de esta calidad plástica del policarbonato los discos deben incorporar aluminio, laca y colorantes, materiales que no son biodegradables. Su producción genera desechos, consume energía y es contaminante, de ahí que su reciclaje sea fundamental por su elevado impacto medioambiental.

Todos los CDs grabables contienen colorantes, imprescindibles para poder grabar la información. En los CDs pregrabados, el policarbonato utilizado ya contiene la información codificada. Los colorantes habituales son la: Cianina (azul), según una patente la filial química de Sony, empresa que invento el CD. Como ventaja tiene que es muy sensible a la radiación ultravioleta. Sin embargo, el más utilizado es la oftalocianina (verde) inventado por CIBA que es el más extendido en el mercado dado que es más estable. Finalmente también se obtienen buenos resultados con el Azo o metal – azo (azulado) inventado por Mitsubishi, pero que de momento resulta más caro aunque da mayor fiabilidad. En un CD pregrabado los “agujeros” que servirán para codificar la información, o sea 0 y 1, esta información, ya está en el propio plástico. En cambio en un CD grabable, hay una capa intermedia fotosensible, un pigmento “dye coating”. La luz del laser reacciona a esa longitud de onda y “quema” el pigmento, hace los agujeros sobre esa capa de pigmento.

Fases del diseño

• El policarbonato en grano se coloca en una máquina para quitarle la humedad y luego se calienta a 300º C para que se licue.

• Una maquina inyectora permitirá darle la forma circular para después dejarlo enfriar.

• Se troquela el centro del disco y se circula el policarbonato sobrante.

• El siguiente paso es el cooler, donde se reposan los discos ya formados durante 20 minutos que ya contienen el track o camino donde se podrá grabar la información.

• Para los grabables a continuación se les da el tinte o dye coating (en el CD pregrabado la información ya se ha puesto en el matriz de la inyectora del policarbonato). Este proceso se realiza en una maquina donde se mezcla el pigmento fotosensible en polvo, habitualmente la oftalocianina (verde) disuelta en dibutil éter o similar (unos 100 ml de disolución por disco aunque solo la mitad será activo y el resto se recirculara).

• En este momento los CD pasan un control de calidad pues la homogenización del pigmento es un factor clave para la funcionalidad del CD. Los que se detectan con imperfecciones se retiran.

• Una vez el policarbonato se ha pigmentado no puede reutilizarse en el mismo proceso.

• Los CD que pasan el control de calidad se les imprime un código cerca del agujero central.

• Finalmente se vuelve a calentar el CD (esta vez a 60ºC durante 20 minutos) para que se evapore el disolvente que se recuperara nuevamente.

• El metalizado imprescindible para conseguir una capa reflectante que le permita al laser leer la información en los CD pregrabados se hace con un film de aluminio, que en los grabables o regrabables es de plata pues se precisa mayor reflexión para poder atravesar las capas donde se ubica la información.

• Una laca acrílica será la protección básica para evitar que se “pierda” el pigmento y el metalizado, y que se deteriore el pigmento por la radiación UV.

• El serigrafiado final según las especificaciones de cada cliente se hace con pigmentos orgánicos (unos 10 ml por disco) que se secan con una lámpara ultravioleta.

• De esta forma quedan listos para ser empaquetados en cajas individuales o bobinas

VIDEO

CLASIFICACIÓN DE MATERIALES PLÁSTICOS

Introducción

Los plásticos están formados de moléculas de polímeros y de varios aditivos. La unidad repetitiva mas pequeña de una cadena de polímeros se llama mero. Los monómeros se enlazan mediante procesos de polimerización (condensación y adición  para formar moléculas mas grandes. La temperatura de transición vítrea separa la región en los polímeros del comportamiento frágil y del comportamiento dúctil.

