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Contenido
Introduccin.......................................................................................................2
Definicin.............................................................................................................2
Estructura
general...............................................................................................2
Caractersticas
Generales...................................................................................2
Polmeros
Fenlicos..........................................................................................3
Definicin.............................................................................................................3
Composicin
qumica...........................................................................................4
Definicin Resol y
Novolac..................................................................................4
Propiedades.........................................................................................................5
Polmeros
Epxicos...........................................................................................5
Definicin.............................................................................................................5
Composicin
qumica...........................................................................................6
Propiedades.........................................................................................................6
Formacin de Bifenol
..........................................................................................7
Formacin de un polmero
epxico......................................................................7
Polisteres
insaturados....................................................................................8
Definicin.............................................................................................................8
Usos
comunes.....................................................................................................9
Aminorresinas..................................................................................................10
Definicin...........................................................................................................10
Reacciones de
condensacin............................................................................10
Propiedades.......................................................................................................12
Procesos de
conformado................................................................................13
Moldeo por
Compresin.....................................................................................13
Moldeo por
Transferencia..................................................................................14
Moldeo por
Inyeccin.........................................................................................15
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Introduccin Los polmeros termoestables, termofraguantes o
termorgidos son aquellos que solamente son blandos o "plsticos" al
calentarlos por primera vez. Despus de enfriados no pueden
recuperarse para transformaciones posteriores, es decir, no pueden
ser reciclados.
Son cadenas de polmeros con enlaces altamente cruzados que
forman una estructura tridimensional, entrelazndose con fuertes
enlaces covalentes. Debido a esto, los polmeros termoestables son
insolubles e infusibles. Ya que las cadenas no pueden girar ni
deslizarse, estos polmeros poseen buena resistencia, rigidez y
dureza. Sin embargo tambin tienen bajas ductilidad y propiedades al
impacto y una alta temperatura de transicin vtrea (la temperatura a
la cual aumenta su densidad, dureza y rigidez, adems su porcentaje
de elongacin disminuye en forma drstica).
Los polmeros termoestables a menudo se inician como cadenas
lineales. Dependiendo del tipo de unidades de repeticin y del grado
de polimerizacin (indica cuantas unidades repetitivas se encuentran
en un polmero), el polmero inicial puede ser un slido o una resina
liquida.
El calor, la presin, la mezcla de varias resinas u otros mtodos
inician la formacin de enlaces cruzados.
Caractersticas Generales:
Buena resistencia al impacto Buena resistencia a los solventes
Resistente a las temperaturas extremas Muy frgiles Muy rgidos Gran
estabilidad fsica y mecnica Muy difciles de soldar Aislante
elctrico y trmico Resistencia a la fluencia y a la deformacin bajo
cargas. No son reciclables Livianos
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As como existen diversos tipos de polmeros distintos, cada uno
con caractersticas propias, tambin existen diversos procesos para
conformarlos.
En primera instancia, detallaremos los distintos tipos de
polmeros y sus propiedades, y a continuacin hablaremos de los
procesos de conformado.
Fenlicos:
Los fenlicos son los termoestables de uso ms comn, y fueron los
primeros materiales plsticos utilizados en la industria. La
baquelita es uno de los termoestables fenlicos ms usual.
Las resinas fenlicas se producen principalmente por la reaccin
de fenol y formaldehido mediante una polimerizacin por condensacin,
con agua como producto secundario. Se producen comnmente resinas
fenlicas de dos fases (Novolac) por su facilidad de moldeado. En la
primera fase se produce una resina termoplstica que puede ser
fundida pero que posteriormente forma un entramado slido por
entrecruzamiento.
La adicin de un catalizador bsico a la primera fase de la resina
fenlica hace posible crear entrecruzamientos fenlicos para formar
un material termoestable.
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La temperatura necesaria para el Novolac vara de 120 a 177
C.
