CAPITULO 1. MARCO TEORICO El término plástico en su significación más general, se aplica a las sustancias de similares estructuras que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido concreto, nombra ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación semi-natural de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales. La palabra plástico se usó originalmente como adjetivo para denotar un escaso grado de movilidad y facilidad para adquirir cierta forma, sentido que se conserva en el término plasticidad. La definición enciclopédica de plásticos reza lo siguiente: Materiales poliméricos orgánicos (los compuestos por moléculas orgánicas gigantes) que son plásticos, es decir, que pueden deformarse hasta conseguir una forma deseada por medio de extrusión, moldeo o hilado. Las moléculas pueden ser de origen natural, por ejemplo la celulosa, la cera y el caucho (hule) natural, o sintéticas, como el polietileno y el nylon. Los materiales empleados en su fabricación son resinas en forma de bolitas o polvo o en disolución. Con estos materiales se fabrican los plásticos terminados. 1.1 ETIMOLOGÍA, ORIGEN E HISTORIA EVOLUTIVA DEL PLÁSTICO Etimología El vocablo plástico deriva del griego plastikos, que se traduce como moldeable. Los polímeros, las moléculas básicas de los plásticos, se hallan presentes en estado natural en algunas sustancias vegetales y animales como el caucho, la madera y el cuero, si bien en el ámbito de la moderna tecnología de los materiales tales compuestos no suelen encuadrarse en el grupo de los plásticos, que se reduce preferentemente a preparados sintéticos. Origen El primer plástico se origina como resultado de un concurso realizado en 1860, cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and Collander ofreció una recompensa de 10.000 dólares a quien consiguiera un sustituto aceptable del marfil natural, destinado a la fabricación de bolas de billar. Una de las personas que compitieron fue el inventor norteamericano Wesley Hyatt, quien desarrolló un método de procesamiento a presión de la piroxilina, un nitrato de celulosa de baja nitración tratado previamente con alcanfor y una cantidad mínima de disolvente de alcohol. Si bien Hyatt no ganó el premio, su producto, patentado con el nombre de celuloide, se utilizó para fabricar diferentes objetos detallados a continuación. El celuloide tuvo un notable éxito comercial a pesar de ser inflamable y de su deterioro al exponerlo a la luz. El celuloide se fabricaba disolviendo celulosa, un hidrato de carbono obtenido de las plantas, en una solución de alcanfor y etanol. Con él se empezaron a fabricar distintos objetos como mangos de cuchillo, armazones de lentes y película cinematográfica. Sin éste, no hubiera podido iniciarse la industria cinematográfica a fines del siglo XIX. Puede ser ablandado repetidamente y moldeado de nuevo mediante calor, por lo que recibe el calificativo de termoplástico. En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland (1863-1944) sintetizó un polímero de interés comercial, a partir de moléculas de fenol y formaldehído. Este producto podía moldearse a medida que se formaba y resultaba duro al solidificar. No conducía la electricidad, era resistente al agua y los disolventes, pero fácilmente mecanizable. Se lo bautizó con el nombre de baquelita (o bakelita), el primer plástico totalmente sintético de la historia. Baekeland nunca supo que, en realidad, lo que había sintetizado era lo que hoy conocemos con el nombre de copolímero. A diferencia de los homopolímeros, que están formados por unidades monoméricas idénticas (por ejemplo, el polietileno), los copolímeros están constituidos, al menos, por dos monómeros diferentes. Otra cosa que Baekeland desconocía es que el alto grado de entrecruzamiento de la estructura molecular de la baquelita le confiere la propiedad de ser un plástico termoestable, es decir que puede moldearse apenas concluida su preparación. En otras palabras, una vez que se enfría la baquelita no puede volver a ablandarse. Esto la diferencia de los polímeros termoplásticos, que pueden fundirse y moldearse varias veces, debido a que las cadenas pueden ser lineales o ramificadas pero no presentan entrecruzamiento. Entre los productos desarrollados durante este periodo están los polímeros naturales alterados, como el rayón, fabricado a partir de productos de celulosa. Evolución Los resultados alcanzados por los primeros plásticos incentivaron a los químicos y a la industria a buscar otras moléculas sencillas que pudieran enlazarse para crear polímeros. En la década del 30, químicos ingleses descubrieron que el gas etileno polimerizaba bajo la acción del calor y la presión, formando un termoplástico al que llamaron polietileno (PE). Hacia los años 50 aparece el polipropileno (PP). Al reemplazar en el etileno un átomo de hidrógeno por uno de cloruro se produjo el cloruro de polivinilo (PVC), un plástico duro y resistente al fuego, especialmente adecuado para cañerías de todo tipo. Al agregarles diversos aditivos se logra un material más blando, sustitutivo del caucho, comúnmente usado para ropa impermeable, manteles, cortinas y juguetes. Un plástico parecido al PVC es el politetrafluoretileno (PTFE), conocido popularmente como teflón y usado para rodillos y sartenes antiadherentes. Otro de los plásticos desarrollados en los años 30 en Alemania fue el poliestireno (PS), un material muy transparente comúnmente utilizado para vasos, potes y hueveras. El poliestireno expandido (EPS), una espuma blanca y rígida, es usado básicamente para embalaje y aislante térmico. También en los años 30 se crea la primera fibra artificial, el nylon. Su descubridor fue el químico Walace Carothers, que trabajaba para la empresa Dupont. Descubrió que dos sustancias químicas como el hexametilendiamina y ácido adípico, formaban polímeros que bombeados a través de agujeros y estirados formaban hilos que podían tejerse. Su primer uso fue la fabricación de paracaídas para las fuerzas armadas estadounidenses durante la Segunda Guerra Mundial, extendiéndose rápidamente a la industria textil en la fabricación de medias y otros tejidos combinados con algodón o lana. Al nylon le siguieron otras fibras sintéticas como por ejemplo el orlón y el acrilán. En la presente década, principalmente en lo que tiene que ver con el envasado en botellas y frascos, se ha desarrollado vertiginosamente el uso del tereftalato de polietileno (PET), material que viene desplazando al vidrio y al PVC en el mercado de envases. 