Clase Polimeros 1

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Clase Polimeros 1

  1. 1. Introducción al Procesamiento de Polímeros http://www.espol.edu.ec/
  2. 2. Extrusion <ul><li>Extrusión : proceso de conformado continuo de plástico en polvo o granulado </li></ul><ul><li>Plásticos que pueden ser extruidos : termoplásticos </li></ul><ul><li>Principios de una extrusora </li></ul><ul><ul><ul><li>Función :desarrollar un presión suficiente para forzar el material a fluir través de un orificio (cabezal) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>El polímero debe tomar la forma de este orificio o “canal” (dado) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Mezclar los ingredientes del plástico </li></ul></ul></ul>
  3. 3. Extrusión <ul><li>Generalidades: </li></ul><ul><ul><li>Proceso continuo </li></ul></ul><ul><ul><li>Extrusión </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Masa homogénea :resinas + aditivos + rellenos , cristalinidad Vs. Energía, calor suministrados e interno </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Buena plastificación </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Flujo constante : dado, fractura del fundido, ensanchamiento del dado, presión constante </li></ul></ul></ul>
  4. 4. Función de la extrusión <ul><li>Recibir y almacenar el polímero </li></ul><ul><li>Transportar el material sólido </li></ul><ul><li>Calentar y comprimir </li></ul><ul><li>Plastificar </li></ul><ul><li>Homogenizar </li></ul><ul><li>Construir presión </li></ul><ul><li>Extruir o bombear el fundido </li></ul>
  5. 5. <ul><li>Extrusora simple (90%) </li></ul><ul><ul><li>Común en termoplásticos </li></ul></ul><ul><ul><li>Tornillo rota en un cilindro y crea una acción como una bomba </li></ul></ul><ul><ul><li>Menor rotación mayor empuje </li></ul></ul>Tipo de extrusoras : (1) monotonillo o husillo 4 5 6 3 2 1
  6. 6. Tipos de Extrusoras: (2) Doble tornillos (twin screw) <ul><li>Doble tornillos (10%) </li></ul><ul><ul><ul><li>Mayor capacidad de extrusión que tornillos simple </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Utilizo principalmente en procesamiento de plásticos en polvo/Compuestos  PVC o termoplásticos + rellenos </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Tornillos Co-Rotativos rotan en mismo sentido </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Anti-rotativos rotan en sentidos opuestos, son la mayoría, tiene mayor capacidad de transporte que los co-rotativos (mayoría) </li></ul></ul></ul>
  7. 7. Tipo de monotonillos Zona de salida= 12-13D Zona de Compresión= 3D Zona de Entrada = 5D Ventilación Convencional : 3 zonas del tonillo Para polímeros “fragiles” :Una seccion de ventilacion Tipo PVC para polímeros amorfos Tipo Nylon, elevadas T f β = h 1 / h 2
  8. 8. Mecanismo de transporte del flujo en el husillo <ul><li>Q s : Mecanismo de transporte por arrastre del fundido </li></ul>Q 1 Q 3 Q 2 Δ P 1 Δ P Q N 3N 2N v o P 2 > P 1 P 1 P 2 Q p : Mecanismo de transporte por flujo de presión Q e : Mecanismo de transporte por flujo de perdidas Q e Q s Q p Q= Q s – Q P + Q e
  9. 9. Consideraciones de materiales y productos en extrusión <ul><li>Termoplásticos </li></ul><ul><ul><li>Excepto PTFE que tiene elevada T f </li></ul></ul><ul><ul><li>Importante alto peso molecular  bajo MFI </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Efecto Melt fraction : mantener forma del dado </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>El polimero debe endurecerse </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Ancho distribución del peso molecular </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Bajo peso ayudan a lubricación. Ejemplo: PVC </li></ul></ul></ul><ul><li>Termoestable </li></ul><ul><ul><li>Materiales elastoméricos : cauchos </li></ul></ul><ul><ul><li>Pequeños radio L/D </li></ul></ul><ul><ul><li>Problemas curado temprano o “gel” </li></ul></ul><ul><ul><li>Aplicaciones: recubrimiento para cables </li></ul></ul>
