TECNOLOGIA DE MATERIALES PLASTICOS

REOLOGIA DE POLIMEROS

ESTUDIO DE LA ESTUDIO DE LA VISCOSIDADVISCOSIDAD

MATERIA PRIMA POLIMERICA OBTENIDA

PROCESAMIENTO

PRODUCTO O ARTICULO FINAL

1. FUNDIDO

2. FORMADO

3. SOLIDIFICACION

La mayoría de las Etapas del Proceso, involucran el FLUJO

DE POLÍMEROS EN ESTADO LIQUIDO

Para el Estudio del Flujo de los Polímeros Plastificados es

necesario recurrir a la REOLOGIA DE POLIMEROS,

ya que por intermedio de la misma se pueden analizar y

entender las PROPIEDADES DE FLUJO DE LOS POLÍMEROS

PROPIEDADES DE FLUJO DE LOS POLIMEROS

• EXTRUSION

• INYECCION

• TERMOCONFORMADO

• MOLDEO

Permite entender los Procesos de los Materiales Plásticos, tales como:

REOLOGIA

REOLOGIA: Es la Ciencia que estudia el Flujo y la deformación

de materiales.

PARA PROCEDER A ANALIZAR REOLOGICAMENTE UN FLUIDO, ES NECESARIO, CONOCER QUE

EXISTEN DIVERSOS EXISTEN DIVERSOS PARÁMETROS REOLÓGICOSPARÁMETROS REOLÓGICOS

PARAMETROS REOLOGICOS

• VISCOSIDAD

• TENSION DE CORTE

• TRACCION

• FLEXION

• TORSION

• COMPRESION

• EFECTO DE CIZALLA

VISCOSIDAD:La característica que describe la resistencia interna de un líquido para fluir se denomina viscosidad.

Generalizando, podemos decir que :

la viscosidad describe la

resistencia de los materiales a fluir

La viscosidad es un factor importante en el Transporte de

Resinas, la Inyección de Plásticos en estado líquido y en la obtención de dimensiones críticas de formas

extruídas.

CUANTO MÁS LENTO FLUYE EL LÍQUIDO,

MAYOR ES SU VISCOSIDAD.

VISCOSIDAD = shear stress / shear rate

shear stress: Fuerza por unidad de área usada para mover un material.

shear rate: Gradiente de Velocidad en el Flujo de materiales

DISTINTOS TIPOS DE VISCOSIDAD

• Viscosidad Aparente• Viscosidad Cinemática• Viscosidad Absoluta: siendo ésta última

posible de medir con los viscosímetros con los que cuenta nuestra Facultad; viscosímetros marca Brookfield; tipos :LVDV-III ( para bajas viscosidades; 1cp a 2M cp) Y HBDV-III ( para altas viscosidades; 800 cp a 3200M cp)

TABLA DE CONVERSION DE VISCOSIDAD

1 cp = 1 mPa * s

1 P = 100 cp

1 Pa * s = 1000 mPa * s

Los Viscosímetros con los que se cuenta, determinan la viscosidad a partir de determinar el torque requerido para rotar un elemento ( aguja) sumergido en un fluido. El porcentaje de torque que indica el equipo, es la Resistencia del material a fluir .

Cada combinación de (velocidad – aguja ) brinda un rango de medición

Es importante tener en cuenta que la viscosidad puede ser

determinada de distintos modos, y es por ello que existe gran diversidad de Equipos,

basados ellos en distintos principios; y por lo tanto la

viscosidad también puede ser determinada de otras maneras,

tal como:

VISCOSIDAD DE TRACCION

nDeformació de Velocidad

Tracción de Esfuerzo

PARA LA MAYORÍA DE LOS PARA LA MAYORÍA DE LOS FLUIDOSFLUIDOS

3 INCLUSO LOS POLÍMEROS FUNDIDOS CUMPLEN

CON ESTA CONDICION

26

T mN

10 Fluídos Pol.

29

T mN

10 Sólidos Pol.

Los Polímeros se caracterizan por poseer, de modo aproximado los

siguientes valores de Resistencia a la Tracción

PERO.... A PESAR DE TODO LO VISTO, Y PARA PODER COMPRENDER EL COMPORTAMIENTO DE LOS DISTINTOS POLÍMEROS, ES NECESARIO SABER DE LA EXISTENCIA DE LOS DISTINTOS TIPOS DE FLUIDOS EXISTENTES