1.2 PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS Los plásticos son sustancias químicas sintéticas denominados polímeros, de estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo componente principal es el carbono. Estos polímeros son grandes agrupaciones de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado polimerización. Los plásticos proporcionan el balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales, por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica. De hecho, plástico se refiere a un estado del material, pero no al material en sí: los polímeros sintéticos habitualmente llamados plásticos, son en realidad materiales sintéticos que pueden alcanzar el estado plástico, esto es cuando el material se encuentra viscoso o fluido, y no tiene propiedades de resistencia a esfuerzos mecánicos. Este estado se alcanza cuando el material en estado sólido se transforma en estado plástico generalmente por calentamiento, y es ideal para los diferentes procesos productivos ya que en este estado es cuando el material puede manipularse de las distintas formas que existen en la actualidad. Así que la palabra plástico es una forma de referirse a materiales sintéticos capaces de entrar en un estado plástico, pero plástico no es necesariamente el grupo de materiales a los que cotidianamente hace referencia esta palabra. Las propiedades y características de la mayoría de los plásticos (aunque no siempre se cumplen en determinados plásticos especiales) son estas: Fáciles de trabajar y moldear, Tienen un bajo costo de producción, Poseen baja densidad, Suelen ser impermeables, Buenos aislantes eléctricos, Aceptables aislantes acústicos, Buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas, Resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos; Algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son muy contaminantes. CAPITULO 2. PROCESO PRODUCTIVO DEL PLASTICO 2.1 CLASIFICACIÓN DE PROCESOS Procesos para Termoplásticos: Extrusión Inyección Soplado Termoformado Calandreo Sinterizado Recubrimiento por Cuchilla Inmersión Rotomoldeo Procesos para Termofijos Laminado Moldeo por compresión Moldeo por Transferencia Embobinado de filamiento continuo Pultrusión Rotomoldeo Espreado RIM Clasificación de acuerdo a, cambios de agregación que sufre la materia prima, dentro de la maquinaria. Procesos Primarios Procesos Secundarios En los procesos primarios, el plástico es moldeado a través de un proceso térmico donde el material sólido (pellet o polvo), pasa por el estado líquido y finalmente se solidifica. En los procesos secundarios, se utilizan medios mecánicos o neumáticos para formar el artículo final sin pasar por la fusión del plástico. Con base en estos criterios, los procesos de transformación principales se clasifican como: Procesos primarios: Extrusión Inyección Soplado Calandreo Inmersión Rotomoldeo Compresión Termoformado Procesos Secundarios Estirado Doblado Corte Torneado Barrenado En los diferentes procesos de transformación, se busca obtener un equilibrio estratégico entre la maquinaria, los materiales, el consumo de energía y el tiempo de obtención del producto terminado; Entre otros temas que serán tratados en el tema de procesos tecnológicos. La materia prima se presenta en forma de: Gránulos (pellet) polvos láminas películas líquidos, etc. La columna vertebral de los procesos de transformación de los plásticos presenta tres secciones importantes: 1) el equipo utilizado en el método de transformación, 2) los moldes o herramentales para dar la forma y 3) el equipo periférico que coadyuva al procesado del material. 2.2 CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS Según el monómero base En esta clasificación se considera el origen del monómero del cual parte la producción del polímero. Naturales: Son los polímeros cuyos monómeros son derivados de productos de origen natural con ciertas características como, por ejemplo, la celulosa, la caseína y el caucho. Dentro de dos de estos ejemplos existen otros plásticos de los cuales provienen: o Los derivados de la celulosa son: el celuloide, el celofán y el cellón. o Los derivados del caucho son: la goma y la ebonita. Sintéticos: Son aquellos que tienen origen en productos elaborados por el hombre, principalmente derivados del petróleo como lo son las bolsas de polietileno Según su comportamiento frente al calor Termoplásticos Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico o deformable, se convierte en un líquido cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría suficiente. La mayoría de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los que poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas Van der Waals (Polietileno); fuertes interacciones dipolodipolo y enlace de hidrógeno; o incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables en que después de calentarse y moldearse éstos pueden recalentarse y formar otros objetos, ya que en el caso de los termoestables o termoduros, su forma después de enfriarse no cambia y este prefiere incendiarse.. Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces. Los principales son: Resinas celulósicas: obtenidas a partir de la celulosa, el material constituyente de la parte leñosa de las plantas. Pertenece a este grupo el rayón. Polietilenos y derivados: Emplean como materia prima el etileno obtenido del craqueo del petróleo que, tratado posteriormente, permite obtener diferentes monómeros como acetato de vinilo, alcohol vinílico, cloruro de vinilo, etc. Pertenecen a este grupo el PVC, el poliestireno, el metacrilato, etc. Derivados de las proteínas: Pertenecen a este grupo el nailon y el perlón, obtenidos a partir de las diamidas. Derivados del caucho: Son ejemplo de este grupo los llamados comercialmente pliofilmes, clorhidratos de caucho obtenidos adicionando ácido clorhídrico a los polímeros de caucho. Termoestables Los plásticos termoestables son materiales que una vez que han sufrido el proceso de calentamiento-fusión y formación-solidificación, se convierten en materiales rígidos que no vuelven a fundirse. Generalmente para su obtención se parte de un aldehído. Polímeros del fenol: Son plásticos duros, insolubles e infusibles pero, si durante su fabricación se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplásticos. Resinas epoxi. Resinas melamínicas. Baquelita. Aminoplásticos: Polímeros de urea y derivados. Pertenece a este grupo la melamina. Poliésteres: Resinas procedentes de la esterificación de polialcoholes, que suelen emplearse en barnices. Si el ácido no está en exceso, se obtienen termoplásticos. Según la reacción de síntesis También pueden clasificarse según la reacción que produjo el polímero: Polímeros de adición Implican siempre la ruptura o apertura de una unión del monómero para permitir la formación de una cadena. En la medida que las moléculas son más largas y pesadas, la cera parafínica se vuelve más dura y más tenaz. Ejemplo: 2n H2C=CH2 → [-CH2-CH2-CH2-CH2-]n Polímeros de condensación Son aquellos donde los monómeros deben tener, por lo menos, dos grupos reactivos por monómero para darle continuidad a la cadena. Ejemplo: R-COOH + R'-OH → R-CO-OR' + H2O Polímeros formados por etapas La cadena de polímero va creciendo gradualmente mientras haya monómeros disponibles, añadiendo un monómero cada vez. Esta categoría incluye todos los polímeros de condensación de Carothers y además algunos otros que no liberan moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos. Según su estructura molecular Amorfos Son amorfos los plásticos en los que las moléculas no presentan ningún tipo de orden; están dispuestas desordenadamente sin corresponder a ningún orden. Al no tener orden entre cadenas se crean unos huecos por los que la luz pasa, por esta razón los polímeros amorfos son transparentes. Semicristalinos Los polímeros semicristalinos Tienen zonas con cierto tipo de orden junto con zonas amorfas. En este caso al tener un orden existen menos huecos entre cadenas por lo que no pasa la luz a no ser que posean un espesor pequeño. Cristalizables Según la velocidad de enfriamiento, puede disminuirse (enfriamiento rápido) o incrementarse (enfriamiento lento) el porcentaje de cristalinidad de un polímero semicristalino, sin embargo, un polímero amorfo, no presentará cristalinidad, aunque su velocidad de enfriamiento sea extremadamente lenta. Comodities Son aquellos que tienen una fabricación, disponibilidad, y demanda mundial, tienen un rango de precios internacional y no requieren gran tecnología para su fabricación y procesamiento. De ingeniería Son los materiales que se utilizan de manera muy específica, creados prácticamente para cumplir una determinada función, requieren tecnología especializada para su fabricación o su procesamiento y de precio relativamente alto. Elastómeros o cauchos Los elastómeros se caracterizan por su gran elasticidad y capacidad de estiramiento y rebote, recuperando su forma original una vez que se retira la fuerza que los deformaba. Comprenden los cauchos naturales obtenidos a partir del látex natural y sintéticos; entre estos últimos se encuentran el neopreno y el polibutadieno. Los elastómeros son materiales de moléculas grandes las cuales después de ser deformadas a temperatura ambiente, recobran en mayor medida su tamaño y geometría al ser liberada la fuerza que los deformó. 2.3 CODIFICACIÓN DE PLÁSTICOS Existe una gran variedad de plásticos y para clasificarlos, existe un sistema de codificación. Los productos llevan una marca que consiste en el símbolo internacional de reciclado material específico. 2.4 con el código correspondiente en medio según el APLICACIONES DEL PLÁSTICO Los plásticos tienen cada vez más aplicaciones en los sectores industriales y de consumo. Empaquetado Una de las aplicaciones principales del plástico es el empaquetado. Se comercializa una buena cantidad de polietileno de baja densidad en forma de rollos de plástico transparente para envoltorios. El polietileno de alta densidad se usa para películas plásticas más gruesas, como la que se emplea en las bolsas de basura. Se utilizan también en el empaquetado: el polipropileno, el poliestireno, el policloruro de vinilo (PVC) y el policloruro de vinilideno. Este último se usa en aplicaciones que requieren estanqueidad, ya que no permite el paso de gases (por ejemplo, el oxígeno) hacia dentro o hacia fuera del paquete. De la misma forma, el polipropileno es una buena barrera contra el vapor de agua; tiene aplicaciones domésticas y se emplea en forma de fibra para fabricar alfombras y sogas. Empaquetado de protección