Diseño y Desarrollo de Componentes Plasticos Inyectados (1) EL MATERIAL PDF
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Prensas Universitarias
Castany, Francisco Javier, et al. Diseño y desarrollo de componentes de plástico inyectados I: el material, Prensas de la Universidad de
Zaragoza, 2013. ProQuest Ebook Central, http://ebookcentral.proquest.com/lib/unalbogsp/detail.action?docID=4760269.
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TABLA DE CONTENIDOS
Agradecimientos
Prólogo
4. Ciclo de inyección
Fco. Javier Castany, Arantza Martínez, Jorge Aísa, Daniel Mercado
Bibliografía 219
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DISEÑO Y DESARROLLO DE COMPONENTES
DE PLÁSTICO INYECTADOS (I): EL MATERIAL
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CASTANY, Francisco Javier
Diseño y desarrollo de componentes de plástico inyectados (I) : el material / Francisco
Javier Castany, Arantza Martínez, Jorge Aísa. — Zaragoza : Prensas de la Universidad de
Zaragoza, 2013
227 p. : il. ; 23 cm. — (Textos docentes ; 228)
Bibliografía: p. 219-220
ISBN 978-84-15770-92-3 (v. 1) — ISBN 978-84-15770-91-6 (o. c.)
Plástico
MARTÍNEZ, Arantza
AÍSA, Jorge
678.5
Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública o transformación de esta obra solo
puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley. Diríjase a CEDRO
de esta obra.
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Agradecimientos
los servicios que hemos ofrecido en forma de I+D+i lo que nos ha obligado a la
mejora continua de conocimiento y, en tercer lugar, a todos los compañeros del
TIIP, los que lo son ahora (Jesús Fuentelsaz, Daniel Mercado, Francisco Serraller,
Oscar Rando, Jaime Gracia, Encarna Sánchez, con una especial mención a
Alberto Novella) y los que lo han sido en algún momento de su carrera
profesional. Todos han ayudado y han aportado su granito de arena a este
conocimiento que trasladamos en estos libros.
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TIIP, los que lo son ahora (Jesús Fuentelsaz, Daniel Mercado, Francisco Serraller,
Oscar Rando, Jaime Gracia, Encarna Sánchez, con una especial mención a
Alberto Novella) y los que lo han sido en algún momento de su carrera
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Prólogo
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1. M
Materialess plásticos. Geneeralidades, estru
uctura
y su comporrtamiento o frente a la tem
mperaturaa
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1
FIG
GURA 1. Caden
na de producció
ón de polímeros .
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
añadiendo vapor para mejorar el rendimientoo, y seguidaa por un enfriamiento
onada y otros procesos
repentino. A continuación, se realizza una destilaación fraccio
de separacción. Según la figura, esta etapa se da en la fila de depósitos.
Posteriorm
mente, estos componentees básicos sse introduceen en un reeactor con
catalizadorres para obtenner los polím
meros.
Estos primeros coomponentes se denominnan monómeeros, de los cuales se
pueden citaar los que se muestran a continuación
c n.
(
(VWUXFWXUDVGHODDVXQLGDGHVPRQR
RPpULFDVGHDOJXQQRVGHORVPDWHULDOHVPiVXVDGRV
3ROttPHUR 8QLGDGPRQR RPpULFD
Polietileeno (PE)
Politetrafluorurroetileno (PTFE)
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Polipropiileno (PP)
Poliestirreno (PS)
P
Poli metacrilato de
d metilo (PMMA
A)
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FIGURA 4. Esq
quema de caden
na copolímero.
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
Ademáás, en laboraatorio, se pueede conseguiir que estos monómeros
m se
s ordenen
dentro de la mismaa cadena al a azar, poor ramificacciones, por bloques,
alternadam
mente, etc. (ffigura 5). Dee esta maneera, se consigue que cam mbien las
propiedadees del polímeero a través de
d la químicaa.
Ͳ Su monómero
o, es decir, CH2= CHC
Cl
Ͳ Al reaccionnar n molécu
ulas de monóómero n ( CH
H2= CHCl)
Ͳ Da lugar al polímero -((CH2- CHCl))n-
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3ROtPHURVGHDGLFLyQGGHXVRIUHFXHQWH
3ROtPHUR $EUHYLDWXUD 8QLGDGGHUHSHWLF
8 FLyQ
Polietilenoo PE
Polipropilenno PP
Poliestirenoo PS
Policloruro de vinilo
v PVC
Poliacrilonitrrilo PAN
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P
Polimetacrilato dee metilo PMMA
Polibutadienno PB
TABLA 2.
2 Polímeros de adición.
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
3ROtPHURVGHFFRQGHQVDFLyQGH XVRIUHFXHQWH
3ROOtPHUR $EUHYLDWXUD 8QLGDGGHUHSHWLFLyQ
Polliéster
Poliiamida PA
Policaarbonato PC
Polietileentereftalato PET
Poliuuretano PU
Ressina de
fenolforrmaldehido
TABLA 3. Po
olímeros de con
ndensación.
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1.5. Form
ma de reppresentar las cadennas de loss polímero
os.
Tal coomo se ha coomentado, el objetivo de la reacción polimérica consiste
c en
permitir la unión de monómeros
m formando
f unna cadena muy
m larga. Cu uanto más
larga, máss unidades monoméricas, y, en consecuenciia, la macromolécula
polimérica tendrá más pesop molecuular.
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
Ͳ Puede darsse en forma espacial
e
FIGURA 9. Representación
n espacial.
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FIGU
URA 12. Representación esque
emática simplific
cada.
1.6. Form
mas de laas cadenas de los ppolímeross.
En fuunción del desarrollo de la reacción química se forman las cadenas
c
de polímeeros con distiintas configu
uraciones.
meros OLQHDDOHV, son aqu
Polím uellos en loos
que las ccadenas estánn formadas solo por laas
uniones eentre las moléculas
m deescritas, y lla
unión eentre cadenaas por unass fuerzas dde
adhesión existentes denominadas
d s de Van deer
Vals que, en forma muuy sucinta, podría
p decirsse
que son una forma de atracción n polar entrre
iones de distinto siigno, fenóm meno que sse
produce een distanciass muy cortas. Son de estte FIG
GURA 13. Linea
al.
tipo PP, P
PVC, PS, PMMMA, PTFE.
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Tammbién se puueden formaar polímeroos
UDPLILFDGGRV en los que aparecen cadenaas
laterales cconsecuenciaa de reaccioones tambiénn
laterales ddurante el proceso de sííntesis de loos
polímeross.
Debiddo a estas cadenas
c laterrales, es máás
difícil la compactacióón de cadenaas. Como ees
el caso deel LDPE. FIGURAA 14. Poco ramifficada.
Un ccaso especiall es el de los polímeroos
con FDGHQQDVHQWUHOD]DDGDV en los que,
q debido a
un tipo dde reacción especial,
e a veces a altaas
temperatuuras, se estaablecen enlaces lateraless.
Es el casso de las gomas
g y suu proceso dde
vulcanizacción.
Hay algunos moonómeros que tienen lla FIGURA 15. Red.
posibilidaad de realizaar enlaces entre
e más dde
dos molééculas en foorma espaciial formandoo
UHGHV HVSDDFLDOHV como las resinass epoxy y loos
formaldeidos.
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FIGUR
RA 16. Red espa
acial.
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C
Cadenas reticuladdas Elastóm
mero
C
Cadenas fuertemennte
Termoesstable
reticuladas
TABLA 4. Estructura de lo
os polímeros se
egún su comporrtamiento.
FIG
GURA 17. Paso
o de sólido a fun
ndido en amorfo
os.
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
Son m materiales que
q son trransparentess salvo que se les modifique
químicameente, con carggas o con adiitivos, que see comentaránn más adelannte.
Los ejjemplos más habituales dentro de este grupo de materialles son el
policarbonaato (PC), el metacrilato (PMMA), eel policloruro o de vinilo (PVC) y el
poliestirenoo (PS). Alguunos ejemplos de piezas ffabricadas coon estos mateeriales son
faros de auutomóvil, moobiliario deco
orativo, film o tuberías y vasos respecctivamente
(figura 18).
FIG
GURA 18. Ejem
mplos de produc
ctos fabricados ccon amorfos (fa
aro de un coche
e).
FIGUR
RA 19. Paso de sólido a fundiddo en semicrista
alinos.
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)
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FIGURA
A 22. Cadenas apiladas: lamelas.
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3. Estructura de polímero
FIGURA 23 4. Estructura au
FIGURA 24 umentada de polímero
ssemicristalino. semicrista
alino.
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
Los ejemplos más comunes deentro de estee grupo son la poliamid da (PA), el
polietileno (PE) de baaja y de altaa densidad, llas resinas acetálicas
a (P
POM) y el
polipropileeno (PP). Ejeemplos de piezas fabricaddas en estos materiales son
s piezas,
en general,, de responssabilidad meecánica, conttenedores dee basura, eng granajes y
cualquier eelemento dee menaje o incluso paraachoques o piezas de automóvil,
a
respectivammente (figuraa 25).
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FIGURA
A 25. Ejemplos de
d productos fabricados con se
emicristalinos (c
contenedores, menaje).
m
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1
1DWXUDOH]D *HRPHWUtD (MHPSOR
RV
TABLA
A 5. Tipos de ca
argas.
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$GLWLYRR )XQFLyQ
$QWLEORNLLQJ Evitar que film
ms se peguen
Antiestátiicos Evitar carga ellectrostática
Biocidaas Evitar crecimiennto organismos
Coloranttes Modifican propiedad estética
Retardantes de
d llama Dificultan ignnición llama
Modificadores de
d impacto AAumentan resisteencia a impacto
Plastificanntes Mejoran proccesabilidad
Estabilizantes UV Previenen degrad dación por UV
TABLA 6.
6 Ejemplo de a
aditivos.
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de la tempperatura de los
l dos con un incremennto de la misma m normaalmente de
10ºC/min.
¿Por qqué no van a calentar a la misma veelocidad? Laa razón es siimple, uno
contiene ell polímero y el otro no. Tener materrial extra siggnifica que se
s necesita
más calor ppara manteneer la temperaatura del reccipiente de muestra,
m aumentando al
mismo ritmmo que el plaatillo de referrencia vacío.
m calor se tiene que apportar en el reecipiente de la muestra
Se meddirá cuánto más
con respeccto al vacío. A este ensayo se le llaama DSC barrido
b de caalorimetría
diferencial..
Se reealizará una gráfica de la diferenc ia de la en nergía sumin nistrada al
recipiente de la muesttra en relación con la temperatura.. En realidaad, se está
midiendo eel calor absorrbido por el polímero.
p
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FIGU
URA 27. Endotérrmico.
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Si se ssigue aumen ntando la teemperatura
puede obserrvarse que laa gráfica pued de mostrar
la siguientee forma. Eso o significa que
q a esta
temperaturaa determinaada el sisstema no
necesita el aporte de calor
c anterio
or. Es una
transición exxotérmica
FIGU
URA 28. Exotérm
mico.
FIGU
URA 29. Endotérrmico.
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FIGURA 31
1. a) Estado vítrreo. B) Supe
erada Tg transic
ción vítrea.
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enredos dee las mismass y desapareecer las unioones de coheesión hasta alcanzar
a el
estado líquuido-fundido (figura 32).
FIGUR
RA 32. Evolució
ón de la movilida
ad de las caden
nas con el aume
ento de tempera
atura.
o pequeño intervalo
de temperaturas en
los cualles los
cristales deesaparecen
en un polímero
semicristalino y este
pasa rápidaamente de
sólido sem micristalino
a un líqu uido muy
viscoso.
Es prop pio de los
polímeros semicris-
FIG
GURA 33. Proce
eso de fusión de
e un semicristallino.
talinos.
En el eesquema se muestran esttos cambios para distintoos plásticos.
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1.10.3. Valores de Tm y Tg
Estos valores difieren cuando se atiende a termoestables o a termoplásticos.
La siguiente tabla muestra valores genéricos de materiales termoestables, como el
teflón, o de elastómeros.
7HPSHUDWXUDVGHWUDQVLFLyQYtWUHDGHIRUPDFLyQEDMRFDUJDUHEODQGHFLPLHQWR\IXVLyQFULVWDOLQDGH
WHUPRSOiVWLFRVVLQUHIRU]DU
3ROtPHUR 'HQVLGDGJFP 7J& 7GH& 7P& 7IF&
LDPE 092-0.94 -120 35-45 105-115 1120
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
1.11. Coomportam
miento de otras maggnitudes físicas co
on la
variación de tempperatura
De la misma form ma que se ha h utilizado una propied dad como es e el calor
específico C
Cp para expllicar la difereencia de com
mportamientoo entre las do
os familias
de termopplásticos (los amorfos y los semiicristalinos), dicha difeerencia de
comportammiento tambiéén se producce en el resto de propiedaades físicas (figura 34).
En los siguuientes gráfiicos, se obseerva esta dife
ferencia de comportamie
c nto con la
temperaturaa en:
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FIG
GURA 34. Varia
ación de distinta
as propiedades con el aumento
o de temperatura.
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FIGUR
RA 35. Cuadro resumen
r de pro piedades mecá
ánicas.
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
Tenaciidad es una propiedad
p geeneral que inndica que un
n material ess resistente
al aplastam
miento, roturaa o desgarro
o bajo cargass aplicadas leentamente. Por
P eso, se
ha sacado dde la tabla poorque no hay
y un solo parrámetro que lo caractericce sino que
más que unna propiedadd es un adjetiv
vo.
FIG
GURA 36. Evolucción de resisten
ncia y elongació
ón con la temperatura en amorffos.
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FIG
GURA 37. Evolucción de resisten
ncia y elongació
ón con la temperatura en amorffos.
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'LVHxR\GHVDUUROORGHFRPSRQHQWHVGHSOiVWLFRLQ\HFWDGRV,HOPDWHULDO
quebradizo a uno elástico y tenaz, cambio que se traduce en un decrecimiento de
la resistencia a tracción.
Seguidamente se tiene el rango de fusión cristalina (Tm), en el que, como su
nombre indica, las cadenas que forman las regiones cristalinas comienzan a
moverse, y lo que se traduce en un fuerte decrecimiento de la resistencia a
tracción. El material, por tanto, se hace más flexible y elástico pero sigue siendo
sólido. Sobrepasado este rango, el material funde decreciendo todavía más la
resistencia a tracción.
Los materiales semicristalinos presentan, generalmente, temperaturas de
transición vítrea por debajo de la temperatura ambiente, esto les confiere en
condiciones normales un carácter elástico que los materiales amorfos no exhiben.
Al dividir la curva de tensión (V) por la de deformación unitaria (H), se
obtendría la curva de comportamiento del módulo elástico para materiales
amorfos y semicristalinos indicado en el apartado 11.
Un resumen de lo descrito se muestra en la siguiente tabla:
0DWHULDOHVVHPLFULVWDOLQRV
Tg < Tm, 100 ºC < Tm < 300 ºC
Tg < 0 ºC, en general
T < Tg : sólido duro y quebradizo
Tg < T < Tm : sólido elástico y tenaz
Tm < T : fundido
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0DWHULDOHVDPRUIRV
100 ºC < Tm < 300 ºC
T < Tg : duros y vítreos
T > Tg : sólido blando y elástico
Sobrepasada Tg sufren fluidificación progresiva en un amplio
rango, de fusión no cristalina, Tm’.
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1DWXUDOH]D $PRUIRV 6HPLFULVWDOLQRV
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Nivel de transparencia Transparente Opaco
Máxima temperatura de uso - +
Variación propiedades con la temperatura - +
Resistencia a rotura - +
Rigidez - -
Ductilidad, elongación + +
Resistencia al agrietamiento - -
Abrasión Malo Bueno
Resistencia química - -
Contracción - -
Comportamiento acústico, vibraciones Malo Bueno
TABLA 10. Diferentes propiedades según amorfos o semicristalinos.