  10. 10. Línea completa de extrusión <ul><li>Sistema de manejo de la resinas </li></ul><ul><li>Sistema de secado </li></ul><ul><li>Extrusora </li></ul><ul><li>Sistema de calibración de dispositivos </li></ul><ul><li>Sistema de post-formado </li></ul><ul><li>Dispositivos de enfriamiento </li></ul><ul><li>Cortado </li></ul>
  11. 11. Tipos de líneas de extrusión <ul><li>Líneas de procesamiento de tuberías </li></ul><ul><li>Líneas para procesamiento de películas y planchas usando el proceso de enrollamiento( Roll Stack Process) </li></ul><ul><li>Líneas de procesamiento de Film por Chill Roll Casting </li></ul><ul><li>Combinación de materiales </li></ul><ul><ul><li>Coextrusion </li></ul></ul><ul><ul><li>Recubrimiento por Extrusión </li></ul></ul><ul><ul><li>Laminación de extrusión </li></ul></ul><ul><li>Línea de soplado </li></ul><ul><li>Compuesto por Extrusión </li></ul><ul><li>Líneas de formado de perfiles por Extrusión </li></ul>
  12. 12. Tipos de linea de extrusion <ul><li>Línea de tubería </li></ul><ul><ul><li>Presión de aire interna es usada para controlar el apropiado diámetro, de igual manera el espesor </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Factores : velocidad de salida, presión interna, incrementados de velocidad </li></ul></ul></ul>
  13. 13. Lίnea de extrusion de tubo flexible
  14. 14. Coextrusion Feedblock Multimanyfold
  15. 15. Coextrusion <ul><ul><li>Laminación por extrusión </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Incluye dos o mas substratos, tales como papel , papel aluminio y se los combina con un plástico como adhesivo </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Después de la laminación el film es maneja como un film regular </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Consideraciones en laminación de plásticos </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Tipo de materiales </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Compatibilidad </li></ul></ul></ul>
  16. 16.
  17. 17. Procesamiento por Inyección <ul><ul><li>Concepto es simple </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Derretir el plásticos, fluir dentro del molde y tomar forma del molde, enfriamiento y desmolde </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>El moldeo por inyección permite realizar objetos en un proceso discreto discontinuo </li></ul></ul><ul><ul><li>Casi todos los termoplásticos y algunos termoestables puede ser moldeados por inyección </li></ul></ul><ul><ul><li>El proceso es automático y permite obtener alta repetibilidad de las partes o unidades </li></ul></ul><ul><ul><li>Partes muy complejas pueden ser desarrollados </li></ul></ul><ul><ul><li>Maquinas son muy cara </li></ul></ul>
  18. 18. Inyección + Moldeo
  19. 19. Pasos del tornillo reciporcante <ul><ul><ul><ul><li>Paso 1: Rotar el tornillo para derretir la resina y colectarla al final del tornillo </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Paso 2: tornillo mueve hacia adelante por un mecanismo hidráulico </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Paso 3: retracción del tornillo </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Paso 4: Enfriamiento y remover el objeto </li></ul></ul></ul></ul>
  20. 20. Términos en moldeo por inyección <ul><li>“ Shot size” : peso maximo de resina que puede ser inyectado. El tama ñ o va de 20 gr an 20 kg </li></ul><ul><li>La maquinas inyectoras son clasificadas por el tamaño del material a inyectar </li></ul><ul><ul><li>Como los termoplásticos tiene diferentes densidades el PS es material estantadard </li></ul></ul><ul><li>Maquinas de tornillo tiene un amplio rango de inyección mayor a las maquina de pistón </li></ul>
