TECNOLOGÍA TECNOLOGÍA DE LOS DE LOS

MATERIALESMATERIALESMateriales PoliméricosMateriales Poliméricos

Rodrigo Osorio Herrera

Ing. Metalúrgico

• HAY UNA SERIE DE FORMAS DE CLASIFICAR A LOS POLIMEROS.

• LA MAS SENCILLA ES DIFERENCIARLOS POR LA FORMA EN QUE ELLOS REACCIONAN AL CALOR FORMA EN QUE ELLOS REACCIONAN AL CALOR DURANTE EL PROCESAMIENTO.

CLASIFICACION DE POLIMEROSCLASIFICACION DE POLIMEROS

TERMOESTABLES endurecimiento con calor

TERMOPLASTICOS formado con calor

RESPUESTA AL CALOR

Termoestables cambios químicos

ENLACE TERMOESTABLE:SE CREA UN PRODUCTO DIFERENTE DE SUS COMPONENTES.LA REACCIÓN ES IRREVERSIBLE.

CALOR

Termoplásticos cambios físicos

LOS TERMOPLASTICOS:CAMBIO DE FASE(SOLIDOLIQUIDO).ES UN CAMBIO FISICO QUE ES REVERSIBLE.

PROCESAMIENTO

TERMOESTABLES molde tibio

TERMOESTABLES:EN RESPUESTA AL CALOR Y/O PRESION REDUCE LOS CICLOS DE TIEMPOS. ELLOS SON CURADOS EN UN MOLDE TIBIO.

MOLDE

TERMOPLASTICOS molde frío

TERMOPLASTICOS:FUNDEN CUANDO SE CALIENTAN Y SOLIDIFICAN CUANDO SE LES ENFRIA. PARA REDUCIR LOS CICLOS DE TIEMPO SE LES COLOCA EN MOLDES REFRIGERADOS.

REVERSIBILIDAD DESPUES DEL CURADO

TERMOESTABLES procesar sólo una vez

TERMOESTABLES:UNA VEZ CURADOS, NO PUEDEN SER REFUNDIDOS. SI SE AGREGA SUFICIENTE CALOR, SE PUEDEN QUEMAR Y DEGRADAR.

CALOR

TERMOPLASTICOS procesamiento múltiple

TERMOPLASTICOS:UNA VEZ CURADOS, SE LES PUEDE VOLVER A DAR FORMA. SI SE LES AGREGA SUFICIENTE CALOR, ELLOS SE FUNDIRAN ANTES DE QUEMARSE.

REUTILIZACION

TERMOESTABLES no pueden ser refundidos

TERMOESTABLES:REQUIEREN DE TECNICAS MUY SOFISTICADAS, O BIEN, DEBEN SER ENTERRADOS

TERMOPLASTICOS pueden ser refundidos

TERMOPLASTICOS:PUEDEN FACILMENTE SER RECICLADOS EN APLICACIONES SIMILARES VIA REPROCESAMIENTO POR FUSION

• LAS RESINAS TERMOPLASTICAS PUEDEN SER CLASIFICADAS DE ACUERDO A LA ESTRUCTURA DE SUS CADENAS MOLECULARES, LA CUAL AFECTA EN GRAN FORMA SUS PROPIEDADES FISICAS.

TERMOPLASTICOSTERMOPLASTICOS

AMORFOS sin forma

CRISTALINOS forma regular y repetitiva

PROPIEDADES FISICAS

Desordenada

Transparente

AMORFOS CRISTALINOS

Ordenada

Opaca

Desordenada

Transparente

ESTRUCTURA

TRANSPARENCIA

PROPIEDADES FISICAS

Rango de Ablandamiento

Resistencia Limitada

PUNTO DEFUSION

RESISTENCIAQUIMICA

AMORFOS

Transición Marcada

Alta Resistencia

CRISTALINOS

PROPIEDADES FISICAS

• Alto Brillo y Profundidad de Imagen.

• Gran Estabilidad Dimensional

Acabado Superficial de Partes

AMORFOS CRISTALINOS

• Superficie Menos Homogénea.