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'LVHxR\GHVDUUROORGHFRPSRQHQWHVGHSOiVWLFRLQ\HFWDGRV,HOPDWHULDO
ambos grupos existe un amplio rango de temperaturas de fusión. Tal y como se ha
visto en la tabla del apartado 10.3, en el caso de los amorfos se encontrarán
materiales fáciles de fundir como son el PVC o el PS que con 130-160 ºC ya
fluidifican, mientras que materiales como el PC necesitan de 205-270 ºC para
fundir.
En el caso de los semicristalinos, se tiene una situación análoga. A
temperaturas más suaves, de 110-130 ºC funden los PE mientras que las PA van a
precisar de al menos 230-250 ºC.
Ahora bien, en ningún caso se deben elevar en exceso las temperaturas con
el fin de conseguir materiales más fluidos ya que todos los polímeros tienen un
límite para que no se degraden. Las temperaturas más bajas de degradación se
tienen para materiales como el PVC, que rondan los 200 ºC mientras que PA y PC
son los materiales que más tardan en degradar y pueden llegar a soportar
temperaturas de 320 ºC.
Dentro del ciclo de inyección, tan importantes son los valores de temperatura
que se alcanzan, como los tiempos en los que está sometido el plástico a esas
temperaturas.
Evidentemente, cuanta más alta es la temperatura, menor tiempo puede
soportarla el material (figura 38), siendo necesario moverse siempre dentro de un
área segura en la que se tienen las distintas combinaciones temperatura-tiempo
viables. Esto último va a condicionar la selección del tamaño de máquina para
fabricar una pieza concreta, ya que el tamaño de su husillo y las temperaturas
recomendadas de proceso van a conllevar un tiempo de residencia en la cámara de
plastificación que producirá o no la degradación de material antes de inyectar.
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F
FIGURA 38. Dis
stintas formas d
de copolímeros.
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F
FIGURA 39. Dis
stintas formas d
de copolímeros.
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
1.15.1. Teemperaturaa de deflex
xión
El valoor característtico para la temperatura
t n es la tempeeratura a la
de deflexión
que una proobeta, que esstá sufriendoo una carga ddeterminada, se ha deform
mado hasta
un determinnado valor.
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2. Influuencia dee las pro
opiedadees térmiccas en el
proceso de trransform mación dde plásticcos
2.1. Tem
mperaturaa y equilib
brio térmiico
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
2.3. Meccanismos de transfferencia dde calor. Mecanism
M mos de
intercam
mbio de caalor en un
n molde
2.3.1. Connducción
La connducción de calor es un mecanismo
m dde transferen
ncia de energ
gía térmica
entre dos ssistemas bassado en el co ontacto direccto de sus partículas,
p sin flujo de
materia, y que tiende a igualar la temperaturaa dentro de un u cuerpo (ffigura 3) y
entre difereentes cuerpoos en contactto. Es decir, la transmisión de calor se da por
contacto diirecto entre dos
d cuerpos.
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FIGU
URA 3. Conduccción.
2.3.2. Connvección
La connvección es una de lass tres formaas de transfeerencia de calor c y se
caracteriza porque se produce
p por medio de unn fluido (airee, agua) que transporta
el calor enttre zonas conn diferentes temperaturas
t s (figura 4). Es
E decir, la convección
c
se produce normalmentte, únicamen nte por medioo de materialles fluidos.
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FIGU
URA 4. Conveccción.
2.3.3. Raadiación
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
Por essta razón, se observa quee a temperatturas de trab bajo en el doominio del
plástico todda la radiaciión es infrarrroja y de ah
ahí que los sistemas
s de cámara de
medición dde temperatuuras de visión, por ejempplo, de un molde
m sean cámaras de
infrarrojos..
En la ffigura 5 a), se
s observa un na cámara dee infrarrojos dispuesta paara la toma
de medidass de las tem mperaturas dee un molde, mientras qu ue, en imageen 5 b), se
observa el espectro de infrarrojos
i de un molde dde dos cavidades y de enfriamiento
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desigual. L
La cavidad de d la izquierdda (colores amarillos, ro ojos) está máás caliente
que la de laa derecha (coolores azulad
dos).
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
2.4. Proppiedades termodin
námicas
Todos los mecanismos que see han descriito vienen caracterizado
c os por una
propiedad termodinámmica. A continuación, see describen estas propieedades, así
como sus m magnitudes siempre
s bajo
o el punto dee vista de su utilidad en el proceso
de transform
mación.
2.4.1. Connductividaad
2.4.1.1. Deefinición y prrincipio
La connductividad térmica (K)) de un maaterial indicaa la cantidad d de flujo
térmico quue atraviesa una superficcie determinnada en sentiido perpendiicular a la
misma, com mo consecueencia de un diferencial dde temperatuuras a ambos lados de
dicha superrficie (figuraa 7).
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FIGURA 7. Definición
D de co nductividad.
La connductividad térmica
t de loos materiale s termoplástticos es de 300 a 1000
veces más bajas que laas correspond dientes a loss metales, qu
ue están en unn orden de
magnitud eentre 100 y 400 (tabla 2). 2 Si se com mpara esta situación
s conn la de un
billar (figuura 8), los meetales serían como una ppartida antes de empezar,, en la que
las bolas eestán juntas, ya que se trata
t de mateeriales con estructura
e interna muy
ordenada, m mientras quee para los pláásticos, las bbolas estarían
n más separaadas. En el
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primer casso, cualquieer movimien nto de una bola se traansmitiría con mayor
facilidad a las demás, mientras
m quee, en el segunndo, sería máás difícil.
0HWDDOHV &RQGXFWLYLG
GDGZP.
Aceero 75
7
Alum
minio 23
30
Cobbre 39
90
TAABLA 2. Valore
es de conductivi dad de metales
s.
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FIGURA 9. Ensayo
E para obttener conductivvidad térmica de
e materiales.
Como ya se vio enn el capítulo o anterior, loos plásticos están
e dividid
dos en dos
grandes gruupos denomiinados amorrfos y semicrristalinos. Au unque en ammbos casos
se está habblando de connductividadees muy bajass, en general,, puede decirrse que los
semicristaliinos conduccen más qu ue los amorrfos. En alg gunos casos,, llegan a
conducir el doble. Esto es porque en las partees cristalinas, las molécculas están
ordenadas y mucho máás juntas entrre sí, por lo que para elllas es mucho o más fácil
transmitirsee energía dee movimientto unas a ottras. La tab bla 3 muestrra algunos
valores gennéricos de coonductividad de los termooplásticos máás empleados.
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3OiVWLLFRV &RQGXFWLYLG
GDGZP.
$025)26
PS (Alto impacto) 0.042-0.125
PS (No moodificado) 0.100-0.141
PC (Son cargas) 0.1
187
ABS (Alto y meedio impacto) 0.187-0.331
PVC FLE EXIBLE 0.1
143
PCV FLEXIBL LE (Cargado) 0.1
143
PVC RIGIDO 0.1
158
PC (10 % Fibrra de vidrio) 0.2
202
PC (>40 % Fibbra de vidrio) 0.202-0.216
6(
(0,&5,67$/,12 26
PP (No moodificado) 0.1
117
PP (Imppacto) 0.125-0.173
PA 6/6
6 0.2
245
PA 6 0.2
245
P
POLITETRAFLU UOROETILENO 0.2
245
LDPPE 0.3
331
MDP PE 0.332-0.418
HDPPE 0.461-0.519
TABLAA 3. Valores de conductividad d
de distintos plás
sticos.
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
2.4.1.4.1. E
Efecto de la capa
c e tiempo de refrigeración
fría en el n.
A meddida que se ha ido inyecctando el maaterial, la parrte en contaccto con las
paredes deel molde se solidifica daando lugar a una capa fría, de form ma que el
propio matterial actúa como
c aislantte del materiial interior en
e estado fun
ndido. Por
ello, y aunnque deberánn introducirsse canales reefrigerantes capaces de extraer el
calor necessario de form ma uniformee para solidiificar la piezza (figura 11), esta se
enfriará «toodo lo que ella
e quiera», es decir, toddo lo que su conductividaad térmica
(K) permitaa. Este efectoo es muy acuusado en piezzas gruesas.
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FIG
GURA 11. Forma
ación de la capa
a fría en un molde.
En los casos en quue sea muy diifícil llevar eestos canaless de refrigeraación a una
determinadda región de d la pieza,, es posiblee introducirr postizos hechos h de
materiales con mayores coeficientees de conducctividad (Cu--Be) para meejorar, así,
la refrigeraación de esas zonas.
2.4.1.3.2. E
Efecto de las cargas mineerales del maaterial en el ciclo
c de inyeccción
Para ello se muesttran los resultados de simmulación de inyección de d un cubo
de 240 litroos con poliprropileno. En un caso sin carga de talcco y en otro con carga.
En las figuuras 12 y 13, se muestra la distribuciión de tempeeratura en ammbos casos
a los 30 seggundos de ciclo.
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78
8 ºC
FIGURA 1
12. Distribución de temperatura
a a los 43 s de cciclo para una pieza
p inyectada con PP.
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65
5 ºC
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mientras que en el caso de la pieza inyectada con PP con talco la temperatura se
queda en 55 ºC. Ello es debido a que la carga añadida al polipropileno ha
incrementado la conductividad del material provocando un enfriamiento más
rápido en el segundo caso que en el primero.
Estos cambios de conductividad y sus consecuentes enfriamientos más
rápidos, a veces pueden presentar inconvenientes a la hora de inyectar. En el caso
más extremo se podría dar un llenado incompleto (el material se enfría antes de
que la pieza se pueda llenar por completo). Este defecto es fácilmente detectable,
sin embargo, un defecto más difícil de ver es el que se da cuando se tiene una
compactación no efectiva (el material se ha enfriado con pieza llena pero sin
terminar de compactar) del que no seremos conscientes hasta que no se realice el
pesado de la pieza.
Para solucionar estos problemas, basta con subir la temperatura de inyección,
o la temperatura de molde.
ܳ ൌ ݉ ܥ οܶ
3OiVWLFRV &RQGXFWLYLGDG.-NJ.
$025)26
PC 1.90
PMMA 2.30
PS 2.10
PVC 1.80
ABS 2.40
TABLA 4. Valores de calor específico de distintos amorfos.
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6((0,&5,67$/,12 26
PP (No moddificado) 3.10
PA 6//6 4.4
40
PA 6 4.4
40
POMM 2.30
LDPEE 3.4
40
HDPE E 3.0
00
TABLA 5. Valores de calo
or específico de distintos semic
cristalinos.
FIG
GURA 14. Cade
ena de producciión de polímero
os.
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
FIG
GURA 15. Cade
ena de producciión de polímero
os.
Ejempplo de aplicacción. Cálculo
o de las calorrías a disiparr en el molde.
Supónngase que el molde anteerior tuviera un volumen n de 250 cc y en una
ocasión esttuviera inyeectado en PP P y en otro caso en PC C. Para el PP se va a
suponer unna temperaturra de inyecciión de 250 ºC C y para el PC
P de 300 ºC C. ¿En cuál
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ܳ ൌ ݉ ܥ ο
οܶ
ve D
Densidad Cp
PC
m3/gr)
(cm (gr/cm3) (J/grºK)
A temperatuura de
0.89
0 1.12 2.35
fundido: 300 ºC
A temperatuura de
0.83
0 1.20 1.4
expulsión: 80
8 ºC
TABLA 8. Da
atos de propieda
ades del PC.
En priimer lugar, se
s deberá co onocer la maasa de materrial que se tiene
t en el
molde paraa cada uno dee los materiaales inyectadoos. Se debe tener
t en cuen
nta que, en
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&$/25$%625%,'2325(/333$5$,1<(&7$5 &$/25$%625%,'2325(/3&3$5$,1<(&7$5
$& $&
'T 250 – 23 = 227 ºC 'T 300 – 23 = 277
Masa de material 240 gr Masa de material 300 gr
Q = m Cp250 PP 'T 152544 Julios Q = m Cp300 PC 'T 195285 Julios
Qsolidificación = m Qlat 24000 Julios
TABLA 9. Cálculo de calor absorbido.
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&$/25'(635(1','2325(/33$/6(5 &$/25'(635(1','2325(/3&$/6(5
(;38/6$'2$& (;38/6$'2$&
'T 23 – 40 = -17 ºC 'T 23 – 80 = -57
Masa de material 240 gr Masa de material 300 gr
Q = m Cp40 PP 'T -8371.2 Julios Q = m Cp80 PC 'T -23940 Julios
Tabla 10. Cálculo de calor desprendido.
El calor absorbido por el molde es el resultado del balance final del calor
absorbido por el material para ser inyectado, y el que desprende cuando es
expulsado hasta alcanzar la temperatura ambiente. Por tanto, para el PP queda:
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'LVHxR\GHVDUUROORGHFRPSRQHQWHVGHSOiVWLFRLQ\HFWDGRV,HOPDWHULDO
152544+24000-8371.2 = 168172.8 Julios,
y para el PC queda:
En este cálculo, una mayor masa de PC con un calor específico más bajo que
el del PP hace que el calor absorbido por el PC sea mayor. Por otro lado, un
mayor salto térmico y una masa mayor de PC también hace que el calor
desprendido por este material desde la expulsión hasta la temperatura ambiente
sea mucho mayor que en el caso del PP aunque el Cp del Pc sea mucho menor que
el del PP, y aun teniendo en cuenta que en el caso del PP se debe extraer el calor
necesario para que el material sea capaz de cristalizar.
Finalmente, el balance indica que en el caso del PC el molde absorbe más
calor que en el caso del PP.
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FIGUR
RA 16. Tiempo de enfriamiento
o de dos casos de inyección co
on diferente matterial.
Si se inyecta el cubo
c con un
u nuevo maaterial «3» cuyas propiiedades se
muestra en la tabla siguuiente:
3
3URSLHGDG 8QLGDGHV 0DWHULDO 0DWHULDO
Coonductividad w/mººK 0.39 0.50
Callor específico J/KgººK 2750 2900
Densidad gr/cc 0.95 0.95
Temperatura de
ºC 115 115
soolidificación
T
TABLA 12. Prop piedades compa aradas de dos m
materiales genérricos «1» y «3».
¿En quué caso se ennfriará la piezza más rápiddamente? Estta vez es difícil saberlo
de antemaano. Por laa conductividad más aalta, el mateerial 3 evaccuará más
rápidamentte el calor, pero
p por el caalor específiico más alto también, el material 1
es el que m
menos calor concentra. Por P tanto, estte ejemplo deja
d patente que q ambas
propiedadees son com mpletamente diferentes e incluso se podría decir que
contrarias, y se han de tener en e cuenta aambas a la vez para evaluar e el
enfriamientto.
Se quiere haceer hincapié en este punnto del capítulo, de qu ue las dos
propiedadees que se acaaban de explicar son bienn distintas y que no se debe
d nunca
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utilizar la una para inttentar descriibir la otra. Mientras qu
ue conductivvidad es el
valor que m mide cómo se trasmite el e flujo térmmico dentro de
d un cuerpo, el calor
específico mide la eneergía que see debe aporttar a un cueerpo para au umentar su
temperaturaa.
Se poddría decir quue la conducctividad «se ve» desde ele interior deel material
(unas molééculas chocann con otras), mientras quue el calor específico «se ve» desde
q se sumiinistra desdee fuera paraa calentar)
el exterior del materiaal (energía que
(figura 17).