El alto entrecruzamiento presente en la estructura de este tipo
de resinas produce gran dureza, rigidez y resistencia combinada con
buenas propiedades de aislante trmico y elctrico y resistencia
qumica.
Existen dos tipos de resinas fenlicas:
Los resols se obtienen cuando se usa un catalizador bsico en la
polimerizacin. El producto tiene uniones cruzadas entre las cadenas
que permiten redes tridimensionales termoestables.
El Novolac se hace usando catalizadores cidos. Aqu las cadenas
no tienen uniones cruzadas por lo que el producto es
permanentemente soluble y fundible.
Las propiedades ms importantes de los termoestables fenlicos son
su dureza, su rigidez y su resistencia a locidos. Se utilizan
usualmente como fotosensibles.
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La temperatura necesaria para el entrecruzamiento (curado) de la
resina vara de 120 a 177 C.
El alto entrecruzamiento presente en la estructura de este tipo
de resinas produce gran dureza, rigidez y resistencia combinada con
buenas propiedades de aislante trmico y elctrico y resistencia
qumica.
dos tipos de resinas fenlicas: los resols y el Novolac.
se obtienen cuando se usa un catalizador bsico en la
polimerizacin. El producto tiene uniones cruzadas entre las cadenas
que permiten redes tridimensionales termoestables.
se hace usando catalizadores cidos. Aqu las cadenas no tienen
uniones cruzadas por lo que el producto es permanentemente
Las propiedades ms importantes de los termoestables fenlicos son
su
rigidez y su resistencia a los Se utilizan usualmente como
Formacin del Novolac
(curado) de la resina
El alto entrecruzamiento presente en la estructura de este tipo
de resinas produce gran dureza, rigidez y resistencia combinada con
buenas propiedades
se obtienen cuando se usa un catalizador bsico en la
polimerizacin. El producto tiene uniones cruzadas entre las cadenas
que
Formacin del Novolac
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Tienen excelentes propiedades aislantes y se pueden usar
continuamente hasta temperaturas de 150C. Se los suele mezclar con
minerales, como ser la mica, para aumentar su resistencia elctrica,
con aserrn para aumentar la resistencia al impacto y disminuir el
costo, y con celulosa (entre otros materiales) para lograr altas
resistencia al impacto.
Estas resinas son las ms baratas y las ms fciles de moldear.
Se usan para producir controles, manijas, aparatos, pegamentos,
adhesivos, laminados para edificios, muebles, tableros y partes de
automviles. Otras
importantes aplicaciones industriales de las resinas fenlicas
son la fabricacin de materiales de friccin, materiales abrasivos
(tanto rgidos como flexibles), materiales refractarios,
aislamientos acsticos y trmicos, recubrimientos, laminados y
componentes moldeados para aplicaciones elctricas o de motores.
Epxicos
Las resinas epoxi son una familia de materiales termoestables
polimricos que no generan productos de reaccin durante el curado
(entrecruzamiento). Se caracterizan por tener dos o ms grupos epoxy
por molcula.
Grupo epoxi
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Para formar materiales slidos termoestables, las resinas epoxy
se deben curar mediante el uso de agentes de curado o
entrecruzamiento y/o catalizadores para desarrollar las propiedades
deseadas.
Los epxicos son polmeros termoestables, formados por molculas
que contienen un anillo cerrado C-O-C. Durante la polimerizacin,
los anillos C-O-C se abren y los enlaces se reacomodan para unir
las molculas.
Casi todas las resinas epxicas comerciales se hacen a partir del
bisfenol (obtenido a partir del fenol y la acetona), y la
epiclorhidrina (producida a partir del alcohol allico). Estas
molculas se polimerizan para producir cadenas y a continuacin se
las hace reaccionar con agentes que aceleran el curado que
proporcionan los enlaces cruzados.
Sus propiedades ms importantes son: alta resistencia a
temperaturas hasta de 500C, elevada adherencia a superficies
metlicas y excelente resistencia a los productos qumicos.
