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PLÁSTICO
13.1 ¿Cuáles son algunas de las razones por las que son importantes los procesos de conformado de plásticos? Algunas de las razones son: La variedad de los procesos de formado y la facilidad con que se procesa los polímeros permiten una diversidad casi ilimitada de formas geométricas de las piezas por formar. Se necesita menos energía que para los metales porque las temperaturas de procesamiento son mucho menores. Debido a que en el procesamiento se emplean temperaturas menores, el manejo del producto se simplifica durante la producción. Debido a que muchos métodos para procesar plástico son operaciones de un solo paso (por ejemplo, moldeo), la cantidad de manejo del producto que se requiere se reduce de manera sustancial en comparación con los metales. 13.2. Identifique las categorías principales de los procesos para conformar plásticos, según se clasifican por la configuración geométrica del producto resultante.
- Productos extruidos continuos con sección transversal constante distinta de las hojas, películas y filamentos.
- Hojas y películas continuas.
- Filamentos continuos (fibras).
- Piezas moldeadas que son, sobre todo, sólidas.
- Piezas moldeadas huecas con paredes relativamente delgadas.
- Piezas discretas hechas de hojas y películas formadas.
- Fundidos 13.3 En los procesos de conformación de plásticos, la viscosidad es una propiedad importante de un polímero fundido. ¿De qué parámetros depende la viscosidad? La viscosidad depende de la velocidad del corte, esfuerzos cortantes, presiones, peso molecular y temperatura. 13.4. ¿En qué difiere la viscosidad de un polímero fundido de la mayor parte de fluidos newtonianos? Para un polímero fundido, la viscosidad decrece con la velocidad de corte, lo que indica que el fluido se vuelve más delgado a tasas más elevadas de corte. 13.5 ¿Qué significa viscoelasticidad, si se aplica a un polímero fundido? La viscoelasticidad es una combinación de viscosidad y elasticidad, si se le aplica a un polímero la tendencia a volver a su forma anterior es causado por lo exhibido por la expansión en el troquel de la extrusión. 13.6. Defina la expansión del troquel en el proceso de la extrusión. El plástico caliente se expande conforme sale de la abertura del troquel 13.7 Describa brevemente el proceso de extrusión de plástico. Es un proceso de compresión en el que se fuerza al material a fluir a través de un orificio practicado en un troquel a fin de obtener un producto largo y continuo, cuya sección transversal adquiere la forma determinada por la del orificio. 13.8. El barril y tornillo de un extrusor por lo general se dividen en tres secciones, Identifique cada una de ellas.
- Sección de alimentación, en la que el material se mueve del puerto de la tolva y recibe precalentamiento.
- Sección de compresión, en la que el polímero se transforma para adquirir consistencia líquida, se extrae del fundido el aire atrapado entre los pellets y se comprime el material.
- Sección de medición, en la que se homogeniza al fundido y se genera presión suficiente para bombearlo a través de la abertura del troquel. 13.9 ¿Cuáles son las funciones del paquete de la pantalla y placa rompedora en el extremo del troquel del barril extruidor? 1)Filtrar los contaminantes y grumos duros del fundido. 2)Generar presión en la sección de medición. 3)Forzar al flujo del polímero fundido y borrar de su “memoria” el movimiento circular impuesto por el tornillo 13.10. ¿Cuáles son las diversas formas extruidas y los troqueles correspondientes?
- Perfiles sólidos
- Perfiles huecos, como tubos
- Recubrimientos de alambre y cable
- Hoja y película
- Filamentos 13.11 ¿Cuál es la diferencia entre hoja y película de plástico? El término hoja se refiere a material cuyo espesor es de 0.5 mm (0.020 in) de alrededor de 12.5 mm (0.5 in). El término película se refiere a espesores por debajo de 0.5 mm (0.020 in). 13.12. ¿Cuál es el proceso de soplar película para producir ésta? El proceso implica la extrusión de un plástico a través de un dado circular, seguido de una expansión similar a una burbuja. 13.14. Las fibras y filamentos de polímero se utilizan en varias aplicaciones; ¿cuál de éstas es la de mayor importancia comercial? La mayor comercialización son la fibras naturales, sintéticas y artificiales 13.15 Técnicamente, ¿cuál es la diferencia entre una fibra y un filamento? Una fibra se define como una banda larga y delgada de material cuya longitud es al menos 100 veces mayor que la dimensión de su sección transversal, un hilo está hecho de fibras cortas (como fibras de algodón, poliéster o viscosa) que se hilan juntas para formar una hebra continua. Un filamento es una fibra de longitud continua, es el resultado de un proceso industrial que consiste en extraer un filamento continuo de un polímero líquido. 13.16. Entre los materiales de fibra sintéticos, ¿cuáles son los más importantes? -Poliéster (existen derivados retardantes de flama como el Avora y Trevira) -Acrílico -Polipropileno (olefínica) -Nylon 13.17 Describa brevemente el proceso de moldeo por inyección. Es un proceso semicontinuo que consiste en inyectar un polímero, cerámico o un metal en estado fundido (o ahulado) en un molde cerrado a presión y frío, a través de un orificio pequeño llamado compuerta. En ese molde el material se solidifica, comenzando a cristalizar en polímeros semicristalinos. La pieza o parte final se obtiene al abrir el molde y sacar de la cavidad la pieza moldeada.