݇
ߙൌ
ܥ ߩ
3
3URSLHGDG 8QLGDGHV 0DWHULDO 0DWHULDO
Coonductividad w/m ºK
º 0.39 0.50
Callor específico J/Kg ºK 2750 2900
Densidad gr/cmm3 0.95 0.95
2
Difusividad térmica m /ss 0,149 0,1814
TABLA 13. Compa arativa de difusi vidad materiale
es «1» y «2».
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Esta tabla indica que el matterial 2 tienne una difussividad may yor que el
material 1 llo cual indicca que el ciclo de enfriam
miento con ell material 2 será
s menor
que con el material 1.
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conductividad de este último es cuatro veces y media menor que la del aluminio
(47 w/mK frente a 209 w/mK). Esto implica que el ciclo que es óptimo para un
molde de aluminio, no lo va a ser para el molde de acero.
Por otro lado, se puede sacar utilidad de la diferencia de conductividad entre
metales, tal y como se ha mencionado anteriormente, dado que en un mismo
molde se pueden añadir postizos de cobre-berilio (una aleación de alta
conductividad), para refrigerar zonas a las que no es posible llegar mediante
circuitos de refrigeración.
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3. Diaggrama PvvT e imp plicacionnes en laa contraccción
de laas piezass plásticaas
3.1. Intrroducciónn
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Ͳ Densidad, U= masa/voolumen
Ͳ Unidades: kg/m3 (tambbién es muy común: gr/ccm3)
0DWHULDO P
'HQVLGDGJUFP 9ROXP PJU
PHQHVSHFtILFRFP
Acero 7.8 0.129
Agua 1 1
Mercurio 13.6 0.073
Aceite 0.92 1.08
Madera 0.6-0.9 1.6-1.1
Plásticos 0.9-1.3 1.1-0.76
TABLA 1. De
ensidad y volummen específico comparados
c de
e diversas familia
as de materiales comunes.
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En Ingeniería, y aún más en transformación de materiales plásticos, resulta de
interés definir la inversa de la densidad, es decir, qué volumen ocupa una
determinada masa. A esta magnitud se la denomina «volumen específico», y se
define como:
Ͳ Volumen específico; Ve = volumen/masa
Ͳ Unidades: m3 /kg
En la tabla 1 también se muestran los valores de volumen específico típicos
de los distintos materiales anteriormente mencionados.
Volviendo a utilizar la balanza, la manera de equilibrar la misma colocando
acero en un lado y madera en el otro sería que el bloque de madera fuera mucho
más grande que el de acero, tanto como para conseguir el mismo peso en madera
que en acero. Es decir, un material que es muy denso, tiene un volumen específico
muy bajo, dado que ambas propiedades son antagónicas.
De ahora en adelante, se utilizará el volumen específico porque permitirá
entender mejor algunos de los fenómenos relacionados con la fabricación de
piezas plásticas.
Antes de continuar con esta línea, se retomará la importancia práctica que
tiene el valor reducido de la densidad de los materiales plásticos.
producto, como, por ejemplo, en automoción o aeronáutica. Ahí son básicos los
plásticos en forma de materiales compuestos (resina polimérica + fibras de
refuerzo), dado que son materiales de menor densidad (mayor volumen
específico) que los metales y con una rigidez y resistencia aceptables. En la
siguiente tabla, se ve la comparación de la rigidez específica (última columna)
obtenida al dividir el módulo elástico (E) por la densidad (U) y se observa como
los plásticos reforzados pueden llegar a prestaciones como el resto de materiales,
si se compensa con geometría.
Los materiales más favorables, bajo este punto de vista, serían Aceros y
Titanio; los más desfavorables los plásticos sin carga cuyo valor es cien veces
menor. Cuando se refuerzan con fibra de vidrio resultan ser solo entre 5-10 veces
menos rígidos.
La deficiencia o la carencia en rigidez de la pieza, al utilizar plásticos, se
puede compensar con un diseño geométrico adecuado ya que la rigidez de una
pieza sometida a flexión normalmente depende de:
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0DWHULDDO .JIPP
(. UJUFP U.JPP (U (U
Aceros al carrbono 2
21000 7.85 0.00000785 2675159236 2.68
Aleaciones dee acero 2
21000 7.85 0.00000785 2675159236 2.68
Aceros alta resistencia 2
21000 7.85 0.00000785 2675159236 2.68
Fundición gris 8000 7.2 0.0000072 1111111111 1.11
Aleaciones aluuminio 7200 2.8 0.0000028 2571428571 2.57
Broncess 11000 8.8 0.0000088 1250000000 1.25
Aleaciones tiitanio 12000 4.5 0.0000045 2666666667 2.67
HDPE 80 0.96 0.00000096 833333333.3 0.08
PP 150 0.9 0.0000009 166666666.7 0.17
ABS 210 1.04 0.00000104 201923076.9 0.20
PMMA A 320 1.18 0.00000118 271186440.7 0.27
PA SECA A 280 1.14 0.00000114 245614035.1 0.25
PA6/6 30% %GF 550 1.32 0.00000132 416666666.7 0.42
PC 230 1.2 0.00000120 191666666.7 0.19
PBT 220 1.31 0.00000131 167938931.3 0.17
PBT 30%G GF 750 1.62 0.00000162 462962963 0.46
PP 40%G GF 1170 1.6 0.00000160 731250000 0.73
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FIG
GURA 2. Caja de
d fruta, retícula
a de nervios que
e soporta el pes
so sobre el fondo.
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FIGURA 3. Carro de sup
permercado, dife
erentes perfiless y refuerzos con
nforman una estructura.
FIGURA 4. D Dilatación de unn cuerpo bajo efecto
e de un in ncremento de teemperatura. El aumento en
cada dirección
n conlleva un vo
olumen significa
ativo en la transsformación con plásticos.
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Un ejeemplo práctico de este fenómeno sson los orifficios rasgad dos que se
colocan enn las unioness de piezas con coeficieente de dilattación distin
nto, con la
finalidad dde favorecerr el movimieento relativoo entre piezzas que tiene lugar al
calentase o enfriarse y dilatarse
d en forma
f desiguual (figura 5)).
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FIGURA 5. Precauciones
P co
ontra el efecto d
de la dilatación de cuerpos.
Al iguual que no toodos los mateeriales contrraen por iguaal, dentro del grupo de
los plásticoos, cada uno lo hace de manera
m difereente. Así, en general, pueede decirse
que los m materiales seemicristalino
os (PP, PA,, POM…) presentan p una
u mayor
variación dde volumen específico porque, al estar más compactados
c de inicio
pueden dessordenarse enn mayor prop porción.
En cualquier procceso de transformación de plástico (extrusión, inyección,
soplado), la temperaturra varía y ess uno de loss princiales parámetros
p de
d control.
Esto quierre decir que, durante laa transformaación, el vollumen especcífico está
cambiando y, por tantoo, una masa determinada
d a de material ocupará máás o menos
espacio tannto en la máqquina de transfomación coomo en el uttillaje de receepción.
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durante un tiempo prollongado. Piéénsese en loss contenedorres (figura 6)). Estos se
apilan y el inferior soporta la cargaa de todos loos de arriba. Cuando se trabaja con
la máquinaa de inyeccióón, los valorres de presióón que debe soportar el plástico al
ser inyectaddo son realm
mente elevado os.
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FIGURA 6. Ejemplo de pieza somettida a carga-presión.
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FIGUR
RA 7. Relacioness entre presión hidráulica y esp
pecífica en la máquina
m de inyec
cción..
FIGURA 8. R
Representación habitual de la re
elación entre pre
esiones en los manuales
m de las inyectoras.
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máquina oopera con prresión especcífica, el límmite se pued de situar en 2000 bar
(Krauss-Maffei, por ejemplo).
FIG
GURA 9. Monittores de máquin
nas de inyección.
FIGURA 10. El volumen de d la dosis contiene diferente
e cantidad de material segú
ún presión y
temperatura a que esté some
etido.
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FIGURA 11. El diagrama PvT es, en realidad, una repressentación simpllificada de una superficie.
s
FIGURA 12. Presentación hab
bitual del diagra
ama PvT para te
ermoplásticos.
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Cada m material se comportará
c de una mannera ligerameente distinta,, según su
formulación química y estructura, perop todos sseguirán las mismas
m reglaas básicas,
a recordar:
Ͳ A mayor temperatura,
t el material dilata ocupando cada gramo
g más
volumen. Esto se observa en le ffigura 12, pu uesto que, al
a moverse
hacia la deerecha sobree una curva de presión fijada,
f su pendiente es
positiva.
Ͳ A mayor presión, el material
m se comprime, ocupando
o caada gramo
menos vollumen. En estee caso, al moverse po or una isoterrma (línea
vertical), conforme la presión aaumenta, ell volumen específico
disminuye.
La obttención de esstas curvas se lleva a cabbo a través de
d aparatos específicos
e
aunque tam mbién puedee utilizarse la cámara dde plastificaación como medio de
medida. Se trata de determinar el volumenn específico de un matterial bajo
diferentes ccondiciones de presión y temperaturaa, para lo quee se toma un na cantidad
de materiall fijada con exactitud
e y see registra el vvolumen quee ocupa bajo diferentes
condicionees. Estos apaaratos constaan, en generaal, de un cilindro atempeerado en el
que se connoce la tempperatura. Ad demás, el cillindro, que contiene unaa cantidad
predeterminnada de matterial poliméérico, puede ser comprim mido a volun ntad. En la
figura 13, sse representaa mediante un
n pistón y suu correspondiiente bomba..
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FIGURA 13. Representación n simplificada de
d un aparato para la determ
minación del dia
agrama PvT.
Programa de simulación TIIP
P-PvTimetro.
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Figura 15. Curvas
C PvT de un
u material a) a
amorfo. b) sem
micristalino.
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En la siguiente figura, se obsserva cómo varía el vollumen especcífico para
distintos m
materiales. See observa como los amorrfos presentaan menor vaariación en
todo el raango de tem mperaturas. En los sem micristalinos se observa que esta
variación lllega a ser del 20 %.
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FIGURA 16. Curvas PvT de
e materiales am
morfos y semicrristalinos compa
arados para una presión de
100 bar.
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FIGURA
A 17. Sobremed
dida aplicada all molde, para co
ompensar la con
ntracción del ma
aterial.
mientras quue los más alltos se utilizaan con materriales semicrristalinos (po
oliolefinas,
por ejemploo).
¿Qué oocurre si unaa pieza inyectada no cum mple las exiigencias de peso
p como
marcador dde la calidad para una pru ueba de impaacto posterio
or? ¿Qué paráámetro del
ciclo de innyección debbería modificcarse si se neecesitara subbir el peso ded la pieza
para cumpllir el criterio de calidad?
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4. Cicloo de inyección
4.1. Intrroducciónn
En estee capítulo, see presenta ell ciclo de inyyección, sus fases y paráámetros, su
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FIGUR
RA 2. Fase de lle
enado.
Al llennado sigue la
l compactacción (figura 3), también
n denominad
da segunda
fase, fase dde mantenimiiento o segun
nda presión.
FIGURA 3.
3 Fase de comp
pactación.
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El matterial introduucido en el molde
m debe mmantenerse a presión conforme va
solidificanddo, evitandoo, así, que retroceda.
r A
Además, y como se pressentará en
páginas succesivas, permmitiendo conttrolar la conttracción de la pieza.
Por úlltimo, se prooduce la refrrigeración o enfriamientto (figura 4)) que bien
podría denoominarse sollidificación.
FIGU
URA 4. Fase de enfriamiento y posterior expuls
sión.
Durantte esta fase, la pieza se s mantiene en el mold de hasta alcanzar una
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FIGUR
RA 5. Elementos
s necesarios parra inyectar una pieza.
FIGURA 6. Movimientos de
e rotación y trasslación propios del husillo.
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El mollde es la cavvidad que lleenamos con el material fundido
f paraa formar la
pieza y en la que, graccias a los cirrcuitos de reffrigeración se
s extrae el calor
c de la
pieza y se pproduce la soolidificación de la mismaa.
Con esstos breves conceptos
c se puede pasar a la descripcción de las faases.
FIGU
URA 7. Posicion
nes y movimiento del husillo al principio y finall de la dosificación.
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FIGUR
RA 10. Corte tra
ansversal de la cámara de
plastificación.
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FIGUR
RA 11. a) Monitor de máquina en el que se in dican rpm en %.
% b) Contrapre
esión.
FIGURA 12
2. a) Cilindro de
e plastificación. b) Incremento de temperatura
a según zonas del
d husillo.
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FIGURA 13. Posiciones inic
cial y final del hu
usillo en la fase de llenado.
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Como se ha indiccado anteriorrmente, estaa fase es en la que se produce
p el
llenado (aúún mejor «lleenado volummétrico») del molde, y paara ello, el husillo solo
tiene un mmovimiento de d avance ráápido en rellación con otros
o movimmientos del
ciclo, con el que empuuja el polímeero fundido hacia el mo olde (figura 13). En la
puntera del husillo, unn sistema dee válvula annti-retorno prroporciona este
e efecto
«pistón» enn la máquinaa de inyección (figuras 144 y 15).
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programar un perfil de velocidades tal como se ve en la figu ura 16. Esta posibilidad
p
es clave paara controlarr el llenado y para consseguir que el avance dell polímero
dentro del molde manttenga una veelocidad uniiforme, ya que q la secció ón de paso
que «ve» eel frente de flujo
f por el in
nterior de laa cavidad no se mantienee constante
sino que vaaría en funcióón de la geom
metría de la ppieza.
FIGURA 17. a
a) Muestra de pieza inyectada. b) Simulación
n de llenado. c) Distribución ded presiones
al final de llen
nado.
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ha fijado een la programmación. Esto o significa qque el caudal de polímeero que se
introduzca en el moldde será progrresivamente menor, pueesto que, cad da vez, se
encuentra mmás lejos dell punto de iny
yección cuanndo avanza porp el molde..
En un proceso ajusstado, este vaalor de presióón no debierra nunca cond
dicionar el
llenado dell molde, sinno actuar como protecciión frente a «fallos» o problemas
durante la operativa, dee forma que siempre es eel caudal o velocidad
v de inyección
el parámetrro que regulaa esta fase.
FIGURA 18. a
a) Pieza inyecta
ada en Noryl GT
TX 918. b) Grráfica de la pres
sión hidráulica en
e sus fases.
de llenado y comp pactación.
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En esta fasee de
compactacción, se debbe pro-
gramar la presiónn de
mantenim miento o seegunda
presión. TToma este noombre
de «manttener» la caavidad
llena, sinn que se vuelva
v
para atráás el materrial a
presión quue se ha inyeectado
y «manteeniendo» el volu-
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presión quue se apliquee, no seguirrá entrando m material a la
l cavidad. Sobre
S este
punto y suu efecto en la l calidad, see volverá iggualmente en n textos espeecíficos de
diseño de ppieza y molde.
En reaalidad, el priimer parámetro a program amar en esta fase sería el punto de
conmutacióón o cambioo a segunda fase que, haabitualmentee, se hace po or cota de
husillo. Es decir, se le indica
i a la máquina
m en qqué punto dell avance debbe empezar
a empujar ppor presión dejando
d atráss el movimieento rápido de
d llenado po or caudal o
velocidad. Esta cota see fija en la puesta a puunto del mollde, al obserrvar, en el
llenado proogresivo de la l pieza, cuáándo está cassi lleno. Exiisten otros parámetros
p
como la presión hidrráulica o en n cavidad quue ayudan a fijar con la máxima
precisión este punto.
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Dado que en las mismas se representa el volumen específico del material frente a
presión y temperatura, se deberá analizar cómo se relacionan cada uno de los
parámetros descritos en el ciclo de inyección con presión, volumen o temperatura.
La tabla que se muestra a continuación resume estas dependencias, enumerándose
solo las más significativas.