Construcción La construcción es otro de los sectores que más utilizan todo tipo de plásticos, incluidos los de empaquetado descritos anteriormente. El polietileno de alta densidad se usa en tuberías, del mismo modo que el PVC. Éste se emplea también en forma de láminas como material de construcción. Muchos plásticos se utilizan para aislar cables e hilos, y el poliestireno aplicado en forma de espuma sirve para aislar paredes y techos. También se hacen con plástico marcos para puertas, ventanas y techos, molduras y otros artículos. Otros sectores industriales, en especial la fabricación de motores, dependen también de estos materiales. Techo de plástico 2.5 MOLDEO POR INYECCIÓN Es un proceso industrial popular y económico para la fabricación de una amplia gama de productos de consumo de plástico. Estos incluyen botones, arandelas, válvulas, poleas, engranajes, herramientas eléctricas, tapas de botellas, juguetes, paneles de automóviles, los monitores de ordenador, teclados, muebles, etc. Estos artículos son producidos en serie utilizando máquinas de moldeo de diferentes tamaños y diversas necesidades específicas. En ingeniería, el moldeo por inyección es un proceso semicontinuo que consiste en inyectar un polímero o cerámico 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. La popularidad de este método se explica con la versatilidad de piezas que pueden fabricarse, la rapidez de fabricación, el diseño escalable desde procesos de prototipos rápidos, altos niveles de producción y bajos costos, alta o baja automatización según el costo de la pieza, geometrías muy complicadas que serían imposibles por otras técnicas, las piezas moldeadas requieren muy poco o nulo acabado pues son terminadas con la rugosidad de superficie deseada, color y transparencia u opacidad, buena tolerancia dimensional de piezas moldeadas con o sin insertos y con diferentes colores. Esquema general de moldeo por inyección Proceso En el proceso de moldeo de plásticos, resinas de plástico se utilizan en forma de gránulos o pellets. La elección del tipo de plástico depende del tipo de producto que se hizo, sus necesidades y el presupuesto global. De los cientos de plásticos disponibles, sólo unos pocos son seguros para el uso de los consumidores. Algunos de los utilizados en el proceso de moldeado por inyección de plástico son de poliestireno, policarbonato, polipropileno, polietileno, poliamida, de cloruro de polivinilo y el acrílico. El proceso de moldeo por inyección de plástico, sin embargo, desempeña un papel positivo en la reducción de residuos. Los plásticos utilizados en el proceso se pueden reutilizar con la frecuencia necesaria. Pellet De Polietileno Los pellets o gránulos de plástico se vierten en la tolva de alimentación de una máquina de moldeo por inyección. La tolva de alimentación es un gran contenedor que se abre en un cilindro de calefacción. En el cilindro de calefacción, los pellets son sometidos a un intenso calor hasta que el plástico se derrite. Máquina Inyectora Un émbolo o pistón de inyección se mueve rápidamente hacia adelante y hacia atrás para empujar el plástico ablandado por el calor a través del espacio existente entre las paredes del cilindro y una pieza recalentada y situada en el centro de aquél. Esta pieza central se emplea, dada la pequeña conductividad térmica de los plásticos, de forma que la superficie de calefacción del cilindro es grande y el espesor de la capa plástica calentada es pequeño. Bajo la acción combinada del calor y la presión ejercida por el pistón de inyección, el polímero es lo bastante fluido como para llegar al molde frío donde toma forma la pieza en cuestión. El polímero estará lo suficiente fluido como para llenar el molde frío. Pasado un tiempo breve dentro del molde cerrado, el plástico solidifica, el molde se abre y la pieza es removida. El ritmo de producción es muy rápido, de escasos segundos. Pistón de inyección Parámetros 1. Temperaturas Las temperaturas pueden ser del cilindro de plastificación, de la boquilla y del molde. La temperatura del cilindro de plastificación y de la boquilla, esta dada por el tipo de material a trabajar, estas temperaturas se ajustan de acuerdo a la temperatura de la masa fundida, la temperatura de la masa fundida determina las propiedades estructurales de una pieza moldeada, por lo que debe ser constante y uniforme ya que controla la densidad y contracción. El proceso de plastificación de una resina cristalina es muy estrecho y requiere más energía. La temperatura el molde está en función o es determinada por el material plástico a trabajar. Y el acabado de la pieza. 2. Velocidades Velocidad de cierre de molde: es la distancia que recorre la platina móvil hasta hacer contacto con la platina fija del molde (es importante mencionar que la unidad de cierre se forma de parte móvil y parte fija) en un tiempo determinado, la velocidad de cierre del molde se realiza en varias etapas: Alta velocidad, media velocidad y baja velocidad, esto con el fin de evitar aceleraciones y frenados bruscos durante la fase de cerrado del plato móvil, también dependerá de la pieza a moldear. Velocidad de apertura de molde: es la distancia que recorre la platina móvil del molde hasta separarse de la platina fija y dejar el espacio suficiente para la expulsión de las piezas en un tiempo determinado. La velocidad de apertura del molde se realiza al contrario de la fase de cierre de molde: baja velocidad, media velocidad y alta velocidad, también esto dependerá de la pieza a moldear. Velocidad de plastificación: la velocidad de plastificación se controla por las revoluciones por minuto o giros por minuto del husillo o tornillo en el momento de la plastificación. Velocidad de inyección: La velocidad de inyección dependerá de los siguientes factores - La viscosidad del polímero. Condiciones del molde. Tamaño y número de puntos de entrada de material. Tamaño de los canales o venas de alimentación del material. Salidas de aire en el molde. Temperatura de la masa fundida Temperatura del molde. Acabado de la pieza. Velocidad de expulsión: Es la distancia que recorren los expulsores en un tiempo determinado para expulsar la pieza moldeada. 