Procesos de Conformado de Plsticos

Qu son los plsticos?Los plsticos son sustancias qumicas sintticas denominadas polmeros, de estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presin y cuyo componente principal es el carbono. Estos polmeros son grandes agrupaciones de monmeros unidos mediante un proceso qumico llamado polimerizacin.

PolmerosMacromolculas formadas por la unin de molculas ms pequeas llamadas Monmeros.

Caractersticas Ligeros. Resistentes a la tensin y a la

compresin. Gran aislante elctrico. Resistentes a la mayora de

cidos. Bajo coeficiente de absorcin

de humedad.

Buenos aislantes trmicos, aunque la mayora no resisten temperaturas muy elevadas

Su fabricacin y utilizacin produce muchos residuos.

Son difciles de degradar para la naturaleza.

Clases de polmeros Termoplsticos. Termoestables.

Elastmeros.

Obtencin de materiales polimricos a partir de materias primas

Forma de distribucin de los polmeros1. Lquido Fundidos: Monmeros y

prepolmeros, sistemas epoxi. Latex.

2. Slido Granza: Cilindros de 3mm; la

mayora de termoplasticos para extrusin y moldeado.

Polvo. Formas masivas. (balas). Partculas porosas para fcil

disolucin.

Procesos1. Continuos: Extrusin. Calandrado y

laminacin.

2. Discontinuos Termoformado. Moldeo por inyeccin. Moldeo por compresin

y transferencia. Moldeo por soplado. Moldeo rotacional.

Mtodos de Extrusin Es un proceso de compresin en el cual se fuerza al material a fluir a travs del orificio de un dado para generar un producto largo y continuo, cuya seccin transversal se determina por la forma del orificio.

Caractersticas- Termoplsticos (PVC) y Elastmeros, rara vez se usan Termofijos.- Permite secciones transversales complejas. - En materiales blandos como los plsticos el proceso se puede realizar en

caliente o en fro, aunque generalmente es en caliente.- Producto continuo o productos discretos.- Se logra un acabado excelente.- Proceso automatizable.- Bajos costos por lo cual es muy usado en la industria.

Extrusin Directa e Indirecta

ProcesoGrnulos de plstico entra en el sistema de alimentacin, estos pasan al tornillo sin fin, mientras estos grnulos se van derritiendo a causa de las camisas calefactoras, estos grnulos se van desplazando, por el movimiento giratorio del tornillo, hacia el cabezal, donde el material pasa a unos molde que le dan forma. Ms tarde se refrigeran y obtiene su forma definitiva, resistente y rgida.

Elementos del Extrusor

Recomendaciones- Espesor de pared: En la seccin transversal extruida es deseable un espesor

uniforme de la pared. Las variaciones de ste darn como resultado un flujo no uniforme del plstico y enfriamiento irregular que tender a pandear el extruido.

- Secciones huecas: stas complican el diseo del troquel y el flujo del plstico. Es deseable utilizar secciones transversales extruidas que no sean huecas, pero que satisfagan los requerimientos funcionales.

- Esquinas: En la seccin transversal deben evitarse las esquinas agudas, dentro y fuera, porque dan como resultado un flujo irregular durante el procesamiento, y concentraciones de esfuerzos en el producto final.

Mtodos de Inyeccin Es un proceso semicontinuo que consiste en inyectar un polmero en estado fundido (o ahulado) en un molde cerrado a presin y fro, a travs de un orificio pequeo llamado compuerta. En ese molde el material se solidifica, comenzando a cristalizar en polmeros semicristalinos. La pieza o parte final se obtiene al abrir el molde y sacar de la cavidad la pieza moldeada.

ProcesoElevar la temperatura del plstico a un punto donde pueda fluir bajo la aplicacin depresin. Calentando y masticando los grnulos slidos, hasta formar una masa fundida con una viscosidad y temperatura uniforme.

Proceso

El material fundido ya plastificado en el barril de la mquina, se transfiere (se inyecta) a travs de una boquilla, que conecta el barril hacia los varios canales del molde hasta llegar a las cavidades donde toma la forma del producto final.

ProcesoEsto se hace despus de mantener el material bajo presin dentro del molde y una vez que el calor (el cul se aplic para plastificar) es removido para permitir solidificar el material en la forma deseada.