3DUiPHWURVDSURJUDPDUVHJ~QFDGDIDVHGHOFLFOR 3DUiPHWURVGHFXUYDV3Y7FRQORVTXHVHUHODFLRQDQ
'26,),&$&,Ï1 6(5(/$&,21$&21«
Contrapresión……… ……….Presión
Temperatura……… ……….Temperatura
Dosis……… ……….Volumen
Succión……… ……….Presión
//(1$'2 6(5(/$&,21$&21«
Velocidad……… ……….Presión
Presión límite……… ……….Presión
&203$&7$&,Ï1 6(5(/$&,21$&21«
Presión……… ……….Presión
Tiempo……… ……….Temperatura, presión
(1)5,$0,(172 6(5(/$&,21$&21«
Temperatura/caudal refrigerante……… ……….Temperatura
Tiempo……… ……….Temperatura
TABLA 1. Relación entre parámetros de inyección y parámetros de curvas PvT
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Cualquier parámetro influye en el resto, pero, en un primer análisis, estos
efectos cruzados pueden obviarse para mejorar la comprensión global del ciclo.
Cualquier parámetro que condiciona la presión a la que está sometido el
material, como son contrapresión, velocidad de inyección o la propia presión de
compactación, se traduce en un cambio de presión en el material. Por el lado de
temperatura, además de las condiciones de enfriamiento o las temperaturas de la
cámara de plastificación, se ha incluido el tiempo de compactación en tanto en
cuanto el tiempo útil de compactación estará relacionado con una suficiente
temperatura de la masa plástica para que siga recibiendo presión. Por último, la
dosis es un volumen relacionado con la cavidad del molde y nos servirá para
situar el ciclo en el diagrama. Con estas interpretaciones y el comportamiento
descrito de los materiales termoplásticos con la presión y la temperatura, se
puede representar el ciclo de inyección sobre el diagrama PvT.
4.9.1. Dosificación
El punto de partida de un grano de granza que parte de la tolva quedará
representado por el punto 1 de la figura 21, que no es más que un grano en
condiciones de temperatura y presión ambientales. En la fase de dosificación, el
material se somete a presiones bajas (contrapresión) por lo que en una primera
aproximación puede asumirse un valor casi de presión atmosférica, pero, en lo
relativo a la temperatura, el giro de husillo (y, por tanto, el rozamiento) y el calor
aportado por las resistencias del cilindro de plastificación, al programar el perfil
de temperaturas, hacen que el material vaya calentándose hasta alcanzar la
temperatura de fusión y de inyección. Por tanto, en la figura 22, se observa cómo
la dosificación es una línea que va del punto 1 al punto 2, haciendo su recorrido
sobre la curva de presión atmosférica y pasando de temperatura ambiente a la
programada, por ejemplo, 210 ºC.
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FIIGURA 22. Rep
presentación de la fase de dosifficación sobre el
e diagrama PvT
T.
FIGURA 23. Representación de
d la fase de lle
enado sobre el diagrama
d PvT.
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El punnto 3 del ciiclo, indicad
do en el grááfico, correspponde a unaa posición
determinadda dentro dell molde; cadaa punto de m
material dentro del moldee tendrá su
valor partiicular. Los cercanos
c a la
l entrada nnormalmentee sufrirán un na presión
mayor quee los lejanoos mientras que las te mperaturas serán pareccidas a la
temperaturaa de inyección. Recuérdese que la prresión puedee alcanzar vaalores muy
grandes, ddependiendo del materiial, espesorees, etc., pu uede llegar a valores
superiores a los 1000 bares.
FIG
GURA 24. Representación de la fase de comp
pactación sobre el diagrama Pv
vT.
¿Cuálees son los doos intereses principales
p deel inyectadoor en esta fase? Por una
parte, que el material que se ha in ntroducido een el molde en primera fase no se
vuelva paraa atrás ya quue, cuando termina
t la prrimera fase, dentro del molde
m hay
material a una presiónn considerabllemente alta cerca de la entrada y baja b en las
zonas alejaadas de la misma
m (figuraa 24). Es, ppues, un recipiente a preesión en el
cual, si no se pone un tapón en la en ntrada del mmaterial, este se saldrá porr ella. Para
ello se utilliza el husilllo haciendo que, como mínimo, acctúe comuniccando una
presión supperior al vallor medio dee la que exisste entre la entrada
e y la zona más
alejada.
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4.9.4. Fasse de enfriaamiento.
Por úlltimo, quedaa ilustrar la fase de reffrigeración. En esta fasse, pueden
distinguirsee dos subfasees:
Ͳ Enfriamiennto dentro deel molde
Ͳ Enfriamiennto fuera del molde
FIGURA 2
26. Representacción de la fase de
d atemperación
n o enfriamiento
o sobre el diagrama PvT.
La prim mera subfasee viene repreesentada porr la curva 4-5-6. Este traamo consta
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Por elllo, en toda la explicaciión realizadaa se ha buscado un pun nto medio
representattivo. Pero, addemás de la determinació
d ón de la crezz necesaria observando
o
la variaciónn del punto 6,
6 para que la pieza tengaa la calidad dimensional
d adecuada,
se podrá ajustar el pesoo de la pieza inyectada oobservando laa variación del
d punto 4
al ajustar los parámetrros de inyeccción. Dependdiendo de có ómo se trabaaja con los
parámetross, y, en connsecuencia, cómo
c varía el diagrama, se obtien ne que las
tolerancias en la fabricaación por iny
yección sean mayores o menores.
m
4.10. Inffluencia de
d los parrámetros dde inyeccción sobree la
contraccción de piieza
Para explicar la innfluencia de los parámetrros de inyección en la contracción
de la piezaa, es importtante record dar, como see indicó en el capítulo 3, que el
e que bajo presión se
plástico enn estado funddido es un fluido compreesible, esto es,
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comprime dejando esppacio a una cantidad
c adiicional de flu
uido. Ademáás, con un
aumento dee temperatura o la inversaa, aumenta o disminuye ded volumen.
4.10.2. V
Variación deel tiempo de
d inyeccióón
La vellocidad o caaudal como tal no es unn parámetro que se reflleje en las
curvas PvT T, pero, comoo ya es sabid
do, inyectar ccon tiempos más
m o menoss largos da
lugar a unaa presión de inyección determinada,
d en combinaación con la geometría
del molde y la viscossidad del material.
m La presión obsservada, sup puesto que
aumente coon respecto a la preceden nte al aumenntar el caudaal de inyecció
ón, variará
el ciclo sobbre las curvass PvT.
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Depenndiendo de laas condicionees iniciales, uun aumento deld caudal po odría tener
como conssecuencia unna disminución de la ppresión. Esto o sucede norrmalmente
cuando la situación del ajuste iniciial no es corrrecto y el tiiempo de iny yección es
excesivameente largo, pero
p se va a suponer, com mo es normaal cuando se está en el
rango correecto de paráámetros de in nyección, quue un aumen nto de la vellocidad de
inyección implicará unn aumento de la presióón de inyeccción. Los cambios se
tendrán de nuevo en el tramo 2 - 3 correspondie
c ente a la fase de llenado.
En estee caso, el puunto 3 se dessplaza verticaalmente haciia abajo dand do lugar al
punto 3´. E
Es decir, toddo el ciclo se desplaza hacia abajo o, lo cual im
mplica una
menor conttracción y, por tanto, unaa pieza más ggrande y pesaada.
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FIG
GURA 29. Varia
ación de la veloc
cidad de inyecciión y efecto sob
bre la contracció
ón.
4.10.3. A
Aumento dee la presión
n de compaactación
El aummento de preesión de com mpactación siigue la lógica anterior, só ólo que en
esta ocasióón la variacióón se tendrá en el tramo 3-4-5 que es e el correspondiente a
esta segundda fase. Sobrre las gráficaas, se observaa cómo el pu
unto 4 se trasslada hasta
4´provocanndo que todoo el ciclo bajee y, finalmennte, la contracción sea meenor.
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4.10.4. A
Aumento deel tiempo de
d enfriamieento
El tiemmpo de enfrfriamiento ess el parámettro que máss fácilmente se puede
cambiar, y que no prooduce ningún n efecto máss que el prop pio, ya que está en el
extremo fi final del cicclo. Una variación
v enn este parám metro provo ocará una
modificacióón del tramoo 5-6 del cicclo trazado ssobre las currvas PvT. Cuanto más
largo sea el tiempo de d enfriamieento, más see desplazaráá el punto 6 hacia la
izquierda, ddando lugar el punto 6´. Dado que a estas alturaas del ciclo la l pieza se
encuentra yya a presiónn atmosféricaa, el desplazaamiento hacia la izquierda se dará
sobre la isoobara de 1 baar. Esto impllica que el puunto 6 se estté desplazand
do a la vez
ligeramentee hacia abajoo, dando commo resultado final una con ntracción meenor que la
original.
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FIGU
URA 31. Efecto
o del incremento
o del tiempo de enfriamiento so
obre la contracción.
Por tannto, al aumenntar el tiemp
po de enfriammiento en la inyección
i dee una pieza
esta será m
más grande. Obsérvese
O qu
ue, en esta fa
fase, ya no en
ntra materiall al molde,
por lo que aunque la pieza sea más grande, tenddrá igual peso o que en el caso
c objeto
mparación.
de esta com
presión de compactacióón para segun nda fase y tieempo para laa fase de enffriamiento)
se pueden deducir los efectos
e esperrados sobre llas dimensioones y peso ded la pieza
cuando se m
modifican paarámetros seccundarios deel proceso.
0RGLILFDFLyyQGH 5HVXOOWDGRVREUHOD
&yPRLQIOX\H 5HVXOWDGRVR
REUHHOSHVR
SDUiPHWUURV GGLPHQVLyQ
Suppone un aumento de
presióón, por lo que el caso
Aumento dde la
es annálogo al aumento o de Piezaa más grande Pieza más pesada
contrapressión
presión de inyección no
presiión de compactacción
Siemmpre que durante este
tieempo adicional ele
m
material no haya
Aumento del tiempo
solidificado y la Piezaa más grande Pieza más pesada
de compacttación
comppactación sea efecctiva,
está entrando
e más matterial
en el molde
Es unn caso análogo all del
Pieza pesa lo mismo
Disminuciónn de la aummento de tiempo de
(en refrigeración no
temperaturra de enffriamiento. La pieeza Piezaa más grande
entra mate
erial en el
moldee saldrrá del molde más fría
molde)
quee en el caso origin nal
TABLA 2. R Resultado de diimensión y peso o de pieza segú
ún se varían los parámetros de inyección.
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La tabla 2 siguientte recoge, en
n forma esquuemática, los resultados esperables.
e
Recuérdesee que siemprre dependen del conjuntto geometríaa – molde – material –
parámetross, por lo quue es posib ble encontraar lo que se s pudiera denominar
d
«contraejem mplos». Serría el mencionado anteeriormente de d arrancar con unos
tiempos dee ciclo muy largos y aum mentar la veelocidad de inyección.
i La sorpresa
consiste enn obtener mennor presión máxima
m de pprimera fase.
Un paaso posteriorr permite, además,
a introoducir otro fenómeno de d enorme
importancia dentro deel proceso de d inyección , como es el e alabeo. Este
E puede
entenderse,, en una prim
mera aproxim mación, com mo la deformaación produccida por la
diferente contracción de
d cada parte de la piezza (puede serr a través deel espesor,
entre zonass más gruessas o más deelgadas, máss frías y máás calientes, etc,, pero
siempre enn conexión directa con n el motor microscópiico del fenó ómeno, la
contracciónn puntual de cada elemen nto de volum men).
No obbstante, el allabeo será objeto
o de unn estudio máás detallado en textos
referidos aal diseño dee pieza y molde,
m por cuanto ven ndrá muy fuuertemente
condicionaado por la geoometría de laa pieza y la fforma del utilllaje.
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FIG
GURA 32. Comp
parativa entre pieza correcta (d
derecha) y alabe
eadas (izquierda
a).
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5. Visccosidad. Implicacciones enn máquiina y mo
olde
5.1. Intrroducciónn
La preesión que se manifiesta en la fase dde inyección es la resisttencia que
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Algo semejante ocurrirá
o con diferentes m materiales plásticos:
p unos podrán
llenar caviidades o piiezas delgad das (por deebajo de un n milímetro) y otros
necesitaránn secciones mayores. La parte dde la cienciia que estu udia estos
comportam mientos es la Reología.
ி
߬ൌ (1)
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ௗ௩
ߛሶ ൌ (2)
ௗ௬
d velocidad en un tramo
Es la rrelación entree el cambio de o de espesor.
Así, enn la figura anterior
a con dos perfiless, se deduce que, para el perfil de
velocidad llineal, ߛሶ es constante,
c miientras que, en el perfil parabólico en
e la zona
cercana a la placa móvil, el valor es casi 0 ya qque la velociddad varía mu
uy poco en
ese tramo.
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FIGURA 3
3. Relación entre
e la velocidad de
d cizalla y el pe
erfil de velocidad
des de un frente
e de flujo.
௩
ߛሶ ൌ (3)
(Supuesta constante
c a loo largo del esspesor)
La deffinición form
mal de la visccosidad, debiida a Newtonn, establece la relación
entre la tennsión de cizzalla y la velocidad de ccizalla (Ecuaación 4); estta relación
puede ser mmás o menos compleja.
ఛ
ߟ ൌ ݂ቀ ቁ (4) (Viscosiidad en general)
ఊሶ
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FIGURA 4.
4 Parámetros para la definición
n de velocidad de
d cizalla.
El commportamientoo de los flu uidos y, por tanto, de lo os polímeross fundidos
puede repreesentarse, a través de laa relación enntre ߬ y ߛሶ co omo curvas de flujo, o
través de laa relación enttre ߟ y ߛሶ en
n forma de cuurvas de visccosidad.
De maanera más sencilla, asumiendo compoortamiento newtoniano,
n se definirá
la viscosidaad como
ఛ
ߟൌ (5)
ఊሶ
(Comportam
miento newtooniano)
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FIGURA 5.R
Representación de curvas de flu
ujo y curvas de viscosidad.
En el iinterior de un
u molde de inyección, eel material pllástico fundiido avanza
por el efectto del husilloo que actúa como
c una boomba de pistones, y las paredes
p del
molde son fijas. No toodos los pun ntos de ese m
material se mueven
m con la misma
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velocidad, sino que aqquellos que están en conntacto con las l paredes del molde
tienen ideaalmente velocidad nula, y los máxim mos de velocidad se alcannzan en el
centro, danndo lugar a un perfil en n el frente de flujo de forma parab bólica. La
demostraciión de estoss términos queda fueraa de la inteención de este e texto,
pudiendo cconsultarla ell lector en la bibliografía de referenciia.
FIGU
URA 6. Perfil de
e avance del polímero por el intterior del molde, flujo de Poiseu
uille.
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FIGURA 7.
7 Equilibrio de fuerzas en un ellemento delgado de flujo.
)FL]DOOD Ȁሺʹ ߨ ݎ ܮ ߬௭ ሻȀାοο െȀሺʹ ߨ ݎ ܮ ߬௭ ሻȀ
Ȁ (9)
Si, en la expresión de la variaciión de cantiddad movimieento del caud
dal másico,
se asume qque el fluido es incompreesible y el caaudal que enttra y sale es constante,
este términno desaparecee.
Al exttender la exppresión entree sus límites en donde r varía entre 0 y R y z
varía entre 0 y L se llegga a la expressión
ο
߬௭ = r (10)
ଶ
߬௭ =ߟ ߛ
ߛሶ (11)
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଼ఎ
ο ൌ ܳ (12)
గோర
P = presióón
= viscossidad del fluiido
L = longittud del conduucto
R = radio del conductoo
Q = caudaal impulsadoo
FIG
GURA 8. Expressión de caída de
e presión para cconductos de se
ección rectangullar.
