Introducción



En el siguiente trabajo a presentar trataremos el tema de los plastico, Los cuales son empleado en nuestra vida cotidiana, ha sustituido partes metalicas en la industria automotriz, se usa en la construcción, en empaques, electrodomésticos , Donde También podremos ver sus métodos de elaboración , con los objetivos. de ampliar nuestros conocimientos sobre estos y sus uso. y determinadas propiedades. los cuales en determinadas situaciones de la practicas de diversas ingenerias tendremos que elegir materiales para la construcciones de algunas piezas o soporte de alguna fuerza.





























Los polímeros



Los polímeros, que abarcan materiales tan diversos como son: los plasticos, el hule o caucho y los adhesivos, son moléculas organicas gigantes en cadena, con peso moleculares desde 10,000 hasta 1, 000,000g/mol. La polimerización es el proceso mediante el cual las mas moléculas mas pequeñas se unen para crear estas moléculas gigantes. Los polímeros se utilizan en un numero sorprendente de aplicaciones, incluyendo juguetes, aparatos domésticos, elementos estructurales y decorativos, recubrimiento, pinturas, adhesivos, llantas del automóvil, espumas y empaques. Los polímeros son con frecuencia usados como fibras y como matriz en compuesto.

Los polímeros comerciales o estandar son materiales ligeros resistentes a la corrosión, de baja resistencia y rigidez, y no son adecuados para uso de altas temperaturas. Sin embargo, son relativamente económicos y facilmente conformarles e una diversidad deformas, desde bolas de plasticos a engranajes metalicos y tinas de baño. Los polímeros ingeniarles estan diseñado para dar una mejor resistencia o mejor rendimiento temperaturas elevadas. Estos últimos se producen en cantidades relativamente pequeñas debido a su costo. Algunos de estos ingenieriles pueden funcionar a temperaturas tan altas como 350c; otros en forma de fibras. Tienen resistencias superiores a la del acero.



Los plasticos.



Por el término plastico se puede entender algo que es dúctil, blando, facil de moldear. Lo cual proviene de PLASTIKOS palabra griega que significa susceptible de ser modelado o moldeado. Y es una sustancia o compuesto de la familia de los polímeros de composición sintética de estructura macromolecular que puedes ser moldeada con calor y presión. En la categoría de los plasticos se incluye, posiblemente, el mayor número de materiales poliméricos diferentes. Se clasifican como plasticos el polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo, poliestireno, fluorocarbonos, epoxis, fenolicos, poliésteres. Los plasticos tienen una amplia variedad de combinaciones de propiedades. Por lo que algunos son muy duros y fragiles; otros son flexibles y presentan tanto elasticidad como plasticidad al estar sometidos a un esfuerzo y a veces, experimentan gran deformación antes de la rotura.







Origen del plastico




El primer plastico se origina como resultado de un concurso realizado en 1860, cuando el fabricante Estadounidense de bolas de billar Phelan and Collander ofreció una recompensa de 10.000 dólares a quien consiguiera un sustituto aceptable del marfil natural, destinado a la fabricación de bolas de billar. Una de laspersonas que compitieron fue el inventor norteamericano Wesley Hyatt, quien desarrolló un método de procesamiento a presión de la piroxilina, un nitrato de celulosa de baja nitración tratado previamente con alcanfor y una cantidad mínima de disolvente de alcohol. Si bien Hyatt no ganó el premio, su producto, patentado con el nombre de celuloide, se utilizó para fabricar diferentes objetos detallados a continuación. El celuloide tuvo un notable éxito comercial a pesar de ser inflamable y de su deterioro al exponerlo a la luz.

El celuloide se fabricaba disolviendo celulosa, un hidrato de carbono obtenido de las plantas, en una solución de alcanfor y etanol. Con él se empezaron a fabricar distintos objetos como mangos de cuchillo, armazones de lentes y película cinematografica. Sin éste, no hubiera podido iniciarse la industria cinematografica a fines del siglo XIX. Puede ser ablandado repetidamente y moldeado de nuevo mediante calor, por lo que recibe el calificativo de termoplastico.