DISTINTOS TIPOS DE FLUIDOS

NEWTONIANOS

NO NEWTONIANOS

INDEPENDIENTES DEL TIEMPO

DEPENDIENTES DEL TIEMPO PERO NO ELÁSTICOS

VISCOELASTICOS

FLUIDOS NEWTONIANOS

Son fluidos en los que el deslizamiento relativo, de los elementos de fluido, al circular uno sobre otro, es proporcional al esfuerzo cortante sobre el fluido

Ver figura 1

Todos los gases, agua líquida y líquidos de moléculas sencillas ( amoníaco, alcohol, benceno, petróleo, cloroformo, butano, etc) son NEWTONIANOS

FIGURA 1

FLUIDOS NO NEWTONIANOS INDEPENDIENTES DEL TIEMPO

Los que pueden clasificarse, dependiendo de la relación EMPUJE –GRADIENTE DE VELOCIDAD

•PLASTICOS DE BINGHAM: Como es el caso de la pasta de dientes

•DILATANTES: Tal como las soluciones de almidón espeso

•PSEUDOPLASTICOS: Como la pulpa de papel, o la pintura

FLUIDOS NO NEWTONIANOS DEPENDIENTES DEL TIEMPO PERO

NO ELASTICOS

Son Fluidos cuyo comportamiento, en un determinado momento, está influenciado por lo que les ha ocurrido en el pasado reciente. Por ejemplo, la salsa de tomate( ketchup ) que ha estado en reposo durante un rato, no verterá; pero una botella de ketchup recientemente agitada verterá fácilmente. Estos fluidos parece que tienen una memoria que se desvanece con el tiempo

FLUIDOS NO NEWTONIANOS VISCOELASTICOS

Son aquellos materiales que combinan las propiedades elásticas de los sólidos con el comportamiento de los fluidos, y como ejemplo tenemos la saliva y,

en general, todos los fluidos biológicos, sopa concentrada de tomate, masa de pan y muchas

soluciones poliméricas

ESFUERZO CORTANTE

Y VISCOSIDAD

PARA UN FLUIDO NEWTONIANO: EL GRADIENTE DE VELOCIDAD ES

PROPORCIONAL AL ESFUERZO CORTANTE IMPUESTO AL FLUIDO, O SEA:

du/dy)

PARA UN PLASTICO DE BINGHAM: LA RELACION ENTRE EL ESFUERZO CORTANTE Y EL GRADIENTE DE VELOCIDAD ES LINEAL,

PERO NO PASA POR EL ORÍGEN.

o + du/dy)

PARA PSEUDOPLASTICOS Y DILATANTES QUE SIGUEN UN COMPORTAMIENTO POTENCIAL,

LA RELACION ENTRE EL ESFUERZO CORTANTE Y EL GRADIENTE DE VELOCIDAD NO ES LINEAL

du/dy)n

n = índice de comportamiento del flujo

PARA PLASTICOS EN GENERAL

o + (du/dy)n

REOLOGIA DE

POLIMEROS

La Reología de los Polímeros hace referencia al estudio del

flujo de los polímeros plastificados

ES DE FUNDAMENTAL IMPORTANCIA PARA PODER

MEDIR LA MAGNITUD DE LAS FUERZAS NECESARIAS PARA

MOLDEARLOS

LOS MATERIALES POLIMERICOS NO RESPONDEN EN FORMA INSTANTANEA ANTE UNA DETERMINADA

FUERZA DEFORMANTE (TRACCION O CORTE). ESTOS MATERIALES PRESENTAN UN CIERTO GRADO DE ELASTICIDAD QUE LES CONFIERE UNA ESPECIE