Caractersticas- La pieza se obtiene en una sola etapa.- Se necesita poco o ningn trabajo final sobre la pieza obtenida.- El proceso es totalmente automatizable.- Las condiciones de fabricacin son fcilmente reproducibles.- Las piezas acabadas son de una gran calidad.- Se pueden realizar geometras complejas.- Bajo costo.- Proceso realizado a Termoplsticos (Polietileno) y Termofijos.

Recomendaciones- En la inyeccin son muy importantes las siguientes variables: Velocidad de

inyeccin, presin de inyeccin y temperatura del material; lo cual permite tener un correcto llenado de los moldes.

- Durante el enfriamiento el material se contrae dentro del molde. Por este motivo se ha de aadir ms material para que el volumen de la pieza sea el deseado.

- Si la presin de inyeccin dentro del molde es mayor que la fuerza de cierre, la lnea de particin est forzada a abrirse.

Producto Final

Mtodo de soplado El moldeo por soplado es un proceso de fabricacin multifsico continuo o discontinuo de produccin de piezas huecas de pared delgada a partir de materiales termoplsticos.

Proceso de Soplado por Inyeccin

Obtencin de una preforma del polmero a procesar, similar a un tubo de ensayo.

Posteriormente se calienta y se introduce en el molde que alberga la geometra deseada.

Proceso de Soplado por Inyeccin

Se inyecta aire, con lo que se consigue la expansin del material y la forma final de la pieza y por ltimo se procede a su extraccin.

Proceso de Soplado por Extrusion

La preforma es una manga tubular, conformada por extrusin, llamada parison, el cual se cierra por la parte inferior de forma hermtica debido al pinzamiento que ejercen las partes del molde al cerrarse.

Proceso de Soplado por Extrusion

Se sopla, se deja enfriar y se expulsa la pieza.

Caractersticas- Productividad muy alta.- Tiempos de fabricacin bajos.- Fabricacin de grandes lotes. - Proceso automatizado.- Piezas de gran calidad.- Tiempo de enfriamiento mnimo.- Termoplsticos(Polietileno). Esto se debe a que se necesita que el material tenga

un comportamiento viscoso y se pueda deformar cuando tenga una temperatura determinada, pues de otra forma la presin ejercida por el aire inyectado no podra expandir el material por la cavidad del molde.

- El 40% del total del plstico se emplea para envase y embalaje y que dentro de ello solamente en botellas se emplea el 30% aproximadamente, podemos concluir con que el proceso de soplado constituye ms del 12% del plstico total.

Moldeo rotacional Proceso de conformado de productos plsticos que consiste en introducir un polmero lquido o en polvo en un molde, este al girar (gira por rotacin y por traslacin) hace que el polmero se adhiera a la superficie del molde creando piezas huecas.

Proceso1. Introduccin del polvo o el lquido

del material (0.3-0.5 mm)2. Calentamiento (300F - 500F) y

giro del molde (Dos ejes de giro a 25 rpm).

3. Fusin y reparto por la superficie.4. Gelificacin.5. Enfriamiento.

Ventajas y desventajas con respecto al proceso de extrusin-sopladoVentajas Bajos costes de equipos y

utillajes. Buena calidad superficial y

espesor uniforme. Sin desperdicios que haya que

reciclar.

Desventajas Larga duracin del ciclo de

produccin. Los equipos son ms propensos

a fallar.

Recomendaciones1. Tener precaucin de no contaminar el polmero en polvo o en lquido a la

hora de abrir el depsito donde este se encuentra.2. Utilizar guantes a la hora de entrar en contacto con los moldes despues

de sacarlos del horno, estos moldes salen a altas temperaturas.3. Hacer un enfriamiento uniforme.

Ejemplos

Termoformado (Termoplsticos)

Proceso en el cual se deforma un polmero amorfo por encima de su temperatura de transicin vtrea o por encima de su temperatura de fusin si es semicristalino.

Para darle forma a la materia prima se usan moldes y succin de vaco.

Transicin vtrea y fusinLa fusin slo ocurre a los polmeros cristalinos, donde las cadenas polimricas abandonan su estructura cristalina y se transforman en lquido desordenado.La transicin vtrea ocurre a los polmeros amorfos y slo facilita el desplazamiento de las cadenas desordenadas de estos polmeros.

Transicin vtrea y fusinLos polmeros cristalinos

tambin tienen porciones amorfas,

usualmente entre el 40% y 70%. Para

trabajarse se hace sobre la temperatura de

fusin. De los materiales con alta cristalinidad

solo se transforman las poliolefinas, como el

polietileno.