Se usan principalmente en recubrimientos de latas, tambores,
superficies de acabado de aparatos y como adhesivo. Los epxicos se
utilizan adems en partes moldeadas rgidas para aplicaciones
elctricas, Componentes automotores, tableros de circuito, artculos
deportivos y como matriz para
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materiales compuestos para alto rendimiento, reforzados con
fibra para uso aeroespacial.
Formacin del bifenol (o, simplemente, fenol).
Formacin de un polmero epxico. Obsrvese la presencia de las
cadenas C-O-C cerradas en el primer reactivo.
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Estructura de la resina epxica bisphenolabiertas, caracterstica
de los polmeros termoestables epxicos.
Polisteres Insaturados
Los polisteres insaturados tienen dobles enlaces carbono que
pueden ser entrecruzados para formar materiales termoestables.El
enlace ster puede producirse por la reaccin de un alcohol con un
cido orgnico.
Formacin de un ster a partir de un hidrxido y un cido
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Estructura de la resina epxica bisphenol-A diglycidyl ter.
Obsrvese las cadenas Cabiertas, caracterstica de los polmeros
termoestables epxicos.
Insaturados
Los polisteres insaturados tienen dobles enlaces carbono carbono
que pueden ser entrecruzados para formar materiales
termoestables.
puede producirse por la reaccin de un alcohol con un cido
Grupo ster
Formacin de un ster a partir de un hidrxido y un cido
A diglycidyl ter. Obsrvese las cadenas C-O-C abiertas,
caracterstica de los polmeros termoestables epxicos.
carbono reactivos que pueden ser entrecruzados para formar
materiales termoestables.
puede producirse por la reaccin de un alcohol con un cido
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Las resinas de polisteres insaturadas son materiales de baja
viscosidad que pueden mezclarse con altas cantidades de materiales
de relleno y de refuerzo. Por ejemplo, los polisteres insaturados
pueden contener hasta un 80% en peso de fibra de vidrio como
material de refuerzo, aumentando prcticamente al doble su
resistencia mecnica al impacto (172 a 344 MPa). Los polisteres
forman cadenas de molculas de cido y alcohol mediante una reaccin
de condensacin, dando como subproducto agua. Cuando estas cadenas
contienen enlaces no saturados, una molcula de estireno puede
proporcionar enlace cruzado. El uso de estas resinas con refuerzo
de fibra de vidrio ha reemplazado a materiales como los
termoplsticos de alta resistencia, madera, acero al carbn, vidrio y
acrlico, lmina, cemento, yeso, etc. Las industrias que ms la
utilizan son la automotriz, marina y la construccin.
Los polisteres se utilizan como material para moldes o para
vaciado en una diversidad de aplicaciones elctricas, laminados
decorativos, lanchas y equipo marino, y como matriz de materiales
compuestos, como la fibra de vidrio.
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Estructura del polietileno-terftalato, ms y mejor conocido como
PET. Obsrvese la presencia de los grupos ster uniendo los grupos
benceno cclicos. Este polmero es ampliamente
utilizado para la fabricacin de botellas y vasos plsticos.
Aminorresinas (reas y melaninas)
Las aminorresinas son materiales polimricos termoestables
formadas mediante la reaccin controlada que contengas al grupo
amino urea-formaldehido y la melaninaLa alta reactividad de los
polmeros de bajo peso molecular permite la generacin de productos
termoestables altamente entrecruzados.Tanto la urea como la
melaminareacciones de polimerizacin que producen agua como
subproducto. Las reacciones de condensacin quedan ilustradas de la
siguiente manera:
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terftalato, ms y mejor conocido como PET. Obsrvese la presencia
uniendo los grupos benceno cclicos. Este polmero es ampliamente
utilizado para la fabricacin de botellas y vasos plsticos.