Los polímeros son una clase principal de materiales y poseen una amplia gama de propiedades mecánicas  físicas  químicas y ópticas  En comparación con los metales, los polímeros en general se caracterizan por una menor densidad, resistencia , modulo elástico  conductividad térmica y eléctrica y costo, así como por una relación de resistencia a peso mas alta, una resistencia a la corrosión mas elevada, dilatación térmica mas alta, selección de colores y de transparencia mas amplias y una mayor facilidad para su manufactura en formas complejas. Dos clases principales de polímeros son los termoplásticos y los termoestables. Los termoplásticos se ablandan y se hacen fáciles de formar a temperaturas elevadas; regresan a sus propiedades originales al enfriarse. Los termoestables, que se obtienen al entrelazar cadenas de polímeros  no se ablandan en ningún grado significativo al incrementarse la temperatura. Son mucho mas rígidos y mas duros que los termoplásticos, ofrecen muchas menos alternativas de color. Por otra parte, los elastómeros tienen una capacidad característica de sufrir grandes deformaciones elásticas y después regresar a sus formas originales al eliminarse la carga. En consecuencia tienen aplicaciones importantes en llantas, sellos, calzado, mangueras, cinturones y amortiguadores.

Que es un polímero?

Polímero proviene el griego poly y mers que significa muchas partes y se forman de la unión de muchas moléculas y por lo tanto de gran peso molecular. Existen 3 tipos de polímeros:

·         Polímeros naturales: son todos los del reino vegetal por ejemplo el almidón.

·         Polímeros artificiales: son el resultado de procesos químicos de polímeros naturales.

·    Polímeros sintéticos: son los que se obtienen por procesos de polimerización a partir de materias primas de bajo peso molecular.

 Que es un plástico?

Los plásticos son materiales muy ligeros, resistentes a la acción de los agentes atmosféricos, químicamente inertes y atractivos pos los colores que lleva incorporados, pero la propiedad mas importante que presentan es la de poder ser moldeados de manera rápida y precisa en formas geométricas complicadas y con propiedades definidas y además son baratos. Los materiales que se deforman por acción de una fuerza exterior se denominan en general plásticos siendo este un comportamiento muy generalizado en la mayoría de los materiales. Hoy se conoce como plásticos al conjunto de materiales polímeros aditivados.

Estructura

Un plástico se componen de un polímero y un aditivo, un polímero tiene naturaleza orgánica ya que esta compuesto de átomos de carbono e hidrógeno en ocasiones también oxigeno, nitrógeno, azufre, silicio estos elementos se enlazan formando largas cadenas como consecuencia dela capacidad que tiene el átomo de carbono para unirse consigo mismo un gran numero de veces, se forman de esta manera moléculas de tamaño gigantes llamadas macromoléculas y tienen las características de estar formadas por la repetición de una determinada agrupación de átomos denominada monómeros un gran numero de veces, eso también se llaman polímeros. 

Los monómeros pueden enlazarse de varias maneras formando cadenas lineales, cadenas con ramificaciones, cadenas entrecruzadas.

Tipos

según la estructura de las cadenas entre si:

• Termoplásticos: las cadenas son independientes entre si, no existen uniones químicas fuertes entre ellos, las moléculas pueden desplazarse unas sobre otras cuando se somete a fuerzas mecánicas exteriores o cuando aumenta la temperatura. Los termoplásticos al calentarlos pueden moldearse repetidamente cambiando la forma, por lo que son materiales reciclables.

•   Termoestables o termofijos: las cadenas son unidas entre si, ya que no modifican su forma por mucho que se sometan a altas temperaturas, es mas antes llegan a descomponerse. El hecho de tener unidas las cadenas por puntos fijos reduce la movilidad de las mismas no pudiendo fluir por lo que mantienen su forma. Según sea la frecuencia de las uniones entre las cadenas, densidad y nudos se forman materiales con propiedades diferentes, así los que presentan una densidad de nudos altas son materiales muy rígidos y los que presentan baja densidad de nudos son materiales muy flexibles y elásticos como los cauchos.

•  Elastómeros 

Procedencia 

los materiales que conocemos como plásticos son productos de síntesis procedentes de recursos naturales tanto de especies vivas: animales y vegetales como de especies fósiles: carbón, petroleo, gas natural.