ProcesoSe calienta una lmina entre 0.1 y 12 mm para ablandarlo, y as facilitar su deformacin.

Proceso de vaco sobre molde negativo.

ProcesosDespus de que el material se ha calentado se aplica succin o soplado para darle la forma del molde.

Vaco contra molde positivo. Tiene el problema de que el plstico hace contacto muy rpido con el molde, lo que hace que los espesores sean menos homogneos en la pieza y que hayan zonas que se deformen a menor temperatura.

Procesos

Termoformado positivo asistido con aire a presin y vaco.

Procesos

Suele usarse un pistn para ciertos procesos.

Procesos

Tambin pueden usarse dos moldes (Macho y hembra) en lugar de succin.

Procesos Este proceso se puede confundir con soplado, pero su objetivo es distinto, ya que el soplado se utiliza para producir envases y este mtodo para producir dos lminas iguales simultneamente inyectando aire entre ellas.

-Calentamiento -Deformacin -Corte (Si es necesario) -Apilado

Producto final

CalandradoLa calandra o calandria es una mquina que se basa en una serie de rodillos de presin que se utilizan para formar o una hoja lisa de material.

La aplicacin principal de las calandras se encuentra en el proceso final de fabricacin. El

calandrado es un proceso importante en las industrias del caucho, sobre todo en la

fabricacin de neumticos, en el que se utiliza para la capa interna y la capa de tela.

Calandrado

El calandrado sirve para la fabricacin de lminas partiendo de formas de plstico en bruto (termoplstico o elastmero) o bien por

una cinta extruida, en cuyo caso la extrusora est dispuesta directamente en la alimentacin de la calandria. El material se hace pasar por diferentes rodillos cilndricos que reducen el espesor de

las lminas. El tipo de producto que se obtiene consiste en una pelcula de plstico de pequeo espesor.

Las etapas del proceso de calandrado se puede dividir en 4 etapas bsicas:

Alimentacin, cilindros de calandria, Cilindros de calibracin y enfriamiento y

por ltimo corte y bobinado.

Proceso

AlimentacinEl material de alimentacin debe estar previamente plastificado en estado

fundido, previamente extruido en el caso de los termoplsticos (PE, TPU) o estado de gel (PVC con plastificantes. El calandrado de goma tambin se

realiza en estado de gel (en general se agregan aditivos que ayudan el procesado).

Cilindros de calandriaDependiendo de la lmina que

se desea obtener los rodillos, su largo puede variar entre 2 y 4

metros. La calandrias consta de por lo general de 3 o 4 rodillos.

Su disposicin puede variar, pero la alimentacin casi siempre se

realiza por la parte superior. Ejemplos: El espesor de la lmina calandrada obtenida vara entre 0,3 y 1 mm.

Corte y Bobinado Acabados superficiales: brillante, mate,

difuminado, texturas Depende del recubrimiento aplicado en el ltimo

cilindro caliente. Las instalaciones de calandrado son

costosas (puesta en marcha del proceso ~10 horas). Slo rentables para grandes volmenes de produccin. Aplicable a materiales de alta viscosidad y que se degradan fcilmente (deben estar poco

tiempo a T elevada). Ejemplo: PVC.

Condicin de operacinTemperatura:La temperatura del material se ve apenas modificada en el proceso por

ser la generacin viscosa pequea (

Condicin de operacin

Velocidad de los rodillos:La variacin de la velocidad de los rodillos permite regular espesor de la lmina sin variar el entrehierro (espacio entre rodillos). A mayor velocidad se obtiene un

mayor ritmo de produccin, una mayor presin y la consecuente generacin viscosa de calor. Un incremento exagerado de la velocidad puede ocasionar

posibles problemas de aspereza superficial (ruptura del fundido)

Observando el grfico se deducen los lmites del proceso:1) Exceso de presin de los cilindros. Aspereza superficial.2) Bajo rendimiento del proceso.3) Deficiente homogeneizacin. Defectos superficiales.4) Degradacin superficial e inclusiones de aire.5) Degradacin trmica.

Diagrama Velocidad-Temperatura

El proceso de laminacin es muy similar al calandrado pero con la

diferencia que el material de partida son lminas prefabricadas. Este

proceso permite combinar diferentes propiedades de distintos materiales dispuestos en capas. Por ejemplo,

resistencia de una capa, baja permeabilidad de otra, etc.).