13.26. ¿Qué clase de artículos se producen por medio del moldeo soplado? Piezas huecas y sin costura de polímeros termoplásticos. 13.27 ¿Cuál es la forma del material de inicio en el termoformado? Es hoja plana termoplástica 13.28. En el termoformado, ¿cuál es la diferencia entre un molde positivo y uno negativo? Los moldes negativos tienen cavidades cóncavas. Los moldes positivos tienen forma convexa
13.29 ¿Por qué los moldes del termoformado mecánico por lo general son más costosos
que en el de presión o vacío?
Por se requieren de dos mitades de molde
13.30. ¿Cuáles son los procesos con los que se producen las espumas de polímero?
- Mezclar una resina líquida con aire por agitación mecánica, después se endurece el polímero por medio de calor o reacción química
- Mezclar un agente de soplado físico con el polímero, un gas como el nitrógeno (N2) o el pentano (C5H12), que se disuelve en el polímero fundido sujeto a presión, de modo que el gas sale de la solución y se expande cuando después se reduce la presión
- Se mezcla el polímero con componentes químicos, llamados agentes de soplado químicos que se descomponen a temperaturas altas y liberan gases tales como el CO2 o el N2 dentro de la mezcla.
CAUCHO
Taller:
1. Mencione 3 propiedades del caucho - Maleable y elástico - Resistente y estable - Duradero 2. ¿Cuál es el uso más común del caucho? El uso más común que se le da al caucho hasta la actualidad es en llantas o neumáticos. Cada año se fabrican más de mil millones de neumáticos, es decir 68% de producción de caucho, es el cuarto recurso más utilizado. 3. ¿Cómo se llama la planta a partir de la cual se produce el caucho y a qué familia pertenece? Se llama Hevea brasilienses, o mejor conocido como el árbol del caucho, es un árbol de la familia de las euforbiáceas, que contiene látex en sus distintas especies que ayuda como mecanismo de protección para las plantas contra los insectos. 4. ¿Qué parte de la planta se requiere para fabricar el caucho? El corte de la planta debe ser en la corteza ya que ahí es donde se encuentra el látex, que es la base del compuesto del caucho, cuando el corte se hace muy profundo, se daña la planta, si se lo hace de manera correcta va a salir “la sangre blanca” del bosque. 5. ¿Cómo y cuándo surge la utilización del látex de la planta hevea brasiliensis?
La extracción del látex se remonta al año 1600 a.c con los olmecas, ahora conocidos como la “civilización del caucho”, quienes jugaban con una pelota pequeña de látex. Sacaban el líquido del árbol de hevea brasiliensis y luego lo dejaban secar y formaban una pelota para jugar. En el siglo XVI, la historia del caucho cambio, creando ya zapatos de caucho, capas y otros productos.