3. Presiones Primera presión de inyección: es la presión requerida para vencer las resistencias que el material fundido produce a lo largo de su trayectoria, desde el cilindro de plastificación hasta el molde, esta presión corresponde a la fase de llenado del molde, con esta pretendemos llenar la cavidad en un 90 ó 95%, para después terminar de llenar la pieza con la segunda presión y velocidades. Segunda presión de inyección: También es conocida como de sostenimiento o recalque, tiene como objeto el mantener bajo presión el material fundido que se solidifica y se contrae en la cavidad del molde, la función de esta segunda presión, es la de completar el llenado y así compensar la contracción, introduciendo un poco más de material fundido en el molde. Contrapresión: Su función es impedir el retorno de éste, mejorando la acción de la mezcla del material. Dicho en otras palabras, esto ayuda a que se logre una buena homogenización del plástico. Descompresión: Es la distancia que el husillo se hace para atrás con la finalidad de liberar la presión ejercida sobre el plástico de tal manera que no escurra el material al momento que abra el molde. Presión de expulsión: Una vez terminada la apertura del molde, la pieza se debe separar del molde, y esto se logra a través de un mecanismo de expulsión, que requiere de una presión de botado que esta activada durante toda la fase de expulsión. Presión de retorno expulsión: es la presión que estará presente una vez que los botadores han expulsado la pieza en la fase de expulsión. 4. Distancias Distancia de dosificación (inyección) y espesor del colchón: Son los milímetros de material inyectado en función del volumen (cm3) y la unidad de plastificación. Otra definición, es la cantidad de plástico necesaria para llenar todas las cavidades y la colada. Distancia de conmutación a segunda presión: son los milímetros necesarios para hacer el cambio por distancia, de primera presión de inyección a segunda presión de inyección. Distancia de apertura de molde: es la distancia que deseamos que abra la parte móvil del molde para que pueda expulsarse la pieza. Distancia de expulsión: son los milímetros recorridos por el sistema de expulsión de la pieza inyectada, para que pueda desmoldar del molde. 5. Tiempos Tiempo de inyección: es el tiempo en el que se lleva a cabo el llenado de las cavidades del molde. Tiempo de postpresión: es el tiempo en que permanece activa la postpresión, o segunda presión. Tiempo de plastificación: es el tiempo requerido para levarse a cabo la fusión del amterial, hasta llevarlo a un estado líquido viscoso. Tiempo de enfriamiento: es el tiempo para acabar de solidificar la pieza, y este empieza después de que termina el tiempo de postpresión y acaba cuando el molde se abre para expulsar la pieza. Tiempo de ciclo: es el tiempo en el que se llevan a cabo las etapas del proceso de inyección: tiempote cierre+tiempote inyección+tiempote postpresión+tiempo de enfriamiento que incluye el tiempote plastificación+tiempo de apertura y expulsión. 6. Cristalización y deformación de la pieza al enfriarse (contracción) Debe tenerse en cuenta que la razón de este fenómeno se debe al cambio de densidad del material, que sigue un propio comportamiento fisicoquímico, particular para cada polímero, y que puede ser isótropo o anisótropo. De acuerdo con las relaciones de PVT anteriores, se infiere que la parte moldeada sufrirá una contracción, presentando cada polímero diferentes tipos de contracción 7. Colada fría y caliente Existen dos tipos de colada. La colada fría es el remanente de polímero solidificado que queda en los canales, y que es necesario cortar de la pieza final. La colada caliente mantiene al polímero en estado fundido para continuar con la inyección. Con esta técnica se ahorra una considerable cantidad de plástico, aunque presenta algunos inconvenientes: los pigmentos deben tener mayor resistencia a la temperatura, el polímero aumenta su historia térmica, el molde debe ser diseñado especialmente para esto, etc. 8. Coloración de la pieza La coloración de las piezas a moldear es un paso crítico, puesto que la belleza de la pieza, la identificación y las funciones ópticas dependen de este proceso. Básicamente existen tres formas de colorear una pieza en los procesos de inyección: Utilizar plástico del color que se necesita (precoloreados). Utilizar un plástico de color natural y mezclarlo con pigmento en polvo o colorante líquido. Utilizar un plástico de color natural y mezclarlo con concentrado de color. 