Aminorresinas (reas y melaninas)
son materiales polimricos termoestables formadas mediante la
reaccin controlada del formaldehido con diferentes compuestos que
contengas al grupo amino NH2 - . Los dos tipos ms importantes son
la
formaldehido y la melanina-formaldehido. reactividad de los
polmeros de bajo peso molecular permite la
generacin de productos termoestables altamente
entrecruzados.melamina reaccionan con el formaldehido mediante
las
reacciones de polimerizacin que producen agua como subproducto.
Las reacciones de condensacin quedan ilustradas de la siguiente
manera:
terftalato, ms y mejor conocido como PET. Obsrvese la presencia
uniendo los grupos benceno cclicos. Este polmero es ampliamente
son materiales polimricos termoestables formadas con diferentes
compuestos
. Los dos tipos ms importantes son la
reactividad de los polmeros de bajo peso molecular permite la
generacin de productos termoestables altamente entrecruzados.
reaccionan con el formaldehido mediante las reacciones de
polimerizacin que producen agua como subproducto. Las reacciones de
condensacin quedan ilustradas de la siguiente manera:
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Las aminas tienen excelentes propiedades dielctricas. Poseen
buena resistencia qumica frente a los cidos y bases dbiles.
Se emplean en la industria textil, en la confeccin de distintos
tipos de tejidos, adems, se usan como aislantes tforma de
revestimiento de cocinas y refrigeradores.
Los uretanos se comportan como polmeros termoestables, como
polmeros termoplsticos, o como elastmeros dependiendcruzados. Se
utilizan como fibras, colchones y aislamientos.Poseen buenas
propiedades difusoras a la luz y son infusibles; los atacan los
cidos y bases fuertes. Resiste a la mayora de los disolventes
ordinarios.
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tienen excelentes propiedades dielctricas. Poseen buena
resistencia qumica frente a los cidos y bases dbiles.
Se emplean en la industria textil, en la confeccin de distintos
tipos de tejidos, adems, se usan como aislantes trmicos en forma de
revestimiento de cocinas y refrigeradores.
se comportan como polmeros termoestables, como polmeros
termoplsticos, o como elastmeros dependiendo del grado de
enlaces
. Se utilizan como fibras, recubrimientos y espumas para
muebles, colchones y aislamientos. Poseen buenas propiedades
difusoras a la luz y son infusibles; los atacan los cidos y bases
fuertes. Resiste a la mayora de los disolventes ordinarios.
tienen excelentes propiedades dielctricas. Poseen
Se emplean en la industria textil, en la confeccin de distintos
rmicos en
se comportan como polmeros termoestables, como polmeros o del
grado de enlaces
recubrimientos y espumas para muebles,
Poseen buenas propiedades difusoras a la luz y son infusibles;
los atacan los cidos y bases fuertes. Resiste a la mayora de los
disolventes ordinarios.
Grupo funcional amina
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Sirven como barnices; para la confeccin de planchas para
decorados y para revestimientos de algunas partes interiores de los
automviles y lavadoras.
Grupo A-uretano, y la estructura del poliuretano. Obsrvese las
uniones uretano presentes en el poliuretano.
Propiedades que comparten ambos:
- Estables a la luz, el calor y altas temperaturas - Gran
facilidad de coloracin y transparencia - Buena resistencia a los
disolventes orgnicos - Sirven como adhesivos - Suelen ser
incoloros, inodoros e inspidos - medianas propiedades mecnicas que
mejoran adicionndoles otros
agregados - Poseen excelentes cualidades de moldeo - Pueden ser
moldeados por compresin para darle su forma final,
mediante el uso de calor y presin.
Uretano
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- Se los puede mezclar con celulosa para obtener productos con
buena rigidez, resistencia a la tensin y al impacto y de bajo
costo, muy tiles en la industria.