6. ¿Quién y en qué año se descubrió el solvente para el latex endurecido y cómo se llamaba el disolvente? El científico francés Frausd Fraudesnow en 1761, el disolvente fue la trementina reavivaba su maleabilidad. 7. ¿Quién fue y qué hizo Charles Goodyear? Fue En 1823 Produjo la primera graman dina 8. ¿ En qué consiste la vulcanización? El exceso de calor que se somete al caucho esto se le llama vulcanización, vulcano es romano del fuego. 9. ¿Qué invento agotó las provisiones mundiales del caucho en una época de la historia? Finalmente, en 1839, descubrió la vulcanización este método, que involucra caucho, azufre y fuego, revolucionaría la vida moderna. Pero para eso faltaba un invento más, que llegó de la mano del escocés John Boyd Dunlop que fue el neumático. 10. ¿Quién fundó la famosa industria de neumáticos Goodyear Tire and Rubber Company’s y a qué se debe el nombre? Fundo Charles Goodyear. Su apellido fue inmortalizado por la multinacional The Goodyear Tire & Rubber Company, que quiso homenajear al descubridor de la vulcanización inmortalizándolo en sus neumáticos para automóviles, camiones, aviones y maquinarias. 11. ¿Quién fue Harvey Samuel Firestone y qué hizo? Fundador la Firestone Tire and Rubber Company, uno de los primeros fabricantes mundiales de neumáticos de automóvil y gran contribuyente en el crecimiento de económico de EE.UU. 12. ¿Qué es Fordlandia para qué servía y quién la fundó?
18. ¿Qué es el neumático de eje revestido? Es un neumático que no tiene cámara de aire con un fino revestimiento en el interior moldeado en la llanta que retiene el aire y sostiene el neumático ya que unas correas de caucho reforzado recubren el eje y dirección de avance para darle fuerza, se moldea con unas capas como superficie externa. 19. ¿Qué es el neumático poliglass? Es un neumático que tiene la superficie de rodamiento reforzada con correas de fibra de vidrio ya que esto eleva su rendimiento 20. ¿Qué es el neumático radial? ¿Cómo está constituido? Es un neumático que permitía el ahorro de combustible, está constituido con unas correas reforzadas circularmente, dándole así fuerza a la superficie de los laterales y a la superficie de rodamiento gracias a esto mejora su rendimiento. 21. ¿Cuáles son los pasos para la fabricación de los neumáticos radiales? En las plantas de neumáticos los ordenadores y los brazos robotizados fabrican los neumáticos radiales de principio a fin, paso a paso, capa a capa, se montan los neumáticos con múltiples compuestos del caucho, comenzando por el recubrimiento interior que tiene capa con correas de acero, soportes laterales y el hilo metálico. Después el ensamblaje se infla de forma automática para que sea posible aplicar la capa de superficie, se coloca en un molde donde recibirá presión y calor extremo para vulcanizar todos sus elementos. En la última fase todos los neumáticos son sometidos a un control de calidad, con frecuencia se retiran muestras al azar de la línea de montaje para someterlas a inspección y a distintas pruebas. 22. ¿Para qué usa el caucho vulcanizado? Indique al menos 5 ejemplos de aplicaciones actuales además de la fabricación de neumáticos. Botas de caucho Aletas para buceo Construcción del edificio albanicur en Londres, tenía bases de caucho natural con anti vibraciones. Caucho en los tejados de edificios comerciales En las terrazas de las casas para formar una barrera protectora que repele el agua Herramientas Electrodomésticos Aislantes Trenes y camiones llevan cubiertas de caucho en sus sistemas de suspensión 23. ¿Qué es la silicona? Es utilizada a gran escala en la industria medica porque esta no provoca rechazo en el cuerpo humano, por eso se sigue utilizando en todo tipo de aplicaciones médicas, si hay que hacer un implante, esta ira recubierto de silicona. 24. ¿Qué es el guayule y qué importancia tiene en el campo de la medicina? Es una planta de la que se utiliza su látex, el látex del guayule es hipoalergénico comparado con otros látex, en la actualidad en la industria farmacéutica hay una crisis debido a las debido a las reacciones alérgicas que provocan los productos de látex natural como los guantes. Contiene el mismo caucho natural que un árbol tropical. 25. ¿Cómo se puede reciclar el caucho vulcanizado?
El caucho vulcanizado no puede volver a derretirse por lo que no puede reutilizarse, hay que triturarlo para volverlo a usar. En los años 70 se reciclaba el caucho y se lo utilizaba como fuente de combustible alternativa, ya que a diferencia del carbón las emisiones de dióxido de azufre disminuyen y también las de óxido de nitrógeno. Se puede también usar en la actualidad como material de rellenos, como las aceras, canchas de futbol artificiales y canchas de tenis.