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߬ ൌ ߟሺܶǡ ߛሶ ሻߛሶ (13)
FIG
GURA 9. Curva
as que representan distintos com
mportamientos no Newtonianos.
La inm
mensa mayorría de los teermoplásticoss fundidos tienen compo ortamiento
pseudoplásstico, debidoo a la estructtura de sus caadenas, con entrecruzam mientos etc.
Tal como se muestraa en la grááfica, su faccilidad de fluir f o visccosidad es
dependientte del caudaal. A valoress bajos de ߛߛሶ presenta una u viscosidaad Ko casi
constante. EEs la zona I en la que podría decirse que el modelo es casi Neewtoniano.
A mayor caaudal, las caddenas se orieentan en direección del flu
ujo, se desenrollan y se
rompen faccilitándolo. Es
E la zona II en la que el comportamiiento es pseu udoplástico
y en la quee tienen lugaar los procesoos de transfoormación conn rangos desde valores
desde 10 hhasta 100 s-1 para caland drados, pasanndo por valo ores cercanos a 103 s-1
para algunnos procesos de extrusió ón, y lleganddo a valores de hasta 10 05 s-1 para
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FIGUR
RA 10. Evolución
n típica de la vis
scosidad de los plásticos con la
a velocidad de cizalla.
c
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La visccosidad de un
u pseudopláástico, como se observa en e la figura, disminuye
con la veloocidad de corrte del processo. En los prrocesos de faabricación dee piezas de
plástico a ppartir de políímeros fundiidos, la velo cidad de corrte varía basttante. Esto
significa qque la viscossidad, calcullada para unn proceso a baja velocid dad, no es
aplicable a procesos doonde el fluido se mueva a alta velociidad, dado qu ue el error
puede ser ggrande
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Para comprender cómo hacer una buenaa aproximacción a este comporta-
miento no lineal, se describe, a continuaciónn, la sistem mática de en nsayo para
determinar la viscosidaad por diferen
ntes normativvas como la ASTM D38 835 – 08.
FIG
GURA 12. Los re
eómetros se utilizan para obten
ner la viscosida
ad de un polímero.
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FIGURA 14.
1 Esquema de
el aparato utiliza
ado para obtene
er el MFI.
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5.4.2. Detterminacióón de las cu
urvas de vi scosidad con reómetrro
capilar
En este
e caso, taambién se
debe caleentar el mateerial colo-
cado en ell cilindro dell reómetro
hasta queq se fu unda. A
diferenciaa que en el caso
c ante-
rior, en veez de colocaar un peso,
se programan variaas veloci-
dades de avance de un pistón
que hará pasar el maaterial por
el capilar (figura 15).
El reómetro
r medirá
m la
caída de presión
p del material
m al
pasar porr el capilar según las
velocidaddes programaadas. Con
las caídaas de presión y las
velocidaddes del pistón,
p y
FIGURA
A 15. Detalle esq
quemático del capilar de un
reómetro.
mediante ajuste matem mático, se
obtendrá lal función dee la visco-
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ܳ ൌ Ɏ ଶ·v (14)
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ସொ
ସ
ߛ
ሶ ൌ (15)
గ య
గோ
ୖ ο୮
ο
߬௪ ൌ · (16)
ଶ
FIGU
URA 16. Curvass de viscosidad de distintos ma
ateriales a difere
entes temperaturas.
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5.4.2.1. Differencia entrre viscosidad
d aparente y vviscosidad reeal en polímeeros
fundidos.
߬௭ =ߟ ߛሶ (111)
FIGURA 17
7. Curva de visc
cosidad obtenida
a con un reóme
etro capilar.
La diferencia
entre un perfil de
velocidadees de un
fluido New wtoniano y
el perfil dee un fluido
pseudoplásstico se ve
en la siguiente
figura 18. Obsérvese
la difereencia del
valor de laa velocidad
de cizallaa en un
FIGURA 18 8. Diferencia de perfil de velocidades d
de un fluido mismo pun nto.
Newtoniano y de otro que no
n lo es.
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entre los límites 0 y R para el radio y 0 y L para la longitud del tubo, se llega a la
expresión:
ோο
߬ൌ (20)
ଶ
ଵ ߜ ߛܽ
ߛሶ = ߛሶ ܽ ൬͵ ൰ (21)
ସ ߜ ߬ܽ
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Como es lógico, el e problema en e esta exprresión es cóm mo obtener ele valor de
«m» para ccada fundidoo a diferentess temperaturaas y para disstintos valorees de ߛሶ . El
valor del exxponente «m m» se obtienee a partir de lla gráfica de la representaación de la
cizalla aparrente tal com
mo se ve en laa figura 19:
En el caso de d los
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FIG
GURA 20. Rep presentación de e la tensión de cizalla en
fun
nción de la veloccidad de cizalla.
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FIGUR
RA 22. Curvas de
d viscosidad y de flujo para un
n PC, una PA 66
6 y un PP con talco.
t
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Figura 24.
2 Expresiones
s de cálculo parra sección recta
angular.
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Y = A1 + A2 X + A3 Z + A4 X2 + A5 X Z + A6 Z2 (24)
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Para poder obtener las constantes, se partió de datos obtenidos de diferentes
fuentes: datos de fabricantes, bases de datos del VRIWZDUH de análisis y ensayos en
reómetro capilar y utilizando el programa Visdat de Moldflow de ajuste
matemático para este último caso.
En la tabla siguiente se recogen las constantes obtenidas para la
representación de las curvas que se muestran en la figura 25.
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FIGUR
RA 28. Molde esspiral.
longituud del canal 1335 mm
espesoor del canal 1, 2 o 3 mm
anchurra del canal 20 mm
m
volumeen del canal m3 (2 mm)
53,252 cm
volumen ded la mazarota 2,1611 cm3
volumen tootal de la espiral m3 (2 mm)
55,413 cm
TABLA 5. Dattos geométricoss de la espiral
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La parrte plana está graduada conc marcas cada medio centímetro, las cuales
facilitan la obtención dee la longitud
d de las espiraales inyectad
das.
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la segundaa fase deben estar puestoos a cero (preesiones remaanencia=0,
cambio de presión rem manencia=0 y tiempo de remanencia=0
r 0).
f) En el mennú «velocidaad inyecciónn» se pueden n programar diferentes
etapas de velocidad.
v Como
C el canaal espiral sollo tiene un espesor,
e no
es necesarrio adaptar laa velocidad dde la inyeccción. Así, se elige para
cada etapaa la misma veelocidad. Coon ello, se prretende que el e perfil de
velocidad sea constantee durante todda la inyecció ón.
En la imaggen 30, se mu uestra un grráfico tipo a obtener en la máquina
de inyeccióón, en el cuaal se presentaa un perfil dee velocidad constante
c y
la curva dee presión hid
dráulica que ddebe ser lineal.
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Figu
ura 30. Velocida
ad y presión hid
dráulica durante la inyección.
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FIGUR
RA 31. Curvas de longitud de es
spiral de espeso
or 2 mm a temp
peratura determinada.
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FIGU
URA 32. La pressión en máxima en el punto de llenado y nula en
e el frente de flujo.
f
6LDXXPHQWD« ODDSUHVLyQGHLQ\HFFFLyQ«
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Si aum
menta el cauddal, la presióón de inyeccción aumentaará dado quee, según la
expresión dde Hagen-Pooiseuille, el caudal y la caaída de presión en un can nal circular
son directaamente propoorcionales. La
L temperaturra es un térm mino que no aparece
a en
la ecuaciónn, pero estáá directamen nte relacionaado con la viscosidad
v que
q sí que
aparece y qque es, al igual que el caaudal, directtamente prop porcional a la caída de
presión. Coomo un aum mento de la temperaturaa significa una u disminucción de la
viscosidad,, como ya se ha visto o en apartaados anteriorres, este au umento de
temperaturaa se traduce en una disminución de laa presión de inyección.
En cuaanto al espessor, ya se ha visto que ess un término que en la eccuación de
Hagen-Poisseuille va ellevado a la cuarta,
c por loo que su inffluencia en la caída de
presión es fuerte. Al seer la geometrría y la caídaa de presión términos
t inv
versamente
proporcionnales, un aummento de esp pesor significca una disminución en la caída de
presión. Poor último, y también en cuanto a geoometría, la longitud de flujof es un
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parámetro ddirectamentee proporcional a la caída de presión, por lo que un aumento
de longitudd de flujo suppone un aummento en la prresión de iny yección.
En cassos de presioones elevadaas, debido a que el materrial seleccion nado tiene
viscosidad alta, y cuaando se tienen geometríías de espessores finos que q no se
pueden varriar, uno de los
l parámetro os a tocar paara bajar la presión
p de iny
yección es
la longitud de flujo. Estto se consiguue añadiendoo más puntoss de entrada ala molde y
repartiendoo esa longitudd de flujo en
ntre las distinntas entradas haciéndolo más
m corto.
F
FIGURA 33. Esq
quema de una ccámara caliente.
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Todoss los datos sons conocid dos menos laa viscosidad d del materiaal en esos
tramos. Parra ello se calculará la velocidad de cizzalla en cadaa uno de ellos. Se parte
del caudal de fundido inyectado por p la máquiina que en este e caso es de 17637
mm3/s y se aplicará la expresión
e de velocidad dee cizalla: 4QQ/SR3
Caída de
presión en el
Caída de
Q R 6KHDUUDWWH Viscosidaad L interior de la
Tramo presión
((mm3/s) (mm
m) (1/s) (Pa*s) (mm) cámara (4
(bar)
cavidades)
(bar)
1 17637 4.775 209.53
2 44409.25 3 207.93
3 44409.25 2.5 359.30
4 44409.25 1.445 1841.50
0
TABLLA DE CÁLCUL
LO 1.
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Caída de
presión en el
Caída de
Q R 6KHDUUDWH Viscosidad L interior de la
Tramo presión
(mm3/s) (mm) (1/s) (Pa*s) (mm) cámara (4
(bar)
cavidades)
(bar)
1 17637 4.75 209.53 300
2 4409.25 3 207.93 300
3 4409.25 2.5 359.30 230
4 4409.25 1.45 1841.50 100
TABLA DE CÁLCULO 2.
Caída de
presión en el
Caída de
Q R 6KHDUUDWH Viscosidad L interior de la
Tramo presión
(mm3/s) (mm) (1/s) (Pa*s) (mm) cámara (4
(bar)
cavidades)
(bar)
1 17637 4.75 209.53 300 55.48 14.49
2 4409.25 3 207.93 300 56.56 23.21
3 4409.25 2.5 359.30 230 67 43.72
4 4409.25 1.45 1841.50 100 9.5 23.81
TABLA DE CÁLCULO 3.
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Caída de
presión en el
Caída de
Q R 6KHDUUDWH Viscosidad L interior de la
Tramo presión
(mm3/s) (mm) (1/s) (Pa*s) (mm) cámara (4
(bar)
cavidades)
(bar)
1 17637 4.75 209.53 300 55.48 14.49
2 4409.25 3 207.93 300 56.56 23.21
105.23
3 4409.25 2.5 359.30 230 67 43.72
4 4409.25 1.45 1841.50 100 9.5 23.81
TABLA DE CÁLCULO 4.
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FIGURA 36. Distribución de
e presiones ob a inyección de un cubo de
btenidas con M oldflow para la
basura en PP
P.
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Ahora se quiere veer cómo inflluye la tempperatura de in nyección en la presión
de llenadoo de un molde. Se ha visto en lass implicacio ones prácticaas que un
aumento dde temperattura implicaa una menoor presión de inyección, como
consecuenccia de una menor
m viscosiddad del mateerial (figura 37).
3
FIGURA
A 37. Curvas de viscosidad reales, cada una de
e ellas obtenida
a para una deterrminada
temperatura.
FIGURA 3
38. Distribución de presiones obtenidas con M
Moldflow para la inyección de un
n cubo de
basura en PE a una temperatura mayor ((comparar con figura
f 35).
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6. Idenntificacióón de maateriales plástico
os
6.1. Intrroducciónn
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Pirólisis
Comportaamiento a laa llama
A lo largo del capítulo, se s van a ddescribir vaarios proced dimientos
sencillos qque permittan al final de la lectuura ser cappaces de hacer
h una
primera iddentificacióón de los materiales
m pllásticos valliéndose de pruebas
muy simples de laborratorio y de sensorialees como son n los que se muestran
en la siguiiente figura.
6.2.1. Sollubilidad
La sollubilidad deppende de la estructura qu química y, enn cierta med
dida, de su
peso moleccular.
El procceso que se sigue
s es el siiguiente: se aañaden aprox
ximadamentee 0.1 gr de
la muestra finamente dividida
d en un
u tubo de eensayo con 5-105 ml de disolvente.
d
Transcurriddas unas horas se agita y se observ rva el posiblle hinchamieento de la
muestra. A veces, será necesario caalentar ligeraamente en un n baño de agu
ua y agitar
constantem
mente.
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La tabla 1 muestra información acerca de la solubilidad de diferentes
materiales plásticos.
Polibuteno - 1 p - xileno*
acetona, dietiléter,
Polietileno triclorobenceno*
alcoholes bajo peso molecular
Ppolipropileno isotact. decano*, decalina*
hidrocarburos
Polipropileno atáctico acetato de etilo, propanol
acetato de isoamilo
Polibutadieno hidrocarburos alifáticos y acetona, dietiléter alcoholes
Poliisopropeno aromáticos bajo peso molecular
benceno, tolueno, cloroformo, alcoholes bajo peso molecular,
Poliestireno
ciclohexanona, acetato de butilo dietileter
tetrahidrofurano,
Policloruro de vinilo metanol, acetona, heptano
ciclohexanona, metiletilcetona
ciclohexanona, hidrocarburos alifáticos,
Polifluoruro de vinilo
dimetilformamida metanol
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6.2.2. Densidad
La densidad se obtiene mediante la utilización de un picnómetro midiendo la
cantidad de líquido desplazado, o mediante medidas de flotación, en el caso de
plásticos en forma granular o en polvo.
Para ello, se pesa el picnómetro vacío (m1), se introduce una cierta cantidad
de polímero y se pesa de nuevo (m2), entonces se enrasa el volumen restante con
un líquido de densidad conocida (r) y se pesa de nuevo (m3). Se retira el
polímero y se enrasa con el líquido de densidad conocida para hacer la última
pesada (m4).
Masa de polímero = m2 – m1
Volumen de polímero (el del líquido que desaloja) = (m4 – m3 + m2 – m1)/r.
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6.2.3. Fusión
En cuanto a fusión, los polímeros amorfos, al ser calentados, comienzan a
reblandecerse hasta que en un cierto intervalo de temperaturas característico
comienzan a fluir. Para los polímeros cristalinos, los intervalos de fusión son más
estrechos. Si el calentamiento prosigue, se obtiene la descomposición.
Los materiales termoestables y elastómeros se descomponen antes de
fluir. Este tipo de comportamiento puede servir de pauta para identificar a un
termoestable curado.
El proceso para el experimento es el siguiente: en una platina de
calentamiento se establece, con ayuda de resistencias, un gradiente lineal de
temperaturas, normalmente de 50 a 250 ºC. La muestra se deposita directamente
sobre la platina dividida lo más finamente que sea posible. La posición que ocupe
el límite entre el material en forma de polvo sólido y el material fundido informa
de la temperatura de reblandecimiento sin más que leer su distancia a los dos
extremos de la plancha y establecer la proporcionalidad entre distancia y
diferencia de temperaturas
Las tablas 3 y 4 dividen los plásticos en las dos grandes familias, amorfos y
semicristalinos, dando valores genéricos de las temperaturas de fusión.