En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland (1863−1944) sintetizó un
Polímero de interés comercial, a partir de moléculas de fenol y formaldehído. Este producto podía moldearse a medida que se formaba y resultaba duro al solidificar. No conducía la electricidad, era resistente al agua y los disolventes, pero facilmente mecanizable. Se lo bautizó con el nombre de baquelita (o bakelita), el primer plastico totalmente sintético de la historia.










Tipos de plasticos

Según la forma de sus macromoléculas
Puedes darse el caso de que se encuentren desordenadas, entrelazadas como un fieltro. Es lo que se llama el estado amorfo. Los plasticosamorfos son vítreos, transparentes y generalmente fragiles.

Pueden estar alineadas, en claro paralelismo, como las cerillas en su caja. Pero no se sitúan así en toda su longitud, sino entramos muy pequeños, que reciben el nombre de cristalinas. Los cuales son translucidos u opacos, pero mas resistente al calor que los amorfos.

Los plasticos con macromoléculas lineales o ramificadas, pero no entrelazadas pueden ser moldeados de manera reversible. Por acción del calor, se reblandecen para adoptar la forma que se les quiera dar. Son los termoplasticos.

Los plasticos con macromoléculas tridimensionalmente reticuladas (entrelazadas) no pueden ser moldeados de manera reversible. Conocidos como termoendurecidos.

Cuando las macromoléculas forman una red de malla abierta, los plasticos resultantes son elasticos como la goma. Se les llama elastómeros.



Termoplasticos

Son polímeros (lineales, ramificados o no), que de manera reiterativa se pueden reblandecer (plastificar) por la acción del calor y endurecer al enfriarse. Pueden llegar a fundirse sin que tenga lugar su descomposición química siempre que no se alcance una determinada temperatura.

Acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS): los cuales poseen gran resistencia y tenacidad; resistente a la distorsión térmica; buenas propiedad eléctricas; inflamable y solubles en disolvente organicos. Los que se aplican en recubrimiento de interiores de frigoritificos; cortacéspedes y equipo de jardinería, juguetes y dispositivos de seguridad de carreteras.

Acrílicos (poli (metacrilato de metilo)): poseen extraordinaria transmisión de la luz y resistencia a la degradación ambiental. Los que se aplican en lentes,ventanas de avión material para dibujar, letreros de interiores.

Fluorocarbonos (PTFE_TFE): químicamente inertes en la mayorías de los ambientes; excelentes propiedades eléctricas; bajo coeficientes de fricción; se pueden utilizar hasta los 260c; nula o despreciable fluencia a temperatura ambiente. Utilizados en aislamientos anticorrosivos, tuberías y valvulas químicamente resistentes, cojinetes, recubrimiento antiadherentes, componentes eléctricos expuesto a alta temperaturas.

Nilones: buena resistencia mecanica y a la abrasión y tenacidad bajo coeficiente de fricción absorbente del agua y otros líquidos. Usados en cojinetes, engranajes, levas, palancas, y recubrimientos de alambres y cables.

Policarbonatos: dimensionalmente estables; baja absorción del agua; transparencia; gran resistencia al impacto y ductilidad; extraordinaria resistencia química. Utilizados en cascos de seguridad, lentes, globos de alumbrado, bases para películas fotograficas.

Polietileno: resistencia a la distorsión térmica y eléctricamente aislantes; blandos y bajo coeficiente de fricción; baja resistencia mecanica y poca resistencia a la degradación ambiental. Usados en la elaboración de botellas flexibles, juguetes, vasos, carcasas de pilas, cubiteras, laminas de embalaje.

Polipropileno: resistencia a la distorsión térmica; excelentes propiedades eléctricas y resistencia a la fatiga; químicamente inertes; relativamente barato; poca resistencia a la radiación ultravioleta. Utilizados en botellas esterilisables. Laminas para embalaje, televisores, maletas.

Poliestiestireno: excelentes propiedades eléctricas y claridad óptica; buena estabilidad térmica y dimensional;relativamente económico. Usados en tejados, electrodomésticos, carcasas de pilas, juguetes, paneles de alumbrado domésticos.

Vinilos: materiales para aplicaciones generales y económicas; ordinariamente rígidos pero con plastificantes se vuelve flexible; a menudo copolimerizado; susceptible a la distorsión térmica. Utilizados en recubrimientos de suelos tuberías, recubrimientos aislantes de hilos electrónicos, magas de riego, disco fonograficos.