Procesos de Conformado
Moldeo por compresin Durante este proceso el material, que puede
encontrarse lquido, en polvo o en preformas, se coloca en un molde
caliente y se lo cierra lentamente, hasta que ambas mitades ejerzan
presin sobre el mismo. A medida que la presin aumenta, el material
est obligado a ocupar todas las partes del molde. En algunos casos,
es til cerrar casi por completo inicialmente el molde, y luego
abrirlo. De esta manera, se deja que se escapen posibles gases que
se pueden generar por la polimerizacin en s misma, que pueden
llegar a deformar la pieza. Una vez cerrado definitivamente, el
molde es llenado totalmente. Como estamos en presencia de calor y
presin, se produce lo que se conoce como curado, proceso en el que
el material se transforma en termoestable (se generan los
entrecruzamientos). Una vez curada, se extrae la pieza, y se la
deja enfriar para que se endurezca. En caso de ser de forma
complicada, se la suele colocar en conformadores para evitar que se
deforme. Es importante aclarar, que el molde debe ser limpiado y
lubricado cada vez que una pieza es depositada en l, as se pueden
extraer ms fcilmente las prximas. Los factores fundamentales que
marcan la calidad de la pieza son el calor y la presin, pero tambin
influyen: el diseo de la pieza, velocidad
Moldeo por Compresin
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de cierre de la prensa, plasticidad del material, calidad
superficial del molde. No suele ser un proceso til para las piezas
muy complicadas o con paredes muy gruesas, pero s para piezas
grandes. Los moldes, en consecuencia, deben ser sencillos, y suelen
ser econmicos. Por ltimo, puede ser bastante complicado trabajar
con piezas que tengan insertos, y suele ser necesario cortar
rebabas para lograr un acabado superficial deseado.
Moldeo por transferencia
Es un desarrollo basado en el moldeo por compresin. En este
proceso, el compuesto proveniente de una cmara externa (empujado
por un mbolo) se introduce dentro del molde cerrado logrando as
adoptar la forma requerida y una mejor terminacin superficial. Se
dejar el molde cerrado, hasta que
se produzca el proceso de curado. Las presiones con las que se
suele trabajar
rondan los 5.5 a 6.9 MPa. Este modelo presenta las siguientes
ventajas: La carga del material por inyeccin lleva menos tiempo que
la carga
individual de las preformas. Si el molde est bien diseado, las
rebabas son mnimas y requieren
menos tratamiento superficial posterior. Es factible generar
piezas pequeas y con grandes detalles. Usando sistemas de colada,
se pueden trabajar varias piezas en
simultneo. Presenta tambin, las siguientes desventajas: Se
pueden encoger ms las piezas (y de forma no uniforme). Desperdicio
extra de material.
Moldeo por Transferencia
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Se requieren presiones mayores que en los moldeos de compresin.
Esto se traduce en que para mismos vde compresin pueden tener ms
cavidades de una pieza que los de este mtodo.
Moldeo por inyeccin
Es una tcnica para producir piezas de plstico mediante la
inyeccin a baja presin de resinas termoestables en moldes.Se pueden
utilizar distintos tipos de moldes (de acero o de aluminio
mecanizado, fundicin de aluminio, caucho de silicona, resina
epoxi), no obstante, son los moldes de resina los que se usan con
ms frecuencia. Principalmente se realizan moldes para series
pequeas construidos a partirun modelo producido mediante mtodos de
prototipado rpido. Se obtienen piezas de grandes dimensiones,
resistentes que pueden ensayarse, mecanizarse, recibir tratamientos
posteriores (arenados, deposiciones, metlicas) yVentajas:
Plazos cortos Moldes de bajo costo Buena precisin en los modelos
Procesos automatizados Alto volumen de produccin
Desventajas: Alta inversin
Mediante el uso de tecnologa moderna, algunos compuestos
termoestables pueden ser moldeados por inyeccin. Se aaden cubiertas
especiales para el calentado y enfriado a las mquinas estndar de
moldeo por inyeccin de forma que la resina pueda curarse en el
proceso. Se necesita una buena
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Se requieren presiones mayores que en los moldeos de compresin.