2.6 MOLDEO POR SOPLADO El moldeo por soplado es un proceso utilizado para fabricar piezas de plástico huecas gracias a la expansión del material. Esto se consigue por medio de la presión que ejerce el aire en las paredes de la preforma, si se trata de inyecciónsoplado, o del párison, si hablamos de extrusión-soplado. Este proceso se compone de varias fases, la primera es la obtención del material a soplar, después viene la fase de soplado que se realiza en el molde que tiene la geometría final, puede haber una fase intermedia entre las dos anteriores para calentar el material si fuera necesario, seguidamente se enfría la pieza y por último se expulsa. Para facilitar el enfriamiento de la pieza los moldes están provistos de un sistema de refrigeración así se incrementa el nivel productivo. Moldeo por soplado de preformas En esta técnica no existe la parte de extrusión, ni párison, sino que por medio de inyección se obtienen piezas llamadas preformas, que son aproximadamente cilíndricas y con la boquilla completamente terminada, esta boquilla sirve para que el molde de soplado sujete con firmeza la pieza que al incrementar su temperatura puede ser soplada y adquirir la forma del molde. El uso de preformas es muy común en la fabricación de botellas de PET como las utilizadas en los refrescos de coca cola y pepsi. La ventaja de usar preformas consiste en que estas se pueden inyectar y almacenar, producir diferentes colores y tamaños, los cuales pueden hacerse en lugares distintos a donde se realizará el soplado. Las preformas son estables y pueden ser sopladas a velocidad alta según la demanda requerida. Conformado de preformas Soplado de cuerpos huecos Es un procedimiento para moldeo de termoplásticos únicamente, para ello, mediante una extrusora en forma horizontal o vertical se producen dos bandas o preformas calientes en estado pastoso, de un espesor determinado y además inflable, que se introducen al interior del molde partido, posteriormente se cierra el molde y mediante un mandril se introduce aire a alta presión entre las dos láminas, ésta presión hace que las láminas de plástico se adhieran a las paredes interiores del molde haciendo que tomen su configuración, seguidamente se enfría el molde para que las películas se endurezcan, pasado esto se procede a extraer la pieza y se elimina el material excedente( rebaba). Para éste procedimiento es necesario que el material tenga estabilidad de fusión para soportar la extrusión de la preforma y el soplado de la misma al interior del molde. El moldeado por soplado de cuerpos huecos tiene un uso muy extenso para producir recipientes como botellas, galoneras, pelotas, barriles de todo tamaño y configuración, además de piezas para autos, juguetes como muñecas, etc. Soplado de cuerpos huecos CAPITULO 3. CONCEPTO Y CARACTERISTICAS DE ALGUNOS POLIMEROS DE LA INDUSTRIA DEL PLASTICO 3.1 POLIESTIRENO Concepto El poliestireno es un plástico versátil utilizado para fabricar una amplia variedad de productos de consumo. Como un plástico duro, sólido, se utiliza a menudo en los productos que requieren claridad, tal como empaquetado de alimento y mercancías de laboratorio. Cuando se combina con varios colorantes, aditivos u otros plásticos, el poliestireno se utiliza para hacer electrodomésticos, electrónica, partes de automóviles, juguetes, macetas y equipos de jardinería y mucho más. El poliestireno también se convierte en un material de espuma, llamado poliestireno expandido (EPS) o poliestireno extruido (XPS), que se valora por sus propiedades de aislamiento y amortiguación. El poliestireno de espuma puede ser más del 95 por ciento de aire y es ampliamente utilizado para hacer aislamiento en el hogar y la aplicación, envases protectores ligeros, tablas de surf, alimentos y embalaje de alimentos, partes de automóviles, sistemas de estabilización de carreteras y más. Espuma de poliestireno Características Dentro de las propiedades que presentan estos compuestos, se encuentran: Color transparente (sólo el GPPS, el HIPS es blancuzco opaco) Baja resistencia al impacto (aunque algunos grados de HIPS llamados SHIPS alcanzan resistencias al impacto que les hace competitivos con resinas de ingeniería para partes que no demandan demasiadas propiedades de resistencia) Muy baja elongación Buen brillo Liviano Puede ser procesado en un amplio rango de temperaturas Elevada fuerza de tensión Resistente a químicos inorgánicos y al agua Soluble en hidrocarburos aromáticos y purificados Propiedades eléctricas sobresalientes Densidad 1050 kg/m 3 Conductividad eléctrica (σ) 10-16 S/m Conductividad térmica 0.08 W/(m·K) Aplicaciones Accesorios: los refrigeradores, los acondicionadores de aire, los hornos, las microondas, las aspiradoras, los mezcladores, éstos y otros aparatos a menudo se hacen con el poliestireno (sólido y espuma) porque es inerte (no reacciona con otros materiales), rentable y duradero. Automotor: poliestireno (sólido y espuma) se utiliza para hacer muchas piezas de automóviles, incluyendo perillas, paneles de instrumentos, guarnición, paneles de puerta de absorción de energía y espuma amortiguadora de sonido. Poliestireno de espuma también es ampliamente utilizado en asientos protectores para niños. Electrónica: el poliestireno se utiliza para la vivienda y otras partes para televisores, ordenadores y todo tipo de equipos informáticos, donde la combinación de forma, función y estética son esenciales. Servicio de comida: los envases de servicios de alimentos de poliestireno típicamente aíslan mejor, mantienen los alimentos más frescos por más tiempo y cuestan menos que las alternativas. Aislamiento: la espuma de poliestireno liviana proporciona un excelente aislamiento térmico en numerosas aplicaciones, como paredes y techos para edificios, refrigeradores y congeladores, así como instalaciones industriales de almacenamiento en frío. El aislamiento del poliestireno es inerte, durable y resistente al daño del agua. Médico: debido a su claridad y facilidad de esterilización, el poliestireno se utiliza para una amplia gama de aplicaciones médicas, incluyendo bandejas de cultivo de tejidos, tubos de ensayo, placas petri, componentes de diagnóstico, carcasas para kits de prueba y dispositivos médicos. Embalaje: poliestireno (sólido y espuma) es ampliamente utilizado para proteger los productos de consumo. Cajas de CD y DVD, embalaje de espuma cacahuetes