Poliestireno PS 130-160
Poliestireno impacto SB 130-160
Acrilonotrilo-estireno SAN 140-170
Acetato de celulosa CA 130-170
Policarbonato PC 220-260
Polimetil metacrilato PMMA 150-180
Cloruro de polivinilo (rígido) PVC 130-160
Tabla 3. Temperaturas de fusión de plásticos amorfas más conocidas
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$PRUIR
Ps Transparente
Abs Opaco
San Transparente
Pmma Transparente
Pc Transparente
Pvc Generalmente opaco
TABLA 5. Grado de transparencia de plásticos amorfos.
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6HPLFULVWDOLQR
PELD Traslúcido
PEHD Menos traslúcido que PELD
PP Opaco, a veces traslúcido
PA Opaco
POM Opaco
TABLA 6. Grado de transparencia de plásticos amorfos.
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Vicat (visto en el capítulo 1 de este libro) o la obtención de la Dureza Brinell con
un durómetro.
La tabla 7 indica la flexibilidad y la resistencia al rayado de los
principales plásticos.
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Para realizar este ensayo, se coloca sobre una llama tenue una pequeña
muestra del material plástico utilizando unas pinzas.
Se observará cuidadosamente y en el siguiente orden:
Ͳ Facilidad o dificultad de ignición o encendido.
Ͳ Si la llama es o no Autoextinguible.
Ͳ El carácter de la llama; esto incluye los colores, si la llama produce
un recubrimiento de tipo carbonizado. Los bordes de la llama.
Ͳ El comportamiento físico de la muestra, esto es, si se hincha,
reblandece, funde, se hace carbón realmente y si deja algún tipo de
residuo y el color del mismo.
Ͳ El olor de cualquier tipo de humos o de vapores que se puedan
desprender.
En el siguiente apartado, se verán las características de identificación de los
polímeros más cotidianos.
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6.6. Desscripción del ensay
yo de llam
ma para lo
os polímeros
más communes
6.6.1. PEH
HD (Poliettileno)
Es un mmaterial traslúcido.
Cuanddo se realizza el ensayo de
exposición a la llama arde
a casi sin humo,
de color bllanco, y no se autoextin ngue al
retirar la llama. La L llama es de
combustiónn azulada o blanco-azzulada.
Arde comoo una vela, con c un lento o goteo
incandescente. Ademáss, queda un residuo
r
muy redondeado y abuultado con un na zona
ennegrecidda (degradadda) y otraa zona
transparentte de materiaal que ha fu undido.
El humo hhuele a cera cuando
c la llaama se
apaga (figuura 2). FIG
GURA 2. Llama azulada casi bla
anca. No se
En cuaanto a flexibbilidad y durreza, el prod
duce humo.
PEHD (Altta densidad) es flexible, blando
y de tacto ceroso, mienntras que el PELD
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6.6.2. PP (Polipropiileno)
Es un mmaterial genneralmente op paco.
Cuanddo se realizza el ensayo de
exposición a la llama, arde
a casi sin humo,
de color bblanco, y unau vez retirrada la
llama se autoextinguue lentamente. La
llama es azzulada o am marilla blanqu uecina.
Cae un graan goteo incaandescente, incluso
i
caen hilos gruesos de material
m ardiendo y
hace hilos blandos al estirar lo fu undido.
Huele a ceera y aceite quemado
q y aparece
a
una regiónn transparennte correspon ndiente
al material fundido (figgura 3).
Es un material ríggido y, a la vez,
v de FIG
GURA 3. Llam ma azulada o amarillo-
tacto blanddo. blan
nquecina. No se
e autoextingue y se genera
pocco humo blanco.
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6.6.3. AB
BS (copolím
mero de Accrilonitrilo Butadieno
o Estireno)
Es un mmaterial opaaco.
Cuanddo se realiza el ensayo laa
llama ardee como la goma, con n
mucho huumo y hollíín, con unaa
llama carracterística alargada y
regular, dee color am marillo-rojizo.
Sigue ardieendo al retirrar la llama.
Es muy combustiblee (una vezz
comienza a arder, resuulta difícil dee
apagar), coon olor a gomma quemada.
El residuo en la probetta queda con n
agujeros y grietas y con hollín n
(figura 4).
Es unn material flexible
f pero
o FIGURA 4. Llama alargad
da y amarillo-ro
ojiza. Humo
abundante y negro.
quebradizoo, plegado blanquecino
b ,
duro.
6.6.4. PS (Poliestireeno)
Es traansparente. Cuando see
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6.6.5. SA
AN (Estirenno-acrilonittrilo)
El SAAN es un plástico
p tran
ns-
parente quue cuando see le realiza el
ensayo de exposición a la llama ard de
bien conn llama amarilla-rojiz
a za
brillante y que siguee ardiendo al
retirar la llama. Ardde con hum mo
negro densso y deja hoollín y huele a
azúcar queemado al ardder. El residu uo
de la varillla queda cristalizado y coon
burbujas, como espuma y
ennegreciddo (figura 6).
Es unn material flexible pero
quebradizoo, plegado blanquecin no, FIGURA 6. Llama amarillo rojiza brilla
ante. Humo
negro den
nso que deja ho
ollín.
duro.
6.6.6. PA
A (Poliamidda)
Se tratta de un plásttico opaco.
Es un material quue arde mal y
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6.6.7. PM
MMA (Polim
metilmetaccrilato o m
metacrilato)
Es un material trannsparente quue,
cuando se ensaya ante la llama ard de
poco conn llama bllanquecina y
azulada en la base, sin crepitar y co
on
muy poco o nada de humo.h Huele a
pescado poodrido y siguue ardiendo al
retirar la llama. Crepita. El residuuo
de la probbeta queda con burbujaas,
como esppuma (figuura 8). El E
metacrilatoo es rígido, poco
p resisten
nte
y duro.
6.6.8. PC
C (Policarboonato)
Materiial amorfo que, por lo
tanto, se mu
muestra transpparente.
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6.6.9. PV
VC (Cloruroo de polivin
nilo)
Es un mmaterial opaaco.
Cuanddo se realizaa el ensayo de d
exposición a la llama arde con un na
llama carracterística de contorn no
verde que se autoextinngue al retirrar
la llama. T
Tiene un olorr característicco
muy irritannte debido ala cloro. Ard de
con humo blancuzco (figura 10). Es E
rígido y duuro.
6.6.10. PO
OM (Poliacetal)
Materiial opaco al a que no es
recomendaable hacerle el ensayo de d
exposición a la llamaa por resulttar
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6.6.11. SA
AN+PC
Se tratta de un EOHQQG transparente,
dado que los dos maateriales quee lo
componen son de naturraleza amorfaa.
Arde gracias a la presencia de
SAN, por llo que la forrma de arderr es
la de este m
material: llam
ma amarilla, con
humo densso y negro. La L zona quem ma-
da queda ccon hollín, y con burbu ujas
debido a lla presencia de PC (fig gura
12). Es rígiido, duro.
FIGUR
RA 12. Llama amarilla con hummo denso y
ue deja hollín.
negro qu
6.6.12. PP
P+EPDM
Se tratta también ded un EOHQG,, en
este caso oopaco en el que
q la formaa de
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6.7. Otros materiales
,QIODPDELOLGDG $VSHFWRGHOODPD 2ORUGHYDSRUHV 0DWHULDO
---- ---- Siliconas
Politetrafluoroetileno
No arden ---- Picante (ác. Fluorhídrico)
Politrifluorcloroetilen
---- ---- Poliimidas
Luminosa, humos negros Fenol, formaldehído Resinas fenólicas
Amoniaco, aminas,
Difíciles de Amarilla luminosa Amino resinas
formaldehído
encender,
autoextinguibles Policloruro de vinilo, policloruro
al retirar la llama Borde verde Ac. Clorhídrico
de vinilideno
Amarilla, humo gris ---- Caucho de silicona
Amarilla Fenol, papel Estratificados de
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Azul poco
POM Semicristalino Opaco Duro Rígido --- Irritante
visible
Amarilla- Bolígrafo
SAN+PC Amorfo Transparente (*) Duro Rígido Negro
Rojo quemado
Cera y
PP+EPDM Semicristalino Opaco Blando Flexible Azul Blanco
goma
PP+20 %
Semicristalino Opaco Blando Rígido Azul Blanco Cera
talco
TABLA 10. Resumen de características principales para la identificación de materiales mediante
observación y ensayos simples.
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7. Guíaa de moldeo de materiale
m es plásticcos
7.1. Intrroducciónn
En estee capítulo see expondrán algunos de llos parámetrros más impo ortantes de
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FIGURA
A 3. a) Secador. b) Esquema de un ventilado
or típico.
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MATERIAL TIEMP
PO (HORAS) TEMPE
ERATURA (ºC)
PS 1–3 60 – 80
ABS 4 70 – 80
PA 16 80
8 – 100
PC 8 100
1 – 120
PP ----- -----
PBT 3–4 120
PET 3–4 130
TA
ABLA 1. Paráme
etros orientativos
s para algunos materiales que precisan secad
do.
7.2.2. Tollva
La tolva de la máquina es el embudo ppor el cual se s vierte el material
m en
granza paraa que vaya enntrando en el cilindro de plastificacióón, y vaya sieendo
preparado ppara inyectaar. La tolva puede
p
ir refrigerada o calefacttada dependiiendo
del materiaal que se vayya a inyectarr, con
el objetivo de mantenerr el material tal y
como ha qquedado desspués de la fase
previa de ppreparación.
Esta consideraciónn de refrigerrar es
especialmeente indicadaa en el engaanche
con la cám mara de plasttificación. Enn ese
cuello, si no se tienee la temperratura FIGURRA 4. Esquem ma de circuito
os de refri-
adecuada, eel material see aglomera y for- geracción en tolva.
ma una maasa que evita la alimentacción al husilloo.
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FIGURA 5
5. Tolva a) Vissta desde fuera.. b) Vista del a
acceso de granz
za desde tolva a husillo.
7.3. Conntrapresióón
Una veez el husillo ha comenzado a girar, deebido a la fo orma de torniillo sin fin,
traslada el m
material desde la tolva hasta
h la punteera. La presió
ón en la zonaa delantera
de la cám mara aumentta porque, al a ir introduuciendo matterial en un n volumen
indeformabble, la presióón en este voolumen crecce. Piénsese en la ley dee los gases
perfectos PP·V=n·R·T. Al aumentaar n (númeroo de moldess o cantidad de masa)
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FIGURA 6. E En la máquina se tienen pres sión hidráulica, aplicada en A mediante aceite, y presión
específica sob
bre el plástico, medida
m en C.
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La conntrapresión, tal
t y como ya y se ha vistoo en el capíttulo 4 de estee libro, es
la presión qque actúa soobre el cilinddro para conttrolar el retro
oceso del huusillo en la
fase de carrga del mateerial. Obsérv vese que la aacción del maaterial se conntrapone a
la contrapreesión ejercidda por el pistó
ón hidráulicoo de inyeccióón.
Es decir, el husiillo retroced derá, pero nno lo hará libremente porque la
contrapresiión se lo dificculta.
Tenienndo en cuennta este conccepto, y quee las fuerzas actuantes se calculan
mediante el producto de d presión po or superficie, se puede cooncluir que, debido
d a la
relación dee las áreas dee husillo y pistón
p (aproxximadamentee, el área del husillo es
unas 10 veeces el área del
d pistón), lal presión esppecífica es aproximadam
a mente unas
10 veces laa presión hidrráulica.
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3KLGUiXOLFD
K EDUl3HVSHHFtILFD EDU 0SD
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Si en lla puntera se tienen presiones relativaamente altas,, la calidad del
d fundido
es mejor y se tiene unaa mayor hom mogeneidad que, sobre to odo, mejora la calidad
final de lass piezas cuaando se han añadido collorantes o cu ualquier tipo de carga.
Como conntrapartida, se tiene maayores desggastes de hu usillo en ell caso de
materiales viscosos como PC o ABS, y el antteriormente mencionado o babeo en
materiales fluidos comoo la PA.
Los valores norm males de con ntrapresión estarán com mprendidos entree 3-15
bares.
FIG
GURA 8. Husillo
o en forma de to
ornillo sin fin de ntro de cámara de plastificació
ón.
FIGUR
RA 9. Esquema de
d las diferentess zonas de un husillo.
h
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FIGURA
A 10. Sección transversal del h usillo de plastifiicación.
FIG
GURA 11. Relacción entre veloc
cidad de giro y vvelocidad tange
encial en el husillo.
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ଶగ
Y Z
5ൌ ܴ
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FIGURA 12
2. Velocidad perriférica de husill o en función de
el diámetro.
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FIGURA 13. E El husillo tiene velocidad tange el eje de giro y crece hasta v=Zr en puntos
encial nula en e
de su periferia
a.
ABS 1,200E+04
POM 4,000E+04
HDPE 6,500E+04
LDPE 4,000E+04
PA 6 1,000E+05
PA 66 1,000E+05
PA 12 1,000E+05
PC 4,000E+04
PEI 4,000E+04
PMMA 2,100E+04
Polyester 4,000E+04
PP 2,400E+04
PPE(PPO)) 5,000E+04
PPS 2,300E+04
PS 4,000E+04
PVC 3,200E+04
SAN 3,800E+04
T
TABLA 2. Valore
es máximos de velocidad de ciizalla para distin
ntos materiales.
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Estas velocidades máximas están
e relacio nadas con losl valores límites de
cizalla dell material considerand do la holguura entre husilloh y cámara de
plastificaciión como el volumen en donde se prroduce la deegradación. La L holgura
entre la caabeza de la rosca
r y la cáámara de plaastificación puede estim marse en la
milésima ddel diámetro del
d husillo (11/1000· D)
Según lo enunciaddo, cuando se s inyectan m materiales seensibles a la velocidad
de cizalla, se debe proggramar veloccidad de plasttificación baaja para que el
e material
no se degrrade, mientraas que, cuan ndo se inyecctan materialles fluidos, se pueden
programar velocidades de plastificaación altas, ppara reducir tiempos de ciiclo.
9HORFLGDGHVGHSODVWLILFDFLyQ%$
$-$6 9HORFLLGDGHVGHSODVWLILFDFLyQ$/7$6
PP PA(6 &/& 12) 1
P
PMMA PEHD
ABS PS
POM PPO/PPS S
PVC
TABLA 3. Cla
asificación de materiales
m segúún puedan sopoortar velocidade es de plastifica
ación bajas o
altas.
7.5. Tem
mperaturaa en la cám
mara, tiem
mpo de reesidencia,
tiempos muertos
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Una veez visto con un poco de detalle lo quue es un husiillo, se da paaso en este
apartado a la cámara dee plastificaciión. Esta cammisa o cilindrro es el alojaamiento en
el que se enncuentra enhhebrado el hu
usillo. A lo laargo de la cáámara, hay un na serie de
resistenciass térmicas que por conducción trransmiten caalor a la cáámara. Se
programan con el objettivo de ir callentando la ccámara y, asíí, ayudar en el proceso
de plastificcación para que
q el plástico o llegue funddido a la punntera a una teemperatura
prevista.
FIGUR
RA 14. Resisten
ncias repartidas a lo largo del husillo.
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Ante ttodo, hay quue saber quee se debe prrogramar sieempre ligeramente por
encima de la temperattura que se quiereq en caada zona, poorque el sisteema no es
ideal y hayy pérdidas de d calor. Si se quisiera eel plástico a 220 ºC en una zona,
habría que programar, por ejemplo, 230 ºC. L La temperatuura objetivo debería
d ser
la que propporciona un ciclo corto y por lo tantto, lo normaal sería siemp pre la más
baja dentroo del rango. No obstantee, hay una laarga casuístiica para quee no sea al
final así.