Poliéster (PET): una de las películas plasticas mas blandas; excelente resistencia a la fatiga; a la torsión; a la húmedas; a los acidos; a los aceites; ya los disolventes. Utilizados e cintas magnetofónicas, paños, encordelado de neumaticos.


Polímeros Termoestables

Estos son también llamados duromeros o duroplastos. Son aquellas materias polimericas que por la acción del calor o mediante endurecedores apropiados, endurecen de forma irrevertible y al fundirse se descomponen químicamente. Estan formados por macromoléculas reticuladas en el espacio, que en el proceso de endurecimiento, o de curado, se reticulan mas estrechamente.

Fenolicos: Excelente estabilidad térmica hasta los 150c; susceptible de formar material compuestos con mucha resinas, material de relleno. Utilizados en carcasas de motores, teléfonos, distribuidores de automóvil, accesorios eléctricos.

Epoxis: excelente combinación de propiedades mecanicas y de resistencia a la corrosión; dimensionalmente estables; buena adherencia; relativamente barato y buenas propiedades eléctricas. Utilizados en enchufes, adhesivos, recubrimientos, protectores, laminas reforzadas con fibra de vidrio.

Poliésteres: excelente propiedades eléctricas y barato; se puedeutilizar a temperaturas ambiente o elevada; se suele reforzar con fibras. Cascos, barcos pequeños, paneles de automóvil, sillas, ventiladores

Siliconas: excelentes propiedades eléctricas químicamente inerte, pero atacable por el vapor; extraordinariamente resistente al calor relativamente económico.













Método de Elaboración

Método o Modelo: es el procedimiento mas común para conformar los polímeros plasticos. Las técnicas de modelos son: por compresiones, por transferencia, por soplado, por inyección y por extrusión. Mediantes temperaturas y presión a fluir dentro del molde. A llenarlo y adoptar su forma.

Modelo por compresión y por transferencia: en el modelo por compresión, una cantidad adecuada de mezcla de polímeros aditivas se coloca entres las piezas superior e inferior del molde. Ambas pieza del molde se calientan pero solo una se desplaza. El borde se cierra y el calor y la presión aplicados hacen que el material plastico se convierta en viscoso y adquiera la forma del molde. Antes del moldeo. La materia prima se puede mezclar y prensar en fría en forma de un disco denominado preforma. El precalentamiento de la preforma reduce el tiempo y la presión del moldeo. Alarga la vida de los moldes y produce acabados mas uniformes en las piezas. Esta técnica de moldeo se utiliza para conformar polímeros tanto termoplasticos como termoestables; sin embargo, el modelo de termoplastico necesita mas tiempo y es mas caro.

Una variación del modelo por compresión es el modelo por transferencia. Los componentes sólidos se funden en una camara de transferencia calentada. Después el polímero fundido se inyecta dentro del molde y al aplicar presión,este se distribuye uniformemente sobre toda la superficie. Este procedimiento se utiliza para conformar polímeros termoestables y para obtener pieza de geometría compleja.

Modelo por inyección: el modelo por inyección del polímero, analogo al moldeo en coquilla de los metales, es una técnica muy utilizada para conformar material termoplastico. El cual consiste en introducir el plastico granulado dentro de un cilindro, donde se calienta , en el interior del cilindro hay un tornillo sinfín que actúa de igual manera que el embolo de una jeringuilla. Cuando el plastico se reblandece lo suficiente el tornillo sinfín lo inyecta a alta presión en el interior de un molde de acero para darle forma. El molde y el plastico inyectado se enfrían mediante unos canales interiores por los que circula agua.
Este proceso esta muy extendido, porque permite fabricar artículos moldeados de alta calidad, normalmente sin necesidad de ninguna operación posterior de acabado, incluso para pieza de forma complicados que han de estar sometidas a tolerancias dimensionales estrictas. Se aplica, sobre todo a los termoplasticos, y, en menor escala, a los elastómeros ya los termoestables.


Modelo por extrusión: consiste en moldear productos de manera continua, ya que el material es empujado por un tornillo sinfín a través de un cilindro que acaba en una boquilla, lo que produce una tira de longitud indefinida.