Libro:
El negro de humo, forma coloidal del carbono, de color negro, que se obtiene por descomposición térmica de los hidrocarburos (hollín). Su efecto es incrementar la resistencia a la tensión, a la abrasión y a la separación del producto final. El negro de humo también da protección contra la radiación ultravioleta. 14.1. ¿Cómo está organizada la industria del caucho? La industria del caucho está organizada en tres partes: (1) las plantaciones que producen caucho producen caucho natural (2) la industria petroquímica produce caucho sintético (3) los fabricantes toman el NR y el SR y producen productos de caucho terminados. 14.2. ¿Cómo se obtiene el caucho crudo a partir del látex que produce el árbol del caucho? El caucho generalmente se recupera de la siguiente manera: (1) el látex se recoge en tanques y se diluye a la mitad de la concentración natural (2) se agrega ácido fórmico o acético u otro ácido a la solución que hace que el caucho se coagule; (3) el coágulo se aprieta a través de rodillos para expulsar el agua (4) las hojas resultantes se secan en ahumaderos durante varios días. El caucho crudo resultante se llama lámina ahumada acanalada. 14.3. ¿Cuál es la secuencia de pasos de procesamiento que se requiere para producir bienes terminados de caucho? 14.4. ¿Cuáles son algunos de los aditivos que se combinan con el caucho durante la composición? Azufre Rellenos reforzados y no reforzados 14.5. Mencione las cuatro categorías básicas de procesos que se utilizan para dar forma al caucho.
- extrusión: Se emplean extrusores de tornillo, la razón L/D de los barriles extrusores es menor y la dilatación del troquel ocurre con los extruidos de caucho
- calandrado: Pasar el material de caucho a través de una serie de espacios de tamaño decreciente entre un conjunto de rodillos rotatorios, su temperatura es baja, el equipo es pesado,
- recubrimiento: La salida del proceso es una hoja de caucho de espesor determinado por el espacio final entre los rodillos, también se emplea calandrado para recubrir o impregnar textiles para producir telas con caucho su recubrimiento de tela con caucho, con el uso del proceso de calandrado
- moldeo y fundición: 1) por compresión: su uso en la manufactura de llantas. La cura (vulcanización) se lleva a efecto en el molde con los tres procesos. 2) por transferencia: 3) por inyección. 14.6. ¿Qué le hace la vulcanización al caucho? La vulcanización es el tratamiento que lleva a cabo el entrecruzamiento de las moléculas de elastómero, de modo que el caucho se vuelve más rígido y fuerte, pero mantiene su extensibilidad.
Las hojuelas son partículas cuyo ancho y largo son mayores que su espesor 15.5 ¿Qué es un compuesto para el moldeo de láminas (SMC)? Son una combinación de resina de polímero termofijo, rellenos, fibras de vidrio cortadas y otros aditivos (orientadas al azar), que se laminan a un espesor típico de 6.5 mm (0.250 in). La resina más común es el poliéster insaturado. Los rellenos son generalmente polvos minerales como talco, sílice y piedra caliza; y las fibras de vidrio tienen una longitud típica de 12 a 75 mm (0.5 a 3 in); esto representa cerca de 30% del SMC en volumen. Es muy conveniente manejar y cortar al tamaño adecuado los SMC como cargas de moldeo. Los compuestos de moldeo para láminas se producen y surten generalmente entre cargas delgadas de polietileno para limitar la evaporación de los ingredientes volátiles de la resina termofija. 15.6 ¿En qué se diferencia un producto preimpregnado de un compuesto moldeado? Compuestos de moldeo Los compuestos para moldeo son similares a los que se usan en el moldeo de plásticos, de tal manera que puedan fluir, al menos hasta cierto grado. La mayoría de los compuestos de moldeo para el procesado de los compuestos son polímeros termofijos. Productos preimpregnados consisten en fibras impregnadas con resinas termofijas parcialmente curadas para facilitar el proceso de formado. El curado completo debe realizarse durante o después del formado (o ambas). Los productos preimpregnados se disponen en forma de cintas, láminas o telas aplicadas transversalmente. 