Unn ejemplo gennérico podríaa ser el siguiiente: para in
nyectar polippropileno a
240 ºC, sinn que el perfifil de temperaatura tuvieraa cambios bruuscos sería T1=200ºC,
T
T2=220 ºC C, T3=240 ºC C. Un perfil de temperatturas no adeccuado podríaa provocar
problemas de cambio de d color y de pérdida de ppropiedades mecánicas.
m
De todas maneeras, los perffiles de tempperatura no siempre
s tieneen por qué
seguir este patrón, sinoo que depend derá mucho taambién de laa cantidad dee masa que
se deba m moldear en cada
c inyectad
da y de la capacidad de d plastificacción de la
máquina. M Más adelantee se presentarán ejemploss de situacio ones particulaares. Todo
ello conllevva a que, cuaando se prepara el materiial para inyectar un mold de, en cada
ciclo el m material perm manece un tiempo denttro del cilin ndro esperan ndo a ser
introducidoo en el mollde. Como ya y se expusso en el cap pítulo de prropiedades
térmicas, cuuando un maaterial está sometido a teemperaturas altas,
a se ha de
d tener en
cuenta el parámetro tiem mpo para eviitar que el m
material se degrade. A con ntinuación,
se van a deefinir los tiem
mpos de resid dencia y tiemmpos muertoos, a tener en
n cuenta en
cada inyeccción.
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Durantte el ciclo de
d inyección n, el plásticoo soporta alttas temperatturas, pero
solo lo pueede hacer durrante unos seegundos (o mminutos) paraa que no degrrade.
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FIGURA
A 18. Diferentess tamaños de molde montados en una misma máquina de inyección.
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FIGURA 19
9. Número de ciclos de perman
nencia de la dossis dependiendo
o del tamaño de
e la misma.
FIGURA 20
0. Número de ciclos de perman
nencia de la dossis dependiendo
o del tamaño de
e la misma.
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En estta situaciónn, se debe destacar
d quee el perfil de temperaaturas está
programadoo a la inverssa (figura 21), siendo la rresistencia con
c la temperratura más
alta la quee se encuenttra junto a la tolva, y no cerca dee la puntera. Se corre
entonces ell riesgo que, durante cuaalquier tiemppo muerto, ell calor de la resistencia
r
1 llegue haasta la tolva fundiendo el e material qque se encueentra en la entrada
e del
cilindro de plastificacióón cegándolaa.
La connclusión es clara:
c Se debbe escoger bbien la máqu uina, ya que se pueden
plantear prroblemas dee degradació ón si se quiiere inyectarr piezas peq queñas en
máquinas ggrandes, y see plantean pro oblemas de fformación dee bola de funndido en la
tolva si se quieren inyyectar piezas grandes en máquinas pequeñas
p y se tiene un
tiempo mueerto.
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FIGURA 2
21. Programació
ón de temperatu
ura de una mism
ma máquina seg
gún del tamaño de dosis.
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muestra la evolución de d la presión a lo largoo del ciclo. Durante el tiempo de
llenado, la presión de inyección
i vaa creciendo hhasta llegar a un máximo o necesario
para llenarr la pieza. Al no ser alcaanzada la preesión límite,, la máquinaa realiza el
llenado en base al programa de velo ocidad de inyyección que se ha introdu ucido en el
control. Enn el momennto que term mina la fase de llenado,, comienza la l fase de
compactaciión en la quue entra en ju uego la presiión de mantenimiento prrogramada
para esta innyectada. En la gráfica dee la figura 222, se muestraa que la presiión en esta
fase es un porcentaje de la presió ón máxima aalcanzada en n el llenado,, y que se
mantiene constante durrante todo el tiempo de coompactación n.
FIGU
URA 22. Gráfica
a de presión en un ciclo en el qque no se alcanz
za la presión lím
mite.
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como el poolicarbonato, o acabados brillantes enn piezas de ABS,
A se conssiguen con
molde calieente, en tornoo a 60 u 80 ºC.
º
Por taanto, se debee buscar unaa temperaturra de moldee óptima que ayude a
evacuar el calor, sin innfluir en una correcta innyección y/o
o un correcto acabado
superficial..
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8. Proppiedades y guía de
d moldeeo de loss plástico
os más
utilizzados
8.1. Intrroducciónn
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FIGURA 1. Esq
quema en que se mostrará guía
a de moldeo de cada material.
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(buena resistencia a hidrocarburos). La concentración de acrilonotrilo
es normalmente de un 30 %, cantidades superiores van en detrimento
de la procesabilidad del material.
Ͳ La transformación de este material es bastante más delicada que la
del poliestireno, PS por el efecto del grupo acrilonitrilo que exhibe
una baja estabilidad térmica.
Ͳ Material resistente a un amplio rango de disolventes por la alta
polaridad del grupo nitrilo que contiene en su estructura.
Ͳ Resistente a las grasas, aceites y alcoholes, pero no a las acetonas,
solventes clorados y estéres.
Ͳ Comparado con el poliestireno (PS), es más rígido y presenta un
punto de reblandecimiento mayor (aproximadamente 20 ºC más).
Ͳ Su resistencia al impacto es comparable al Poliestireno de Alto
Impacto (HIPS), pero con la ventaja de que es transparente.
Ͳ Se pueden obtener acabados superficiales de tipo espejo si el proceso
de moldeo se ha realizado correctamente.
8.2.4. Propiedades
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&RSROtPHURHVWLUHQRDFULORQRWULOR6$1
7HPSHUDWXUDWUDQVLFLyQYtWUHD7J& 115
7HPSHUDWXUDIXVLyQFULVWDOLQD7P& ----
7HPSHUDWXUDIOH[LyQ+'7 90-105
03D&
7HPSHUDWXUDUHVLVWHQFLDFRQWLQXD& 80-95
&RQWUDFFLyQ 0.2-0.7
'HQVLGDGJFF 1.08
&DUJDV\UHIXHU]RV Coloración: Fácil coloración y colores vivos
Estabilizantes a la luz U.V como:
x Pigmentos: negro de carbono, óxidos de hierro
x Absorbentes de U.V.: hidroxifenonas
x Quenchers de estados excitados: complejos
orgánicos de níquel
x Recogedores de radicales libres: piperidinos,
HALS
Antiestáticos: fosfatos orgánicos, aminas y ésteres de
polioles
Fibra de vidrio: mejora rigidez y tenacidad, pérdida de
transparencia del material
9HQWDMDV Buena resistencia al choque y al rayado
Buena estabilidad dimensional
'HVYHQWDMDV Difícil de soldar
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)
)-&DVWDQ\\$0DUWtQHH]-$tVD
$SOLFDFLRQHV Reflectores
Telefonía
Electrodommésticos línea blan
nca
Radio y TVV
Juguetes
Menaje
3URGXFWRUHV\P
PDUFDV BASF: Luraan DOOW: Tyril
MONSANT TO: Lustran
TABLA 1. Propiedadess SAN.
FIGURA 2. a)
a Portafiltros de
e una cafetera. b) Pieza cajon
nera nevera.
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
8.2.6. Guuía de molddeo para iny
yección
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FIGURA 3. Esquema
E guía m
moldeo SAN.
8.3. Poliicloruro de
d vinilo, PVC
8.3.1. Moonómeros que
q constitu
uyen el coppolímero
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)-&DVWDQ\$0DUWtQH]-$tVD
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'LVHxR\GHVDUUROORGHFRPSRQHQWHVGHSOiVWLFRLQ\HFWDGRV,HOPDWHULDO
anticorrosivos (nitruración hasta obtener dureza de 67 Rockwell C) y molde de
acero inoxidable.
8.3.4. Propiedades
39&UtJLGR 39&IOH[LEOH
7HPSHUDWXUDGHIOXLGLILFDFLyQ& 160-170 140 - 170
7HPSHUDWXUDWUDQVLFLyQYtWUHD7J& 75-105 -40
7HPSHUDWXUDGHIOH[LyQ+'703D& 60-70 ----
7HPSHUDWXUDGHUHVLVWHQFLDHQFRQWLQXR& 10-70 -35 - +70
&RQWUDFFLyQ 0.1 - 0.5 0.8 - 3
&RQGXFWLYLGDGWpUPLFD:PÂ. 0.16 0.16
'HQVLGDGJFF 1.38 1.3 - 1.7
&DUJDV\UHIXHU]RV x Tiza: carga hasta un 50 %, mejora el carácter
aislante
x Kaolín: mejora la resistencia al rayado
x Trióxido de antimonio: 5 al 10 %, mejora la
inflamabilidad del PVC flexible
9HQWDMDV Buena rigidez hasta los Utilizable a bajas temperaturas
70 ºC
Buena estabilidad
dimensional
Autoextinguible
Uso alimentario
Buena resistencia química
'HVYHQWDMDV Frágil a baja temperatura Resistencia química menor
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)
)-&DVWDQ\\$0DUWtQHH]-$tVD
FIGURA 4.
4 a) Teja y acce
esorio de tuberíía. b) Tapa de
e canalón.
FIGURA 5. Esquema
E guía m
moldeo PVC.
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'LVHxR\GHVDUUROORGHFRPSRQHQWHVGHSOiVWLFRLQ\HFWDGRV,HOPDWHULDO
8.4. Poliestireno no modificado, GPPS
8.4.1. Monómeros que constituyen el copolímero
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)-&DVWDQ\$0DUWtQH]-$tVD
8.4.4. Propiedades
3ROLHVWLUHQRQRPRGLILFDGR*336
7HPSHUDWXUDIXVLyQFULVWDOLQD7P& ----
7HPSHUDWXUDWUDQVLFLyQYtWUHD7J& 90
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
Juguetes
Suelas de zzapatos
3URGXFWRUHV\P
PDUFDV DOW: Styrron
BASF: Polyystyrol
TABLA 3.
3 Propiedades GPPS.
FIGURA 6. Carcassas.
FIGURA 7. Esquema
E guía m
moldeo PS.
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)-&DVWDQ\$0DUWtQH]-$tVD
8.5. Policarbonato
8.5.1. Estructura molecular del monómero
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'LVHxR\GHVDUUROORGHFRPSRQHQWHVGHSOiVWLFRLQ\HFWDGRV,HOPDWHULDO
Ͳ El rango de temperaturas de inyección es amplio, entre 260 y 320 ºC.
Ͳ Inyección capilar y submarina posible si el diámetro de entrada es
mayor de 1.5 mm.
Ͳ Generalmente, este material requiere un tratamiento previo de
desecado a 120 ºC durante 5 horas.
Ͳ Es ventajoso que las tolvas de las máquinas de inyectar tengan
calefacción en la tapadera.
Ͳ El tratamiento previo no es necesario si la máquina de inyectar
dispone de cilindro con zona de desgasificación.
Ͳ La velocidad de inyección ha de ser rápida y la temperatura de molde
alta si se desea calidad superficial, sobre todo en tipos reforzados.
Ͳ En caso de interrumpir la producción, la temperatura del cilindro se
bajará a 160 ºC-180 ºC.
8.5.4. Propiedades
3&WUDQVSDUHQWH 3ROLFDUERQDWR3&IY
7HPSHUDWXUDGHWUDQVLFLyQYtWUHD7J& 150 150
7HPSHUDWXUDGHIXVLyQFULVWDOLQD7P& ----- -----
7HPSHUDWXUDGHIOH[LyQ+'703D& 125 - 140 145 - 150
7HPSHUDWXUDGHUHVLVWHQFLDHQFRQWLQXR& 110 - 125 120 - 130
&RQGXFWLYLGDGWpUPLFD:PÂ. 0.20 0.21
&RQWUDFFLyQ 0.4 - 0.6 0.2 - 0.3
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)
)-&DVWDQ\\$0DUWtQHH]-$tVD
F
FIGURA 8. a) Fa
aro de coche. b) elementos ó
ópticos para led
ds y electrónica.
FIGURA 9. Esquema
E guía m
moldeo PC.
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'LVHxR\GHVDUUROORGHFRPSRQHQWHVGHSOiVWLFRLQ\HFWDGRV,HOPDWHULDO
8.6. Poliamidas
8.6.1. Estructuras moleculares de los monómeros
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3523,('$'(6 6LDXPHQWDHOFRQWHQLGRGHDJXD
Módulo de elasticidad Disminuye
Tensión de estiraje Disminuye
Resistencia al impacto Aumenta
Alargamiento a la rotura Aumenta
Aislamiento eléctrico Disminuye
TABLA 5. Esquema en que se mostrará guía de moldeo de cada material
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)-&DVWDQ\$0DUWtQH]-$tVD
8.6.4 Propiedades
3$ 3$ 3$ 3$ 3$ 3$
7J& 50-60 30 55 --- --- ---
7P& 218-220 183-187 176-180 250-260 210-220 208-216
7 GH IOH[LyQ +'7 65-95 50-60 50-60 85-110 50 -60 150-160
03D&
7 GH UHVLVWHQFLD HQ 95-110 65 80-110 120-160 80-120 ---
FRQWLQXR&
&RQGXFWLYLGDG 0.24 0.29 0.35 0.25 0.21 0.22
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
WpUPLFD:P..
&RQWUDFFLyQ 1.2 0.7-2 1.5-1.8 1.5 --- 1.5
'HQVLGDGJFFF 1.13-1..15 1.04 1.01 1.14 1.09 ---
$EVRUFLyQ GHH DJXD 1.3-1.99 0.23 0.25 1.5 0.4 1.5
KRUDV
&DUJDV\UHIXHHU]RV Mejoraar la resistencia a los agentes atmoosféricos con agen ntes anti-U.V.
Mejoraar las propiedadess de frotamiento: MoS2, grafito, ettc.
Mejoraar las propiedadess mecánicas por rrefuerzo con fibrra de vidrio corta as hasta un 30
% en peso
p
9HQWDMDV Buen comportamiento
c a tracción, fatiga, frotamiento y ressistencia a la abra
asión
Buena resistencia químiica
Autoexxtingible, buena resistencia térmicaa
Buen aislante
a eléctrico
'HVYHQWDMDV Baja reesistencia en aguaa hirviendo rica enn oxígeno
Puesta punto del materiial complicado poor la necesidad de secado de la grranza antes de
ser trannsformado y un estrecho rango de fusión
Las proopiedades se ven alteradas por los ambientes húmedos
$SOLFDFLRQHV Engrannajes, cojinetes, bielas
Carcasas de aparatos eleectrodomésticos y electromecánicos
Soportees de bobinas
Interrupptores de corrienttes
Materiaal médico
Unionees flexibles entre cabinas de camioones y remolques
Revestimientos de proteección
Equipaamiento de autom móviles
3URGXFWRUHVP
PDUFDV BASF: Ultramid ATO OCHEM: Orgamiid
BAYER AG: Durethan CIBA A-GEIGY: Veraffil
DUPON NT: Zytel, Minlo on HOE ECHST: Celstran
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FIGU
URA 10. a) Brazzo articulación re
etrovisor. b) P
Pieza de motor ambos
a en PA + GF.
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
8.7. Poliietileno
8.7.1. Esttructura moolecular deel monómerro
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)
)-&DVWDQ\\$0DUWtQHH]-$tVD
orientadas en el sentido
o del esfuerzoo.