La principal materia prima utilizada en la producción de plásticos es el petroleo. El petroleo esta formado por una mezcla de hidrocarburos de tamaño y forma variable, acompañados por otros productos que poseen la molécula elementos diferentes de carbono e hidrógeno  No todos estos componentes son útiles en la fabricación de plásticos, por lo tanto habrá que separar los compuestos interesantes para tal fin del producto inicial. Mediante una operación de destilación fraccionada se separa por acción de la temperatura fracciones de diferentes tamaños:

• gases de refinería
• gasolina
• nafta
• keroseno
• gasóleo
• residuo

La fracción de la unidad nafta es sometida a un proceso de reformado mediante el cual se obtienen unos productos denominados oleofinas que son realmente los productos de partida para fabricar los plásticos.

A partir de la oleofina mas sencilla el ETILENO se producen diferentes plásticos a través de reacciones químicas especificas:

• cloruro de vinilo: PVC
• Butadieno: Caucho
• Acetato de vinilo: PVA

Del petroleo se utiliza solo el 4% para la fabricación de plásticos.

ELASTÓMEROS

ELASTÓMEROS

Los elastómeros forman una gran familia de polímeros amorfos con una temperatura de transición vítrea baja. tienen una capacidad característica de sufrir grandes deformaciones elásticas sin ruptura. son blandos y tienen un bajo modulo elástico. El termino elastómero se deriva de las palabras elastic y mero. la estructura de estos polímeros esta muy retorcida (apretadamente torcida o rizada). se estiran pero después regresan a su forma original una vez retirada la carga. también pueden entrelazarse; el mejor ejemplo de este proceso es la vulcanización a temperatura elevada del hule con el azufre, descubierta por C. Goodyear en 1839, y llamada así en honor a vulcano, el dios romano del fuego. una vez entrelazado el elastómero  ya no puede ser reprocesado. Por ejemplo una llanta de automóvil  que es un elastómero de molécula gigante, no puede ser ablandada y remoldeada.

A menudo los términos hule y elastómero se utilizan indistintamente. en general, se define un elastómero como capaz de recuperarse substancialmente en forma y tamaño una vez eliminada la carga. un hule se define como capaz de recuperarse con rapidez de grandes deformaciones.

Una propiedad de los elastómeros es su perdida por histéresis al estirarse o comprimirse. esta propiedad es deseable para absorber energía vibracional (amortiguamiento) y para reducir el nivel del ruido.

la dureza de los elastómeros  que se mide utilizando un durométro, se incrementa con el entrelazamiento de las cadenas moleculares. igual que en caso de los plásticos, se pueden agregar una diversidad de aditivos en los elastómeros a fin de impartir propiedades especificas. Los elastómeros tienen una amplia gama de aplicaciones, por ejemplo, superficies antifricción y antiderrapantes, protección contra la corrosión y la abrasión  el aislamiento eléctrico y el aislamiento contra choque y vibración  los ejemplos incluyen las llantas, mangueras, burletes de interpie, calzado con suela de hule e industrial, recubrimientos, juntas, sellos, rodillos de imprenta y recubrimiento para pisos.

¿ Que es un elastómero?

Los materiales elastómeros  son aquellos materiales que están formados por polímeros que se encuentran unidos mediante enlaces químicos, adquiriendo una estructura final ligeramente reticulada.
para entender un poco mejor lo que es un elastómero lo podemos asimilar al siguiente ejemplo, imaginemos que encima de una mesa tenemos un conjunto de cuerdas entremezcladas unas con otras, cada una de estas cuerdas es lo que llamamos polímeros  tendremos que realizar un esfuerzo relativamente pequeño si queremos separar las cuerdas unas de otras, ahora comenzamos a realizar nudos entre cada una de las cuerdas, apreciamos que entre mas nudos realicemos mas ordenado y rígido se vuelve el conjunto de las cuerdas, los nudos de nuestra cuerda es lo que representa los enlaces químicos  con un cierto grado de nudos, o enlaces químicos  necesitamos tensionar con mayor fuerza el conjunto de cuerdas con objeto de separarlas, ademas observamos que cuando tensionamos la longitud de las cuerdas aumentan y cuando dejamos de tensionar el tamaño de las cuerdas vuelven a la longitud inicial.