“DE MEMORIA PARCIAL” DE LA POSICION QUE OCUPARON ANTERIORMENTE

ESTE EFECTO QUEDA DETERMINADO POR EL

PARAMETRO CONOCIDO COMO TIEMPO DE RELAJACION

RELAJACION DE TIEMPO

ES EL TIEMPO QUE LAS MOLECULAS DE UN

MATERIAL PLASTICO, TARDAN EN UBICARSE EN LA NUEVA POSICION, DESPUES

DE QUE EL MISMO HAYA SIDO SOMETIDO A UN

DETERMINADO ESFUERZO

TIEMPOS APROXIMADOS DE RELAJACION

hs min, seg, SPOLIMERICO FLUIDOS

ELASTICOS SOLIDOS

0 SNEWTONIANO FLUIDOS

LA VARIABLE ELASTICIDAD INFLUYE EN EL

PROCESAMIENTO DE UN POLIMERO; Y DEBIDO A ESTO, ES QUE APARECE

UNA VARIABLE OPERATIVA CONOCIDA COMO:

TIEMPO DEL PROCESO tp

TIEMPO DEL PROCESO tp

• Si una etapa de un determinado proceso tiene una duración tp mucho mayor que el tiempo de relajación, el material fluye con facilidad como si fuese un Newtoniano. Prácticamente no hay efecto elástico.

• En el caso contrario, el material tardará en relajarse, y por lo tanto tendremos importantes efectos elásticos

SEGÚN LO ANALIZADO, SEGÚN LO ANALIZADO, PODEMOS CONCLUIR QUEPODEMOS CONCLUIR QUE:

UNA PROPIEDAD BASADA SOLAMENTE EN LA VISCOSIDAD, NO ALCANZA PARA CARACTERIZAR, NI TAMPOCO PARA COMPRENDER EL COMPORTAMIENTO DE LOS PLÁSTICOS DURANTE EL PROCESO DE TRANFORMACIÓN. ES POR ELLO IMPORTANTE TENER EN CUENTA:

•EL GRADO DE ELASTICIDAD

•EL TIEMPO DE RELAJACION

FINALMENTE, PODEMOS DECIR QUE LOS PLÁSTICOS ( EN GENERAL) PRESENTAN

COMPORTAMIENTO PSEUDOPLASTICO, EL QUE SE EXPLICA POR LA MORFOLOGIA DE LOS

POLIMEROS

ESTOS FORMAN LARGAS CADENAS ENROLLADAS Y TORCIDAS; AUN

ESTANDO FUNDIDOS, LAS QUE SON RESPONSABLES, EN GRAN PARTE DEL COMPORTAMIENTO ELASTICO QUE

PRESENTAN ESTOS MATERIALES ANTE UN ESFUERZO CUALQUIERA

du/dy)n

o + (du/dy)n

SE HAN ELABORADO MULTIPLES MODELOS MATEMATICOS QUE INTENTAN

REPRESENTAR EL COMPLEJO COMPORTAMIENTO DE LOS POLIMEROS.

PERO... PARA UN INTERVALO UTIL DE VELOCIDAD DE CORTE, PODEMOS

EXPRESAR QUE EL ESFUERZO DE CORTE SIGUE UNA LEY DE POTENCIA

du/dy)n

Coheficiente de Viscosidad o Indice de

Consistencia

CONCLUSIONES

PODEMOS ASUMIR AHORA QUE:

• LOS POLIMEROS FUNDIDOS SON INVARIABLEMENTE PSEUDOPLASTICOS

• NO SON NEWTONIANOS• POR LO GENERAL SE ADELGAZAN CUANDO SE

SOMETEN A ALGUN ESFUERZO• SU VISCOSIDAD DECRECE CUANDO SE

INCREMENTA LA TEMPERATURA• LA VISCOSIDAD APARENTE DECRECE CUANDO

AUMENTA EL ESFUERZO DE CORTE