para el envío, envasado de alimentos, bandejas de carne / aves y cartones de huevo por lo general se hacen con poliestireno para proteger contra daños o deterioro. Símbolo del poliestireno 3.2 POLICLORURO DE VINILO (PVC) Concepto El Policloruro de Vinilo (PVC) es un moderno, importante y conocido miembro de la familia de los termoplásticos. Es un polímero obtenido de dos materias primas naturales cloruro de sodio o sal común (ClNa) (57%) y petróleo o gas natural (43%), siendo por lo tanto menos dependiente de recursos no renovables que otros plásticos. Es uno de los polímeros más estudiados y utilizados por el hombre para su desarrollo y confort, dado que por su amplia versatilidad es utilizado en áreas tan diversas como la construcción, energía, salud, preservación de alimentos y artículos de uso diario, entre otros. Policloruro de Vinilo (PVC) Características Resistente y liviano: Su fortaleza ante la abrasión, bajo peso (1,4 g/cm3), resistencia mecánica y al impacto, son las ventajas técnicas claves para su elección en la edificación y construcción. Versatilidad: Gracias a la utilización de aditivos tales como estabilizantes, plastificantes y otros, el PVC puede transformarse en un material rígido o flexible, teniendo así gran variedad de aplicaciones. Estabilidad: Es estable e inerte. Se emplea extensivamente donde la higiene es una prioridad. Los catéteres y las bolsas para sangre y hemoderivados están fabricadas con PVC. Longevidad: Es un material excepcionalmente resistente. Los productos de PVC pueden durar hasta más de sesenta años como se comprueba en aplicaciones tales como tuberías para conducción de agua potable y sanitarios; de acuerdo al estado de las instalaciones se espera una prolongada duración de las mismas. Una evolución similar ocurre con los marcos de puertas y ventanas en PVC. Seguridad: Debido al cloro que forma parte del polímero PVC, no se quema con facilidad ni arde por si solo y cesa de arder una vez que la fuente de calor se ha retirado.Se emplea eficazmente para aislar y proteger cables eléctricos en el hogar, oficinas y en las industrias. Los perfiles de PVC empleados en la construcción para recubrimientos, cielorrasos, puertas y ventanas, tienen también esta propiedad de ignífugos. Reciclable: Esta característica facilita la reconversión del PVC en artículos útiles y minimiza las posibilidades de que objetos fabricados con este material sean arrojados en rellenos sanitarios. Pero aún si esta situación ocurriese, dado que el PVC es inerte no hay evidencias de que contribuya a la formación de gases o a la toxicidad de los lixiviados. Recuperación de energía: Tiene un alto valor energético. Cuando se recupera la energía en los sistemas modernos de combustión de residuos, donde las emisiones se controlan cuidadosamente, el PVC aporta energía y calor a la industria y a los hogares. Buen uso de los recursos: Al fabricarse a partir de materias primas naturales: sal común y petróleo. La sal común es un recurso abundante y prácticamente inagotable. El proceso de producción de PVC emplea el petróleo (o el gas natural) de manera extremadamente eficaz, ayudando a conservar las reservas de combustibles fósiles. Es también un material liviano, de transporte fácil y barato. Aislante eléctrico: No conduce la electricidad, es un excelente material como aislante para cables. Aplicaciones Edificación y construcción: Cerca de tres cuartas partes de todo el material vinilo producido se usa en aplicaciones de edificación y construcción duradera. Los estudios del ciclo de vida indican que el PVC/vinilo es eficaz en la protección del medio ambiente, en términos de bajas emisiones de gases de efecto invernadero y la conservación de recursos y energía. Debido a que es fuerte y resistente a la humedad y la abrasión, el vinilo es ideal para revestimientos, ventanas, techos, vallas, cubiertas, revestimientos de paredes y pisos. El vinilo no se corroe como algunos materiales de construcción, no requiere pintura frecuente y se puede limpiar con productos de limpieza suaves. De esta manera, en este rubro de construcción tiene las siguientes aplicaciones: - Revestimiento y ventanas: El vinilo se usa en la producción de revestimiento y marcos de ventana extremadamente duraderos y asequibles; además, permiten conservar la energía al calentar y enfriar los hogares. De hecho, las ventanas de vinilo tienen tres veces más aislamiento térmico que las ventanas de aluminio. - Cableado y cables: El vinilo es capaz de soportar las peores condiciones detrás de la pared de un edificio (como la exposición a los cambios de temperatura y la humedad) para una mayor vida útil del edificio. Como resultado, es uno de los materiales más comunes y confiables que se utilizan en el cableado eléctrico y los cables. - Tuberías de agua: El PVC conserva la energía y el agua mediante la creación de tuberías casi sin fugas no propensas a la corrosión y resistentes a la tensión medioambiental. Los índices de rotura del PVC son bajos, alrededor de uno por ciento en comparación con los índices de rotura de los sistemas de metal fundido. La ausencia de acumulación en las tuberías de PVC mejora la funcionalidad y aumenta la eficiencia energética. Envasado: Debido a que es el durable, confiable y liviano, el PVC flexible facilita las tareas de envasado para mantener la integridad de los productos en el interior, incluidos los medicamentos. El vinilo transparente se utiliza en medicamentos de venta libre inviolables y en el retractilado de productos de consumo. La película de vinilo rígida se utiliza en el envasado de blísteres y cápsulas para proteger los medicamentos, en productos de cuidado personal y otros artículos para el hogar. Símbolo