  21. 21. Términos en moldeo por inyección
  22. 22. Entradas (Gate) <ul><li>Diseño de las entradas: trabajo del fluido en una pequeña orificio o constricción T se incremente y viscosidad disminuye </li></ul><ul><ul><li>Importante para la homogenización </li></ul></ul><ul><ul><li>Importante para el control de la orientación </li></ul></ul><ul><ul><li>Importante para el control de las superficies </li></ul></ul>
  23. 23. Dirección del esfuerzo
  24. 24. Sistemas d cierre Sistemas mecánicos de cierres Sistema hidráulico de cierres Sistema hidro-mecánico de cierre
  25. 25. Operaciones de inyección <ul><li>Tiempo de ciclo </li></ul><ul><li>Presión de inyección </li></ul>
  26. 26. Rotomoldeo <ul><li>Introducción </li></ul><ul><ul><li>Rotomolde usa la rotación de una molde en una cámara caliente para formar un objeto o parte. </li></ul></ul><ul><ul><li>Mas usado para partes de grande tamaño como tanques de 25.000 galones </li></ul></ul><ul><ul><li>Moldes son baratos debido a que rotomoldeo no usa presión. </li></ul></ul><ul><ul><li>Temperatura es baja debido que el plástico no se derrite completamente. </li></ul></ul><ul><li>Proceso </li></ul><ul><ul><li>Cargas de granos finos de termoplásticos. También pueden ser termoplásticos en solventes o termoestables. </li></ul></ul><ul><ul><li>Elevar temperatura de modelo en un horno. Las piezas rotan en un carrusel. Se necesitan largas ciclos de calor, entonces el plásticos se vuelve “Pegaso” y se adhiere al molde </li></ul></ul><ul><ul><li>Enfriamiento </li></ul></ul><ul><ul><li>Descarga </li></ul></ul>
  27. 27. Rotomoldeo <ul><li>Ventajas </li></ul><ul><ul><li>Bajas presiones </li></ul></ul><ul><ul><li>Grueso en las esquinas y parte libre de esfuerzos </li></ul></ul><ul><ul><li>Partes de gran tamaño son posibles </li></ul></ul><ul><ul><li>Bajos costos </li></ul></ul><ul><ul><li>Fácil de colorear y cambiar resinas </li></ul></ul><ul><ul><li>Fácil de cambiar moldes </li></ul></ul><ul><li>Desventajas </li></ul><ul><ul><li>Simples formas </li></ul></ul><ul><ul><li>Pobre control dimensional </li></ul></ul><ul><ul><li>Paredes gruesa en todas las extensiones </li></ul></ul><ul><ul><li>Ciclos de moldeado lentos </li></ul></ul><ul><ul><li>Bajas propiedades mecánicas </li></ul></ul>
  28. 28. Termoformado
  29. 29. Termoformado <ul><li>Ventajas </li></ul><ul><ul><li>Bajo costo de maquinaria </li></ul></ul><ul><ul><li>Bajos requerimientos de temperatura </li></ul></ul><ul><ul><li>Bajo costo de molde </li></ul></ul><ul><ul><li>Bajas presiones requeridas </li></ul></ul><ul><ul><li>Largas partes formadas </li></ul></ul><ul><ul><li>Ciclos rápidos </li></ul></ul><ul><li>Desventajas </li></ul><ul><ul><li>Alto costo de materiales (planchas) </li></ul></ul><ul><ul><li>Alto scrap </li></ul></ul><ul><ul><li>Limitas formas de partes </li></ul></ul><ul><ul><li>Un lago solo toca el molde </li></ul></ul><ul><ul><li>Al esfuerzos interno </li></ul></ul>
  30. 30. Soplado <ul><li>Producción de contenedores en gran numero y a bajo costo </li></ul><ul><li>Tres variantes : </li></ul><ul><ul><li>Extrusión-soplado </li></ul></ul><ul><ul><li>inyección-soplado </li></ul></ul><ul><ul><li>Strech-soplado </li></ul></ul><ul><li>Características : </li></ul><ul><ul><li>Formación de un hueco </li></ul></ul><ul><ul><li>Un vez es inflado entonces y que toca las paredes este es cerrado </li></ul></ul><ul><ul><li>El molde es abierto y el producto es eyectado </li></ul></ul>
  31. 31. Extrusión-soplado
  32. 32. Inyección - soplado
  33. 33. Streching - soplado
  34. 34. Moldeo por inyección compresión
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