Laminacin

La unin de las lminas se produce al pasar entre los rodillos de presin (nip rolls). Existen dos mtodos de unin entre lminas:

1) Laminacin con adhesivos. Los adhesivos pueden ser: Secos: la unin se produce por reticulacin por efecto del calor. Este tipo de adhesivo no genera residuos.

En emulsin o disolucin: la eliminacin de los disolventes se realiza mediante el secado del laminado en estufa (si el laminado es poroso), o eliminacin en estufa previa

a la laminacin (si el laminado no es poroso).2) Laminacin trmica. Se aplica la temperatura necesaria en cada lmina para que

queden soldadas. Este tipo de unin se realiza en caso de que los materiales de cada capa sean compatibles.

Proceso

ProductoCon este proceso se producen lminas que se utilizan como materia prima para otros procesos secundarios, pero tambin productos como cortinas de bao, alfombras, manteles e impermeables. Las caractersticas de los materiales obtenidos por el proceso de calandrado son:

posibilidad de obtener materiales planos con o sin brillo productos transparentes, opacos o de color baja permeabilidad al vapor de agua productos no txicos de espesor constante

obtencin de materiales rgidos o flexibles.

Reciclado de plsticosLos desechos plsticos son un gran problema para la vida en la tierra, ya que al estar expuestos constantemente al sol y la erosin, los plsticos se descomponen en partes ms pequeas que a su vez quedan recubiertas por sustancias txicas, como PCB, los cuales son bioacumulables. Estas partculas son ingeridas por animales en el hbitat en el cual se arrojan los desechos, los cuales luego son consumidos por otros animales que luego son consumidos por humanos. Los efectos de esto an no han sido estudiados con profundidad, pero se sabe que son nocivos.

Reduccin en la fuenteLa reduccin en la fuente se refiere directamente al diseo y a la etapa productiva de los productos antes de ser consumidos. Es una manera de concebir los productos de tal forma que generen menos residuos.

Reciclaje de plsticos.

Los plsticos deben ser recolectados y separados por color y tipo de plstico para despus decidir que se har con ellos.

Reciclado mecnicoEs un proceso en el cual, despus de limpiar los desechos, se muelen y se mezclan con materia prima nueva. No todos los plsticos pueden reciclarse de esta forma. Principalmente se hace con los PET.

Reciclado qumicoEs un proceso mediante el cual los enlaces de las cadenas de los polmeros son rotos, en otras palabras se separan los monmeros, originando materia prima bsica con la cual se pueden fabricar plsticos nuevos.

Reciclado qumicoPirlisis: Separacin de las molculas mediante calentamiento en el vaco. Este proceso genera hidrocarburos lquidos o slidos que pueden ser luego procesados en refineras.

Hidrogenacin: En este caso los plsticos son tratados con hidrgeno y calor. Las cadenas polimricas son rotas y convertidas en un petrleo sinttico que puede ser utilizado en refineras y plantas qumicas.

Gasificacin: Los plsticos son calentados con aire o con oxgeno. As se obtienen los siguientes gases de sntesis: monxido de carbono e hidrgeno, que pueden ser utilizados para la produccin de metanol o amonaco o incluso como agentes para la produccin de acero en hornos de venteo.

Reciclado qumicoQuimiolisis: Este proceso se aplica a polisteres, poliuretanos, poliacetales y poliamidas. Requiere altas cantidades separadas por tipo de resinas. Consiste en la aplicacin de procesos como hidrlisis, gliclisis o alcohlisis para reciclarlos y transformarlos nuevamente en sus monmeros bsicos para la repolimerizacin en nuevos plsticos.

Metanlisis: Es un avanzado proceso de reciclado que consiste en la aplicacin de metanol en el poliester (PET), el cual es descompuesto en sus molculas bsicas, incluido el dimetiltereftalato y el etilenglicol, los cuales pueden ser luego repolimerizados para producir resina virgen.

Bibliografa- https://tecnologia-materiales.wikispaces.com/Pol%C3%ADmeros+-+M%C3%

A9todo+de+conformado- https://gtrevino.files.wordpress.com/2012/02/moldesydados3.pdf- http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-23.pdf- http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/rojas_p_f/capitulo2.pdf- http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/inyeccion-de-materiales-plasticos-ii.html- http://www.motan-colortronic.com/es/soluciones/moldeo-por-soplado.html- http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Leccion3.POLIMEROS.TransicionVitrea.

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