Cambiandola forma de la boquilla se pueden obtener barras de distintos prefines. También se emplea este procedimiento para la fabricación de tuberías, inyectando aire a presión a través de un orificio en la punta del cabezal. Regulando la presión del aire se pueden conseguir tubos dedistintos espesores.
Es un proceso continuo utilizado para la fabricación de productos semiacabados tales como perfiles, tuberías, planchas y hojas que deben someterse a acabado antes de ser puestos en servicio.

Modelo del soplado: la fabricación de cuerpos huecos presenta problema para la técnica de inyección de plasticos. Por ello, fuera de la técnica de moldeo rotacional lenta para la producción de envases y otros productos similares, se ha acudido a tecnologías multi-fase, en las que se fabrica primero un material tubular mediante extrusión o inyección y luego se modifica su forma bajo temperatura mediante la inyección de aire en un molde hueco cerrado frio, solidificandose el plastico en su forma definitiva al contacto con su paredes.





Propiedades de los plasticos.
A pesar de la gran variedad en la composición y estructura que pueden presentar los distintos plasticos, hay una serie de propiedades comunes que poseen los plasticos y que los distinguen.


Propiedades Mecanicas. Las propiedades mecanicas de los plasticos tienen una estrecha relación con la temperatura al aumentarse esta, las resistencias disminuyen.
Esto es particularmente cierto para los termoplasticos, que se reblandecen a elevadas temperaturas y se endurecen y vuelven mas rígidos al enfriarse. Cuando se emplean termoplasticos debe tenerse en cuenta las temperaturas de utilización. Aumentar la proporción de plastificante puede tener el mismo efecto que aumentar la temperatura. Los termo estable, debido a se estructura interconectada en retícula, son un poco menos afectados por los cambios de temperatura, si bien algunos pueden. Reblandecerse y endurecerse moderadamente al aumentar o disminuirtemperaturas.

Comportamiento a tracción
Diagramas de tension-deformacion
Modulo de elasticidad inicial E0 en una o dos dimensiones
Deformación remanente
Resistencia a rotura por reventón
Alargamiento rotura y de fluencia

Resistencia al corte:
Al desgarre no iniciado
Al desgarro iniciado
A la perforación brusca o lenta

Resistencia al punzamiento
Resistencia a la fatiga
Resistencia a la abrasión

Resistencia a compresión: según el tipo de plastico, la resistencia a compresión puede variar de 500 a 2500kg/cm^2

Resistencia a Tracción: en los plasticos la resistencia a tracción (varía entre 350 y 550 kg/cm^2) es muy inferior a la resistencia a compresión, aunque en algunos casos, para filamentos extruidos en frio se puede llegar a cifras del orden 4,500kg/cm^2

Deformabilidad.

Propiedades físicas
• datos físicos constantes
• peso especifico (g/cm^2)
• Dureza ( ensayo shore en los polímeros blando y en los elastómeros)
• Punto de fusión (c)
• Punto de reblandecimiento(c)
• Temperatura critica de trabajo(C)
• Coeficiente de dilatación lineal y cubica.
• Estabilidad dimensional.
• Conductividad térmica
• Absorción de agua
• entre otros.

Dureza.
Los plasticos se comportan de forma muy variable al ser sometido a en sayos en los cuales se mide la fuerza necesaria para introducir un idetador en su superficie. Para otro ensayo se utiliza caída d objetos. las comparacionesentre materiales son difíciles de hacer, pero es evidente de que los plasticos no son tan duros como el acero o el vidrio, pero mucho son mas duro que la madera, en el sentido normal a las fibras,



Térmicas


Como otras propiedades, el comportamiento térmico de los plasticos también es función de su estructura; los plasticos termofijos son quebradizos a lo largo de todo el intervalo de temperaturas, no reblandecen y no funden; un poco por debajo de su temperatura de descomposición Tz se observa una pérdida de rigidez.


Los termoplasticos se vuelven quebradizos a bajas temperaturas que son específicas para cada uno de ellos. Si las temperaturas aumentan, se produce un descenso constante del módulo de elasticidad, es decir, disminuye la rigidez.