Propiedades de los materiales elastómeros

• No se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado gaseoso

• Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes

• Generalmente insolubles

• Son flexibles y elásticos

• Menor resistencia al fenómeno de fluencia que los termoplásticos

Clasificación de materiales elastómeros

• Elastómeros termoestables: Son aquellos elastómeros que al calentarlos no se funden o se deforman.

• Elastómeros termoplásticos: Son aquellos elastómeros que al calentarlos se funden y se deforman. Son una clase de copolimeros o mezcla física de polímeros (generalmente un plástico y un caucho) que dan lugar a materiales con las características termoplasticas y elastomericas. El entrecruzamiento en elastómeros termoplásticos se forman a partir de dipolos débiles o de enlaces por puentes de hidrógeno.

Algunos materiales elastómeros

Poliisopreno

• Características: Es muy elástica y flexible y además de ser extremadamente impermeable. El caucho bruto en estado natural es un hidrocarburo blanco o incoloro.

• Nombre comercial: Caucho natural.

• Propiedades: Elevado valor de fricción, propiedad de resistencia al desgaste más uniforme, sensible al ozono. A bajas temperaturas se vuelve rígido y cuando se congela en estado de extensión adquiere estructura fibrosa.

• Densidad: la densidad del caucho a 0ºC es de 0,950, a 20ºC es de 0,934.

• Otra información: Posee buena resistencia al amoniaco, sales orgánicas, ácidos débiles y álcalis.

Polisiloxano

• Características: Polímero inodoro e incoloro, hecho principalmente de silicio, es inerte y estable a altas temperaturas

• Nombre comercial: silicona

• Propiedades:Tiene una excelente resistencia al envejecimiento, no es afectada por la luz solar ni el ozono, posee poca resistencia mecánica, así como también al vapor, hidrocarburos alifáticos, aromáticos.

• Densidad: 1,19 gr/cm3

• Otra información: La temperatura para este material va de los -100ºC a los +260º.

Estireno - Butadieno

• Características: El caucho estireno butadieno más conocido como caucho SBR es un copolimero (polímero formado por la polimerización de una mezcla de dos o más monómeros) del estireno y el 1,3-butadieno. Este es el caucho sintético mas utilizado a nivel mundial.

• Nombre comercial: Goma sintética

• Propiedades: Moderada resiliencia,excelente resistencia a la abrasión,moderada resistencia al desgarro,excelente resistencia al impacto,excelente resistencia eléctrica.

• Densidad: 0,909gr/cm3

• Otra información: Es el caucho más importante en el mercado, entre sus aplicaciones mas importantes son: neumáticos para automóviles y suelas de zapatos.

Ejemplos y aplicaciones de materiales elastómeros

• Goma natural: Material usado en la fabricación de juntas, tacones y suelas de zapatos.

• Poliuretanos: Los poliuretanos son usados en el sector textil para la fabricación de prendas elásticas como la lycra, también se utiliza como espumas, materiales de ruedas, etc.

• Polibutadieno: Material elastómero utilizado en las ruedas o neumáticos de los vehículos  dada la extraordinaria resistencia al desgaste.

• Neopreno: Material usado principalmente en la fabricación de trajes de buceo, también es utilizado como aislamiento de cables, correas industriales, etc.

• Silicona: Material usado en una gama amplia de materiales y áreas dado a sus excelentes propiedades de resistencia termina y química  las siliconas se utilizan en la fabricación de chupetes, prótesis medicas, lubricantes, moldes, etc.

Referencias

Universidad de Oviedo (Asturias). Moldeo por inyección. [En línea]. <http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Leccion11.MOLDEO.POR.INYECCION.pdf> [Citado el 10 de octubre del 2012].

Plastics engineering company. Moldeo por inyección Termoendurecida. [En línea].<http://www.plenco.com/plenco_processing_guide_spanish/Sect%204%20Injection%20Molding%20(Spanish).pdf> [Citado el 10 de octubre del 2012].

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Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid, Ulises. Manufactura, ingeniería y tecnología. Pearson Educación, 2002. 1152p.

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