15.7 ¿Por qué los productos laminados de FRP hechos por el método de aspersión no son tan fuertes como los productos similares hechos por aplicación manual? Debido a que en el manual la orientación de las fibras se controla mientas que en el de aspersión las fibras de cada capa están orientadas al azar. 15.8 ¿Cuál es la diferencia entre la aplicación húmeda y la aplicación de productos preimpregnados en la aplicación manual de capas? Se vacía entonces la resina líquida (no curada), o se aplica con brocha o por aspersión. El impregnado de la estera o tela de fibra se hace con rodillos de mano. A esta operación se le conoce como aplicación húmeda. Un procedimiento alternativo se realiza mediante el uso de productos preimpregnados donde primero se preparan las capas impregnadas de refuerzo de fibra y luego se colocan en la superficie del molde. Las ventajas que se atribuyen a los productos preimpregnados son un control más estrecho sobre la mezcla de fibra y resina, y métodos más eficientes para agregar las capas 15.9¿Qué es un autoclave? Es una cámara cerrada que está diseñada para aplicar calor y presión a niveles controlados. En el procesamiento de compuestos de FRP, usualmente es un cilindro grande horizontal con puertas en ambos extremos. 15.10 ¿Cuáles son algunas de las ventajas del procesamiento en molde cerrado para PMC en relación con el proceso del molde abierto? -Buen acabado en todas las superficies de la pieza. -Velocidades más altas de producción. -Control más estricto sobre las tolerancias. -Son posibles más formas tridimensionales complejas. 15.11 Identifique algunas de las diferentes formas de compuestos de moldeo para PMC En los PMC se usan como matrices los tres tipos de polímeros básicos: termoplásticos, termofijos (o termoestables) y elastómeros. Los polímeros termofijos (en inglés, TS) son los materiales de las
matrices más comunes. Los principales polímeros TS son los fenólicos, los poliésteres insaturados y los epóxidos. Los fenólicos se asocian con el uso de las fases de refuerzo particulado, en tanto que los poliésteres y los epóxidos se asocian más estrechamente con los FRP. Los polímeros termoplásticos (TP) se usan también en los PMC, y de hecho los compuestos de moldeo son materiales compuestos que incluyen rellenos o agentes de refuerzo. 15.12 ¿Qué es el moldeo preformado? Implica la colocación de una estera precortada en la parte inferior de la sección del molde junto con una carga de resina de polímero (por ejemplo, pelets o lámina). Los materiales se presionan entre las mitades calientes del molde, ocasionando que la resina fluya e impregne la fibra de la estera para producir un moldeado reforzado con fibras. Las variantes del proceso pueden usar polímeros termoplásticos o termofijos 15.13 Describa el moldeo por inyección con reacción reforzada (RRIM) Se mezclan los dos ingredientes reactivos y se inyectan inmediatamente dentro de la cavidad de un molde donde se curan y ocurre rápidamente la solidificación de los componentes. Un proceso estrechamente relacionado incluye en la mezcla fibras de refuerzo, típicamente el vidrio. El proceso se llama en este caso, moldeo por inyección con reacción reforzada 15.14 ¿Qué es el bobinado de filamentos? Es un proceso en el cual se enrollan fibras continúas impregnadas con resina alrededor de un husillo giratorio, que tiene la forma interna del artículo de FRP que se quiere producir. La resina se cura después y el husillo se retira. Se producen componentes huecos de simetría axial (usualmente circular en sección transversal), así como formas irregulares. 15.15 ¿Cuál es la ventaja del control numérico computarizado sobre el control mecánico en el bobinado de filamentos?
- control mecánico, que opera por medio del engranaje directo entre la transmisión del husillo y del carro; este tipo es el control más simple y menos costoso
- control numérico computarizado (CNC), en el cual la rotación del husillo y la velocidad del carro se controlan independientemente para permitir mayores ajuste y flexibilidad de los movimientos relativos. 15.16 Describa el proceso de pultrusión El proceso consiste en cinco pasos (identificados en el esquema) que se ejecutan en una secuencia continua [1]: 1) alimentación de filamentos, las fibras se surten de una estizola (anaqueles con clavijas que sostienen bobinas de filamento); 2) impregnación con resina, las fibras se sumergen en la resina líquida no curada; 3) formado de un troquel previo, en el cual se da gradualmente la forma aproximada de la sección transversal deseada a la colección de filamentos; 4) formado y curado, se tira de las fibras impregnadas a través del troquel caliente cuya longitud es de 1 a 1.5 m (3 a 5 ft) y cuyas superficies internas están altamente pulimentadas; y 5) estirado y cortado, en donde se usan rodillos tractores para extraer del troquel la longitud curada, después de lo cual se corta mediante una rueda cortadora con granos de SiC o diamante. 15.17 ¿En qué se diferencia el pulformado de la pultrusión? Pulformado: Los procesos de pultrusión se limitan a secciones rectas de sección transversal constante. Hay también necesidad de piezas largas reforzadas con fibra continua, pero de forma más bien curva cuya sección transversal puede variar a través de su longitud. Para estas piezas menos regulares son apropiados los procesos de pulformado.