Al aplicar calor continuo a los termoplasticos amorfos, sufren un reblandecimiento, es decir, la transición a un estado termoplastico. Di esta zona, con pequeñas fuerzas se provocan grandes deformaciones; si se sigue calentando se incrementa la movilidad térmica de las moléculas provocando que las cadenas puedan deslizarse unas frente a otras. Esta zona limita con la temperatura de descomposición.


Los termoplasticos semicristalinos poseen fragmentos amorfos (flexibles) en el intervalo de temperaturas de uso así como cristalinos (rígidos).


Al aumentar la temperatura es posible moldearlos cuando los fragmentos cristalinos alcanzan el intervalo de la temperatura de fusión. Inmediatamente sigue el estado termoplastico y al seguir aumentando la temperatura, este estado se caracteriza por la transparencia que adopta el plastico antes opaco. Esta zona limita la temperatura de descomposición del plastico.Por su misma estructura, sufren una dilatación volumétrica relativamente grande con el aumento de temperatura. En los plasticos reforzados esta dilatación es menor, y esta en función del tipo y cantidad de material de refuerzo.


Como ya se mencionó, los electrones de los plasticos carecen de movilidad, por ello, son materiales con conductividad térmica baja, siendo aislantes térmicos.





Eléctricas


Ya que los plasticos no disponen de electrones libres móviles, tienen un buen comportamiento como aislantes, es frecuente utilizarlos en la industria eléctrica y electrónica, por ejemplo, para carcasas, aislantes; enchufes, recubrimiento de cable y alambre, entre otros. Por todo esto, son importantes las siguientes propiedades eléctricas:

Resistencia Superficial
Resistencia Transversal
Propiedades Dieléctricas
Resistencia Volumétrica
Resistencia al Arco

Quimicas


En términos generales, por ser los plasticos materiales inertes (no reactivos) frente a la mayoría de las sustancias líquidas, sólidas y gaseosas comunes, muestran mejores propiedades químicas que los materiales tradicionales como papel, madera, cartón y metales, siendo superados únicamente por el vidrio.


Sin embargo, los plasticos continúan mostrando crecimientos en aplicaciones que requieren contacto con diversos tipos de solventes y materiales corrosivos, aún en los que anteriormente se utilizaba el vidrio, donde lo mas importante es seleccionar el tipo de plastico ideal, tomando en cuenta las condiciones de presión, temperatura, humedad, intemperismo y otras que puedan acelerar algún proceso de disolución o degradación.


Absorción a la humedad


Estapropiedad es distinta para los diferentes tipos de plasticos, consiste en la absorción de humedad presente en el aire o por la inmersión en agua, siendo dependiente del grado de polaridad de cada plastico. Por ejemplo, los plasticos no polares como el PE, PP, PP, PS, PTFE, absorben muy poca agua; en cambio, los plasticos polares como los Poliamidas o los Poliésteres termoplasticos, absorben gran cantidad de ella; en el caso de los dos últimos se requiere de secado antes de procesarlos y de un 'acondicionamiento'' en las piezas recién inyectadas para que alcancen un grado de humedad determinado.


En estos materiales el porcentaje de humedad afecta las propiedades finales de las piezas fabricadas.





Permeabilidad


La permeabilidad es una propiedad que tiene gran importancia en la utilización de los plasticos del sector envase, por ejemplo, en laminas, películas y botellas.


La permeabilidad frente a gases y vapor de agua es un criterio esencial para la selección del tipo de material, según el producto a envasar: alimentos, frutas frescas, bebidas carbonatadas, embutidos y otros. Ademas del tipo de plastico, la permeabilidad también depende del grosor y de la temperatura.


En la mayoría de los casos, se requiere que los materiales plasticos eviten el paso de determinados gases como el CO2, el Nos, el vapor tic agua y otros, pero también se encuentran casos en que es importante que se permita el paso de sustancias como el 02 en el caso de legumbres y carnes frías, que requieren 'respirar' para conservar uno buena apariencia.


Fricción y desgaste


El comportamiento de los plasticos ante la fricción es muy complejo, se caracteriza porla interacción de los materiales involucrado;-; en el fenómeno, la estructura superficial, el lubricante, la carga especifica y la velocidad de desplazamiento. Una aplicación típica son los rodamientos, los mas importantes estan formados por el par plastico-acero.