Ͳ Un aumentto de la densiidad y una reeducción dell MFI (PHOWIIORZLQGH[)
en estos materiales, produce loos siguientees efectos sobre las
propiedadees característiicas de los m
mismos:
3523
3,('$'(6 $XPHQWR
WRGHODGHQVLGDG 5HGXFFFLyQGHO0),
/'33(+'3(
Tensiónn de estiraje Aummenta mucho Aumenta
Móódulo E Aummenta mucho Aumenta
Dureza (presión de bola) A
Aumenta Aumenta un poco
Temperaatura de fusión A
Aumenta Casi no cambia
Temp. máxima
m de uso A
Aumenta Aumenta un poco
Resistenccia al impacto A
Aumenta Aumeenta mucho
Hincchamiento Dismminuye poco Disminuye poco
Permmeabilidad D
Disminuye Disminuye poco
Tensoofisuración A
Aumenta Disminuye
Trannsparencia D
Disminuye Noo cambia
F
Fluidez D
Disminuye Dismin
nuye mucho
TABLA 7. Esquema en que q se mostrará
á guía de molde eo de cada mateerial
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'LVHxR\GHVDUUROORGHFRPSRQHQWHVGHSOiVWLFRLQ\HFWDGRV,HOPDWHULDO
Ͳ La naturaleza parafínica de los polietilenos (especialmente los
polietilenos de alta densidad) genera unas propiedades de frotamiento
buenas.
Ͳ Presentan una buena estabilidad química, siendo totalmente
insolubles a temperaturas inferiores a 60 ºC.
Ͳ Son inertes a los ácidos, bases, soluciones alcalinas y agua, pero no
son resistentes a las sustancias hidrocarbonadas.
Ͳ Son reconocidos por su aplicabilidad como contenedores
alimentarios.
Ͳ Sensibles a la acción de los rayos U.V. en presencia de oxígeno
pudiéndose paliar este efecto adicionando negro de carbono (2-3 %)
pero coloreando al material inevitablemente.
Ͳ Excelentes aislantes eléctricos.
Ͳ El pegado de estos materiales es muy difícil, pero la unión por
soldadura puede realizarse por los diferentes métodos conocidos: IR,
contacto, ultrasonidos, etc.
8.7.4. Propiedades
/'3( +'3(
7HPSIXVLyQFULVWDOLQD7P& 110-120 130
7HPSWUDQVLFLyQYtWUHD7J& -110 -110
7HPSIOH[LyQ+'703D& 35-40 40-50
7HPSUHVLVWHQFLDHQFRQWLQXR& 60 100
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)
)-&DVWDQ\\$0DUWtQHH]-$tVD
BP: Rigidex
R
BASF F: Lupolen
DOW W: Dowlex
TABLA A 8. Propiedade es PE.
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
8.7.6. Guuía de molddeo para la inyección..
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8.8. Poliipropilenoo
8.8.1. Esttructura moolecular deel monómerro
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)-&DVWDQ\$0DUWtQH]-$tVD
8.8.4. Propiedades
3ROLSURSLOHQR33
7HPSHUDWXUDIXVLyQFULVWDOLQD7P& 168-169
7HPSHUDWXUDWUDQVLFLyQYtWUHD7J& -10
7HPSHUDWXUDGHIOH[LyQ+'7 50-70
03D&
7HPSHUDWXUDUHVLVWHQFLDFRQWLQXD& 95
&RQGXFWLYLGDGWpUPLFD:PÂ. 0.15
&RQWUDFFLyQ 1-2.5
7DVDGHFULVWDOLQLGDG 60
'HQVLGDGJFF 0.90-0.91
&DUJDVUHIXHU]RV\DGLWLYRV PP cargado con talco o mica (20-40 %)
PP cargado con fibra de vidrio (hasta un 30 %) mejorando las
propiedades mecánicas
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
9HQWDMDV Mejor
M resistenciaa mecánica que los l polietilenos: módulo más
elevado,
e por tantoo, más rígido
Excelentes
E propieedades de fatiga a flexión
Buena
B resistencia a la temperatura
No
N se produce fisuuración bajo carg ga
Calidad
C alimentarria
Buena
B inercia quím mica
'HVYHQWDMDV Sensible
S a los rayoos U.V. en presenncia de oxígeno
Pegado
P imposiblee
Soldadura
S mediannte alta frecuenciaa imposible
$SOLFDFLRQHV Films
F para embalaaje alimentario
Cuerpos
C rígido paara contenedores líquidos
l (botellass)
Tuberías
T para circculación de agua
Piezas
P industrialess:
x Bandas dde protección laterales para automó óviles
x Interioress de lavavajillas
x Baterías
x Menaje
x Envases
x Carcasas de electrodoméssticos
3URGXFWRUHV\P
PDUFDV BASF:
B Lupolen
HIMONT:
H Mobleen
HOECHST:
H Hostaalen
TABLA
A 9. Propiedade es PP.
FIGUR
RA 17. a) Carros de supermerccado. b) Ventilador.
F
FIGURA 18. a) Tapones.
T b) B
Botes y menaje.
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)
)-&DVWDQ\\$0DUWtQHH]-$tVD
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'LVHxR\GHVDUUROORGHFRPSRQHQWHVGHSOiVWLFRLQ\HFWDGRV,HOPDWHULDO
Ͳ La transformación de este material por extrusión e inyección es
difícil debido a su alta viscosidad en estado fundido, lo que obliga a
mayores potencias en máquina que las necesarias para otros
termoplásticos.
Ͳ Buena resistencia al envejecimiento por acción de la luz.
8.9.4. Propiedades
3ROLPHWDFULODWR300$
7HPSHUDWXUDWUDQVLFLyQYtWUHD7J& 110-135
7HPSHUDWXUDIXVLyQFULVWDOLQD7P& ----
7HPSHUDWXUDIOH[LyQ+'703D& 80-105
7HPSHUDWXUDGHUHVLVWHQFLDHQFRQWLQXR& 85
&RQGXFWLYLGDGWpUPLFD:PÂ. 0.19
&RQWUDFFLyQ 0.4-0.7
'HQVLGDGJFF 1.18
7UDQVPLVLyQGHOX] 92
&DUJDV\UHIXHU]RV No es cargado para conservar su transparencia
9HQWDMDV Transparencia excepcional
Buena resistencia a la luz U.V.
Superficies brillantes
Facilidad de pegado
'HVYHQWDMDV Frágil y fácilmente rayado
Resistencia a la temperatura limitada: 80 ºC
Resistencia química baja
Agrietamiento bajo carga
$SOLFDFLRQHV Láminas para ventanas y vitrinas
Gafas y lentes para fotografía
Paneles de control
Muebles modernos, decoración
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3URGXFWRUHV\P
PDUFDV ICI: Diabbon
MONTED DISON: Vedril
ELF: Altutuglas
TABLA 10. Propiedadess PMMA.
FIGUR
RA 20. a) Interm
mitentes de vehícculo. b) Lumiinaria.
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'LVHxR\GHVDUUROORGHFRPSRQHQWHVGHSOiVWLFRLQ\HFWDGRV,HOPDWHULDO
8.10. Poliestireno de alto impacto, HIPS
8.10.1. Estructura molecular
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8.10.4. Prropiedadess
3ROLHVWLUHQRGHDOWRLPSSDFWR+,36
7HPSHUDWWXUDIXVLyQFULVWDOOLQD7P& ------
7HPSHUDWWXUDWUDQVLFLyQYttWUHD7J& 900
7HPSHUDWWXUDIOH[LyQ+'7703D& 755-80
7HPSHUDWWXUDUHVLVWHQFLDHQFRQWLQXR& 600-80
&RQGXFWLYYLGDGWpUPLFD::PÂ. 0.116
&RQWUDFFLLyQ 0.22-0.6
'HQVLGDGGJFF 1.004
7UDQVPLVLLyQGHOX] ------
&DUJDV\UHIXHU]RV Cooloración: fácil y colores vivos
Esstabilización a la luz U.V.
Anntiestáticos
9HQWDMDV Meejor resistencia al
a choque que el poliestireno,
p PS
oG GPPS
'HVYHQWDMMDV Meenos rígido que ele poliestireno
Diifícil de soldar
Oppaco
$SOLFDFLRRQHV Arrmarios de baño
Coontrapuertas de reefrigeradores y co
ongeladores
Jug
uguetes
Maaquetas
TVV y radio
3URGXFWRUUHV\PDUFDV BA ASF: Polystyrol
DO OW: Styron
AT TO-Chimie: Lacq qrène
TABLA 11.1 Propiedadess HIPS.
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8.10.5. A
Algunos ejem
mplos de piezas
p inyeectadas en HIPS.
H
FIGURA 22. Recoge-grasa
R p
para jamones.
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
8.10.6. G
Guía de molldeo para laa inyecciónn
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8.11.4. Propiedades
$%6
7HPSHUDWXUDIXVLyQFULVWDOLQD7P& -----
7HPSHUDWXUDWUDQVLFLyQYtWUHD7J& 105 - 115
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
8.11.5. A
Algunos ejeemplos de piezas
p inyeectadas en ABS
FIGURA 24. a) Marco electrodoméstico. b) C
Consola automó
óvil (ABS+PC).
8.11.6. G
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8.12.4. Propiedades
320 320IY
7HPSIXVLyQFULVWDOLQD7P& 175 164 - 167
7HPSWUDQVLFLyQYtWUHD7J& -50 ---
7HPSGHIOH[LyQ+'703D& 120 - 135 160
7HPSUHVLVWHQFLDFRQWLQXD& 85 95
&RQGXFWLYLGDGWpUPLFD:PÂ. 0.31 0.41
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'LVHxR\GHHVDUUROORGHFRPSRQHQWHHVGHSOiVWLFRRLQ\HFWDGRV,HOPDWHUULDO
&RQWUDFFLyQ
2 0.4 - 2
'HQVLGDGJ&& & 1.41 1.56
&DUJDVUHIXHU]]RV Cargaa con fibra de viddrio (hasta un 30 %)
%
Estabbilizadores de rayoos U.V
Tiza, S2Mb
9HQWDMDV Excellentes propiedadees mecánicas: mó ódulo elástico elev
vado y buena
resisteencia a fatiga
Buena estabilidad quuímica frente a aceites
a y lubricantes (interés
especcial para piezas m mecánicas)
Buena estabilidad dim mensional
'HVYHQWDMDV Sensible a la acción dee los rayos U.V. (protección
( indisp
pensable)
Elevaado índice de cont ntracción
De usso no alimentario
Sensible a ácidos oxiddantes y bases fueertes
$SOLFDFLRQHV Numeerosas aplicacionnes mecánicas: engranajes,
e ruedas dentadas,
discos, tornillos, etc.
Carcaasas de aparatos eelectrodomésticoss
Bomb bas, flotadores ppara indicadores de gasolina, carcasas de
válvuulas
Racorr para sistemas neeumáticos
Fijaciiones de esquí
Bastiddores de bicicletaa
3URGXFWRUHV\P
PDUFDV BASF F: Ultraform
HOEC CHST: Vetamal
DUPO ONT: Delrin
TABLA 13. Propiedadess POM.
8.12.5. A
Algunos ejem
mplos de piezas
p inyeectadas en POM
P
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8.12.6. G
Guía de molldeo para laa inyecciónn
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'LVHxR\GHVDUUROORGHFRPSRQHQWHVGHSOiVWLFRLQ\HFWDGRV,HOPDWHULDO
Ͳ Ofrece una buena resistencia química a los aceites, grasas, soluciones
orgánicas, soluciones de sales minerales e hidrocarburos aromáticos
y alifáticos.
Ͳ Su resistencia al vapor de agua, ácidos y bases fuertes es limitada.
Ͳ Es un material con buenas propiedades eléctricas que permanecen
inalterables en un amplio rango de temperaturas.
Ͳ El polietilentereftalato más amorfo ofrece una contracción
postmoldeo limitado a un 1 %.
Ͳ El pegado de este material es difícil pero permite la soldadura por
ultrasonidos y por fusión.
8.13.4. Propiedades
3(73$PRUIR 3(736HPLFULVWDOLQR
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7HPSIXVLyQFULVWDOLQD7P& 80 60
7HPSWUDQVLFLyQYtWUHD7J& 73 73
7HPSIOH[LyQ+'703D& 50 - 60 85
7HPSUHVLVWHQFLDFRQWLQXD& 70 100
&RQGXFWLYLGDGWpUPLFD:PÂ. 0.29 ---
&RQWUDFFLyQ 0.1 1-2
'HQVLGDGJFF 1.30 - 1.34 1.39
ËQGLFHGHUHIUDFFLyQ 1.64 ---
&DUJDV\UHIXHU]RV Para su utilización en el exterior deberán adicionarse agentes anti-U.V. Se
comercializa también cargado con fibra de vidrio (30%).
9HQWDMDV Transparente Mejor resistencia mecánica que el
Buenas propiedades químicas y de estructura amorfa
eléctricas
Módulos elevados a 20 ºC
Buen comportamiento frente a
frotamiento
'HVYHQWDMDV Rápida absorción de humedad que Difícil de cristalizar, velocidad
perjudica el proceso de moldeado lenta y elevadas temperaturas lo
Baja temperatura de transición vítrea que implica una baja productividad
limitando su resistencia Opaco
termomecánica
$SOLFDFLRQHV Fabricación de preformas para Hilos: Dracon, Tergal, Polyester
estirado (hilos textiles) o para tejidos
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8.13.5. A
Algunos ejem
mplos de piezas
p inyeectadas en PET
P
FIGURA 28. Preformas para bo
otella de soplado
o.
8.13.6. G
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Índice
7
Agradecimientos……………………………………………………………
9
Prólogo………………………………………………………………………
1. MATERIALES PLÁSTICOS. GENERALIDADES, ESTRUCTURA Y
SU COMPORTAMIENTO FRENTE A LA TEMPERATURA………….. 11
Fco. Javier Castany, Arantza Martínez, Jorge Aísa, Jesús Fuentelsaz
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ËQGLFH
ciclo de inyección……………………………………………
2.4.2. Calor específico……………………………………...……. 55
2.5. Cómo influyen las propiedades térmicas en el procesado de
materiales plásticos…………………………………………..……… 59
2.5.1. Difusividad térmica…………………………………..…... 61
2.5.2. Tiempo de refrigeración……………………………..…… 62
3. DIAGRAMA PVT E IMPLICACIONES EN LA CONTRACCIÓN DE
LAS PIEZAS PLÁSTICAS……………………………………………….. 65
Fco. Javier Castany, Arantza Martínez, Jorge Aísa, Daniel Mercado
3.1. Introducción……………………………………………………… 65
3.2. Densidad y volumen específico…………………………………. 65
3.2.1. Concepto de densidad y volumen específico……………… 65
3.2.2. Rigidez comparada de materiales plásticos……………...... 67
3.2.3. Variaciones del volumen específico con la temperatura….. 69
3.2.4. Variaciones del volumen específico con la presión……….. 70
3.3. Presión de trabajo en el proceso de inyección…………...………. 71
3.4. Representación gráfica: diagrama PvT……………………..…… 74
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ËQGLFH
4.1. Introducción……………………………………………………. 81
4.2. Fases de un ciclo de inyección…………………………………. 81
4.3. Fases de un ciclo de inyección…………………………………. 83
4.4. Dosificación, plastificación o carga……………………………. 85
4.5. Fase de llenado o primera fase…………………………………. 88
4.6. Fase de compactación o mantenimiento……………………….. 91
4.7. Fase de solidificación y enfriamiento………………………….. 93
4.8. Resumen de parámetros y su relación con las curvas PvT…….. 94
4.9. Representación del ciclo de inyección sobre el diagrama PvT… 95
4.9.1. Dosificación……………………………………………... 95
4.9.2. Llenado volumétrico…………………………………….. 96
4.9.3. Fase de compactación…………………………………… 97
4.9.4. Fase de enfriamiento…………………………………….. 99
4.10. Influencia de los parámetros de inyección sobre la contracción
de pieza……….……………………………………………………..... 100
4.10.1. Aumento de la temperatura de inyección……………..… 101
4.10.2. Variación del tiempo de inyección…………………..….. 101
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ËQGLFH
UTILIZADOS…………………………….……………………………….. 181
Fco. Javier Castany, Arantza Martínez, Jorge Aísa, Jesús Fuentelsaz
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