del policloruro de vinilo 2.3 POLITEREFTALATO DE ETILENO (PET) Concepto El tereftalato de polietileno, politereftalato de etileno, polietilenotereftalato o polietileno tereftalato (más conocido por sus siglas en inglés PET, polyethylene terephthalate) es un tipo de plástico muy usado en envases de bebidas y textiles. Algunas compañías manufacturan el PET y otros poliésteres bajo diferentes marcas comerciales que han pasado al uso común, por ejemplo, en los Estados Unidos y el Reino Unido usan los nombres de Mylar y Melinex. Químicamente el PET es un polímero que se obtiene mediante una reacción de policondensación entre el ácido tereftálico y el etilenglicol. Pertenece al grupo de materiales sintéticos denominados poliésteres. Es un polímero termoplástico lineal, con un alto grado de cristalinidad. Como todos los termoplásticos puede ser procesado mediante extrusión, inyección, inyección y soplado, soplado de preforma y termoconformado. Para evitar el crecimiento excesivo de las esferulitas y lamelas de cristales, este material debe ser rápidamente enfriado, con lo que se logra una mayor transparencia. La razón de su transparencia al enfriarse rápidamente consiste en que los cristales no alcanzan a desarrollarse completamente y su tamaño no interfiere («scattering» en inglés) con la trayectoria de la longitud de onda de la luz visible, de acuerdo con la teoría cuántica. Envases de Politereftalato de etileno Características Presenta como características más relevantes: Alta resistencia al desgaste y corrosión. Muy buen coeficiente de deslizamiento. Buena resistencia química y térmica. Muy buena barrera a CO2, aceptable barrera a O2 y humedad. Reciclable, aunque tiende a disminuir su viscosidad Aprobado para su uso en productos que deban estar en contacto con productos alimentarios. Las propiedades físicas del PET y su capacidad para cumplir diversas especificaciones técnicas han sido las razones por las que el material haya alcanzado un desarrollo relevante en la producción de fibras textiles y en la producción de una gran diversidad de envases, especialmente en la producción de botellas, bandejas, flejes y láminas. Simbolo del politereftalato de polietileno 2.4 POLIETILENO Definicion El polietileno (PE) es un material termoplástico blanquecino, de transparente a translúcido, y es frecuentemente fabricado en finas láminas transparentes. Las secciones gruesas son translúcidas y tienen una apariencia de cera. Mediante el uso de colorantes pueden obtenerse una gran variedad de productos coloreados. Tipos de polietileno Polietileno de Alta Densidad El polietileno de alta densidad es un polímero de la familia de los polímeros olefínicos (como el polipropileno), o de los polietilenos. Su fórmula es (-CH2CH2-)n. Es un polímero termoplástico conformado por unidades repetitivas de etileno. Se designa como HDPE (por sus siglas en inglés, High Density Polyethylene) o PEAD (polietileno de alta densidad). Este material se utiliza, entre otras cosas, para la elaboración de envases plásticos desechables . Características del polietileno de alta densidad El polietileno de alta densidad es un polímero que se caracteriza por: Excelente resistencia térmica y química. Muy buena resistencia al impacto. Es sólido, incoloro, translúcido, casi opaco. Muy buena procesabilidad, es decir, se puede procesar por los métodos de conformados empleados para los termoplásticos, como inyección y extrusión. Es flexible, aun a bajas temperaturas. Es tenaz. Es más rígido que el polietileno de baja densidad. Presenta facilidad para imprimir, pintar o pegar sobre él. Es muy ligero. Su densidad se encuentra en el entorno de 0.940 - 0.970 g/cm3. No es atacado por los ácidos, se considera una resistencia máxima de 60°C de trabajo para los líquidos, pues a mayor temperatura la vida útil se reduce. Otros termoplásticos ofrecen mejor resistencia a mayores temperaturas. Es mucho mejor para el reciclaje mecánico y térmico. Procesos de conformado Aplicaciones Algunas de sus aplicaciones son: Tuberías para distribución de agua potable. Envases de alimentos, detergentes, y otros productos químicos. Artículos para el hogar. Acetábulos de prótesis femorales de caderas. Dispositivos protectores (cascos, rodilleras, coderas...). Impereabilización de terrenos (vertederos, piscinas, estanques, pilas dinámicas en la gran minería). Empaques para partes automotrices. Charolas (trays)termoformados con la forma geométrica de la parte a contener. Tarimas. Pallets Tuberías de agua potable hechas de Polietileno de Alta Densidad Símbolo del polietileno de alta densidad reciclable. Polietileno de Baja Densidad El polietileno de baja densidad es un polímero de la familia de los polímeros olefínicos, como el polipropileno y los polietilenos. Es un polímero termoplástico conformado por unidades repetitivas de etileno. Se designa como LDPE (por sus siglas en inglés, Low Density Polyethylene) o como PEBD, en español. Características del polietileno de baja densidad El polietileno de baja densidad es un polímero que se caracteriza por: Buena resistencia térmica y química. Puede soportar temperaturas de 80 °C de forma continua y 95 °C durante un corto período de tiempo. Buena resistencia al impacto Es de color lechoso, puede llegar a ser trasparente dependiendo de su espesor. Muy buena procesabilidad, es decir, se puede procesar por los métodos de conformados empleados para los termoplásticos, como inyección y extrusión. Es más flexible que el polietileno de alta densidad. Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre él. Densidad en el entorno de 0.910 - 0.940 g/cm3. Bolsas de Polietileno de Baja Densidad Símbolo de polietileno de baja densidad reciclable