• Mayor tendencia a marcas de Penetración y Torsión.

SIMBOLO SIGLA NOMBRE PRODUCTO

1PET Polietileno

TereftalatoBotellas, …

2PEAD Polietileno de

alta densidadTambores, Cajas,…

3PVC Cloruro de

PoliviniloFrascos, Tubos, …

4PEBD Polietileno de

baja densidadFilms, Bolsas, …

5PP Polipropileno Sacos, Potes, …

6PS Poliestireno Packings alimentos.

RECICLADO DE PLASTICOS

NYLONNYLON

PETPET

TEFLONTEFLON

GRADO DE CRISTALINIDAD

El Grado de Cristalinidad , representa la fracción de las cadenas moleculares que se encuentra ordenada dentro de un polímero. Este puede variar considerablemente y se ve influido por variables como: Estructura Química y Peso Molecular. Condiciones de procesamiento. Por ejemplo un enfriamiento

lento del material fundido se traduce en un alto “”, mientras que un enfriamiento rápido determinará un “” bajo debido a que la mezcla solidificará en completo desorden.

Aditivos, por ejemplo talco, que favorecen la nucleación y aumentan la razón de cristalización.

Tratamientos térmicos posteriores.

PLASTICOS V/S METALES

Baja Densidad y Alta Resistencia Específica (resistencia en una base de igual peso).

Resistencia Química y a la Corrosión.

Excelentes Propiedades de Aislación Térmica y Eléctrica.

Gran Flexibilidad de Diseño.

Fácilmente Formable con la posibilidad de Moldeo por Inyección.

Posibilidades Prácticamente Ilimitadas de Coloración.

Reduce los Costos Totales de Energía.

Ventajas

PLASTICOS V/S METALES

Temperaturas Máximas de Servicio son Relativamente Bajas.

Moderada Resistencia al Creep y Baja Rigidez Específica (Rigidez en una base de igual peso).

Gran Influencia de la Temperatura en las Propiedades Mecánicas.

Inflamabilidad.

Desventajas

PLASTICOS DE INGENIERIA

Los Plásticos de Ingeniería son Polímeros los cuales exhiben Excelentes Propiedades Mecánicas (Resistencia, Resistencia al Creep, Resistencia al Impacto, Resistencia a la Fatiga y Resistencia al Desgaste) sobre un Amplio Rango de Temperaturas. Por esto, ellos son apropiados para la manufactura de partes estructurales y de máquina donde pasan a reemplazar a otros materiales, comúnmente metales. Además, ellos muchas veces tienen una buena Resistencia Química y una buena capacidad de Aislación Eléctrica.

PC

PVCPS

SAN

PE-LD

PE-HD

PP PE-UHMW

PAPOM

PETP

PPS

PI

PAI

PEI

m-PPO

SMA ABS PMMA

amorfos semicristalinos

Plásticos de Alto Rendimiento

Plásticos de Ingeniería

PlásticosComunes

PLÁSTICOSCOMUNES

PLÁSTICOSINGENIERÍA

ALTORENDIMIENTO

MATERIALES PE, PP, PVC,... PA, POM, PC,PETP,....

PEI, PES, PSU,PTFE, PA 4.6,PPS

PROCESABILIDAD fácil media-alta difícil

TEMPERATURAMÁXIMA DESERVICIO

baja media alta

VOLUMEN DELMERCADOMUNDIAL

95 000 000 2 250 000 150 000

RAZÓN ANUAL DECRECIMIENTO

2-5% 5-8% 10-30%

PRECIO RESINA 1 [$/kg] 2-10 [$/kg] 10-250 [$/kg]

TABLA COMPARATIVA DE PLASTICOS

MATERIAL NOMBRE COMERCIAL DISPONIBILIDAD

ABS BOLTARON, ROYALITE Barras, Planchas.

ACETAL ULTRAFORM, CELCON, DELRIN. Barras, Planchas,Tubos.

ACETATO KODAPAK, LUMARITH Films, Planchas,Rollos.