Esto se traduce en que para mismos valores de tensin, los moldes de
compresin pueden tener ms cavidades de una pieza que los de
Es una tcnica para producir piezas de plstico mediante la
inyeccin a baja presin de resinas termoestables en moldes. Se
pueden utilizar distintos tipos de moldes (de acero o de aluminio
mecanizado, fundicin de aluminio, caucho de silicona, resina
epoxi), no obstante, son los moldes de resina los que se usan con
ms frecuencia. Principalmente se realizan
es pequeas construidos a partir de un modelo producido mediante
mtodos de
Se obtienen piezas de grandes dimensiones, resistentes que
pueden ensayarse, mecanizarse, recibir tratamientos posteriores
(arenados, deposiciones, metlicas) y pintarse.
Moldes de bajo costo Buena precisin en los modelos Procesos
automatizados Alto volumen de produccin
Mediante el uso de tecnologa moderna, algunos compuestos
termoestables s por inyeccin. Se aaden cubiertas especiales para
el
calentado y enfriado a las mquinas estndar de moldeo por
inyeccin de forma que la resina pueda curarse en el proceso. Se
necesita una buena
Moldeo por inyeccin
Se requieren presiones mayores que en los moldeos de compresin.
alores de tensin, los moldes
de compresin pueden tener ms cavidades de una pieza que los
de
Se obtienen piezas de grandes dimensiones, resistentes que
pueden ensayarse, mecanizarse, recibir tratamientos posteriores
(arenados,
Mediante el uso de tecnologa moderna, algunos compuestos
termoestables s por inyeccin. Se aaden cubiertas especiales para
el
calentado y enfriado a las mquinas estndar de moldeo por
inyeccin de forma que la resina pueda curarse en el proceso. Se
necesita una buena
Moldeo por inyeccin
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ventilacin de las cavidades del molde para algunas resinas
termoestables que generan productos de reaccin durante el
curado.
Si agentes de refuerzo se aade a la mezcla, entonces el proceso
se conoce como el moldeo por inyeccin de reaccin reforzadas (RRIM).
Comnmente se utilizan agentes de refuerzo como fibra de vidrio,
mica y cermica. Se obtienen artculos de alta calidad, con formas
complicadas, que han de estar sometidos a tolerancias dimensionales
estrictas. La variedad de productos es enorme: tiles de cocina
(cuencos, tarros, cubiertos, cubos de basura), carcasas de
electrodomsticos (secadores, aspiradoras, batidoras), juguetes,
productos para la industria automovilstica como intermitentes,
muebles de jardn, etc.
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Bibliografa y Linkografa:
William D. Callister, Jr, Introduccin a la Ciencia e Ingeniera
de los Materiales, ed.: Revert S.A. 3edicin
Donald R. Askeland, Ciencia e Ingeniera de los Materiales, ed.:
International Thomson Editores S.A. 3edicin
http://www.fisicanet.com.ar/tecnicos/tecnologia/te03_plasticos_termoestables.php
http://www.slideshare.net/sergiodiazromero94/plasticos-termoestables-5986205
http://procesosfisicoquimico.wikispaces.com/CLASIFICACION+DE+LOS+POLIMEROS+TERMOESTABLES
http://blog3asamuelydani.wordpress.com/2009/02/06/tecnicas-de-conformacion/
http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.ar/2011/07/rim.html
http://procesosfisicoquimico.wikispaces.com/PROCESOS+UTILIZADOS+EN+
MATERIALES+TERMOESTABLES
http://iq.ua.es/TPO/Tema6.pdf
http://www.plenco.com/plenco_processing_guide_spanish/Sect%2022%20Transfer%20Molding%20%28Spanish%29.pdf
http://www.substech.com