Un fenómeno a considerar en este caso es el desprendimiento de calor a través del elemento metalico. Por esa razón soto tienen sentido los datos de coeficientes de fricción referidos a pares de materiales específicos.


















Ventajas de los Plasticos




1. Peso: Los Plasticos pesan poco. Tienen densidades bajas, en el rango de 830 a 2500 kg/m³, estas cifras pueden variar. Para tener un punto de comparación, el acero tiene una densidad de 7900 kg/m³, y el aluminio de 2700 kg/m³.


2. Elasticidad: Soportan grandes esfuerzos sin fractura, y recobran su forma original y dimensiones cuando la fuerza es removida.


3. Resistencia a la fatiga: Soportan esfuerzos mecanicos y regresan a su posición original.


4. Bajo coeficiente de fricción: No se calientan mucho antes de la fricción, aunque. Esta propiedad puede utilizarse en baleros o engranes.


5. Aislamiento térmico: La conductividad térmica de los plasticos no es buena, por lo que pueden ser utilizados para mangos de utensilios de cocina, o en encases para transportar líquidos calientes.


6. Resistencia a la corrosión: son muy buenos para soportar a los acidos débiles, y soluciones acuosas saldas.


7. Costo: Son relativamente baratos. Tomando en cuenta el volumen, la materia prima del plastico es considerablemente mas barata que la del metal.


8. Faciles de fabricar: Requieren poca mano de obra y lapieza sale con un alto nivel de acabado cuando de elabora con método como el de inyección.


9. Absorben la vibración y el sonido.


10. una gran parte son reciclables.








Desventajas de los Plasticos

Los Plasticos como cualquier otro material tienen desventajas, pero estas limitaciones, en muchos casos, no son inconvenientes para su utilización

1. Baja resistencia a la temperatura: Muchos de los plasticos mas comunes a temperatura a 150ºC son inservibles. El uso continuo de este material a temperaturas elevadas puede causar una gran pérdida de propiedades.

2. Baja resistencia a los rayos UV: Hay plasticos que se descoloran, y degradan, con la exposición continua al sol.

3. Poca dureza superficial y resistencia a la abrasión: La mayoría de los plasticos pueden rayarse con un lapiz duro, y su resistencia a la abrasión depende de sus condiciones de uso, pero en general es muy poca.

4. inflamables: Se pueden encender con facilidad, y los gases que se desprenden llegan a ser tóxicos.

5. Expansión térmica: Son de tres a diez veces mas expandibles que los metales con el calor. Esto puede ser un problema, ya que complica el diseño de piezas que deben embonar.

6. supuestos a volverse muy rígidos a bajas temperaturas.

7. La mayoría presentan resistencia a la degradación ambiental

8. Algunos son tóxicos.












Equipos y Materiales

o Maquina inyectadora de plastico
o
o Clavo
o Plasticos en forma Granulada
o Molde
o Lentes Protectores
o Guantes

Procedimiento

o breve introducción sobre los plasticos y los métodos de elaboración proporcionado por el profesor.

o luego ubicarnos y presentar la maquina a utilizar y proceso a seguir.

o encendido de la maquina y selección del material

o colocación de un clavo en el molde y colocación de este en la maquina el cual ha de tener que ser ajustado con un tornillo de banco (prensa).

o proceder con lo inyección del plastico en el molde.

o liberar el molde y abrirlo y sacar la pieza fabricada.

























Conclusiones y Recomendaciones






Al culminar este reporte pudimos las grandes utilidades que nos ofrecen los plasticos y también conocer las diferencias de cada uno de estos, para así poder tener en cuenta cual seleccionar para un trabajo determinado. Donde también pudimos apreciar las diferentes ventajas que estos presenta cual unas de las mayores son: su bajo Precios, Bajo Peso. Ya para cualquier proyecto a trabajar donde debamos utilizar plasticos seleccionemos el mejor indicado para cuyo trabajo y la q no afecte de manera violenta nuestro medio ambiente.


















Bibliografía




Albert G.H. Diets ' Plasticos para arquitectos y constructores'. Editorial Reverte, S.A., Barcelona 1973.


CSIC. ' Ciencias y Tecnología de los materiales' revista Digital



William D. Callister, Jr., Introducción a la Ciencia e ingeniería de las materiales, editorial Reverte, S.A.