ACRILICO PLEXIGLAS, LUCITE, EXOLITE,POLYCAST

Barras, Planchas,Tubos, Esferas.

BUTYRATE UVEX, TENITE. Tubos, Planchas.

FLUORO-CARBONO

KEL-F Barras, Planchas,Tubos.

DISPONIBILIDAD DE MATERIALES Y MARCAS

8 1029

5063

78 84100

116 122

168

236

409

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Res

iste

nci

a a

la A

bra

sió

n UHMW-PE, TIVAR-88UHMW-PEHD-PENYLON, Resist. DesgasteLD-PETFE FluorocarbonoAcero Inoxidable 304-2BAcero al Carbono, M-1020Ultem 100PolipropilenoPPSTORLON 4301Bronce Fundido 660

RESISTENCIA COMPARATIVA A LA ABRASION

Mejor Resistencia a la Abrasión

2.2 3.4 4.6 4.8 4.89 10.5 12 12.4 14

18

50

55

85

12.4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Res

iste

nci

a a

la T

ensi

ón

[ks

i] LD-PETFE FluorocarbonoHD-PEUHMW-PEPolipropilenoAcrílicoPolicarbonatoHYDEX 302PETNYLONPPSAluminio (6061-0)EPOXY, G-10Acero al Carbono M-1020Acero Inoxidable 304-2B

RESISTENCIA COMPARATIVA A LA TENSION

Mejor Resistencia a la Tensión

1.3

1214 14 14 14

70

55

12.5

0

10

20

30

40

50

60

70

Resis

ten

cia

a l

a F

lexió

n [

ksi]

LD-PE

HD-PE

Polipropileno

Policarbonato

PVC, Tipo I

NYLON

Acrílico

HYDEX 302

PPS

TORLON 5030

EPOXY, G-10

TFEFLUOROCARBONO

RESISTENCIA COMPARATIVA A LA FLEXION

Mejor Resistencia a la Flexión

160 160180 180

212 212

250

302

338

425

475

500

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Tem

per

atu

ra d

e U

so C

on

tin

uo

[ºF

]

Acrílico, ExtruídoUHMW-PEPVC Tipo IHD-PE

NYLON, Resist al Desg.PETPolicarbonatoEPOXY, G-10ULTEM 1000PPSTORLON 4203TFEFLUOROCARBON

TEMPERATURA DE USO CONTINUO

Mejor Resistencia a la Temperatura

1.21.9 2

3

9

14

17

No Falla

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Resis

ten

cia

al

Imp

acto

IZ

OD

[ft

-lb

/in

]

NYLONPolipropilenoHYDEX 302HD-PEULTEM 2300PolicarbonatoNYLON Resist. al ImpactoUHMW-PE

RESISTENCIA COMPARATIVA AL IMPACTO

Mejor Resistencia al Impacto

2 3 820 20

55

90 100

210

600

325

0

100

200

300

400

500

600

Elo

ng

ació

n a

la R

up

tura

, 23 º

C [

%]

AcrílicoULTEM 1000TORLON 4301ABSPETHD-PENYLONPolicarbonatoTFEFLUOROCARBONOUHMW-PELD-PE

ELONGACION A LA RUPTURA

Mejor Resistencia a la Ruptura

300350 385 400 400 400

450500

540

700

830

2000

550

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Res

iste

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a D

ielé

ctri

ca [

V/m

m]

FLUOROSINT 500HYDLAR ZPETACRILICOPolicarbonatoNYLONABSHD-PEPPSEPOXY, G-10LD-PEULTEM 100FEP FLUOROCARBONO

CAPACIDAD DE AISLACION ELECTRICA

Mejor Aislación Eléctrica

61

78

8283

8889

9192 92

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

Tran

smis

ión

de

la L

uz

[%]

ULTEM 1000PVC, TransparentePETGPolicarbonato, UV RES'THYDEX 302Policarbonato, ABR'N RES'TPolicarbonatoAcrilicoAcrilico Resist. al Impacto

CLARIDAD VISUAL

Material Más Claro