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Tecnología de polímeros

Tecnología de polímeros

Procesado y propiedades

En este texto se trata con detalle la transformación de polímeros mediante extrusión, inyección, moldeo rotacional, compresión, soplado y termoconformado. Se incluyen además una serie de temas de introducción sobre propiedades, familias de plásticos, aditivos y formulaciones, y bases del procesado desde los puntos de vista del flujo de los polímeros y transmisión de calor.

Maribel Beltrán Rico es profesora titular del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Alicante y Antonio Marcilla Gomis es catedrático del mismo Departamento. Ambos forman parte del Grupo de Procesado y Pirólisis de Polímeros de la Universidad de Alicante, que desde 1992 ha realizado numerosos proyectos públicos y privados con industrias del sector de transformación de plásticos

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  • Índice
  • Prólogo
  • Capítulo I. Estructura y propiedades de los polímeros
    • Resumen
    • 1. Polímeros de adición y de condensación
    • 2. Estructura de los polímeros
      • 2.1. Estructura química
        • 2.1.1. Tipo de átomos en la cadena principal y sustituyentes
        • 2.1.2. Uniones entre monómeros
        • 2.1.3. Peso molecular y su distribución
        • 2.1.4. Copolímeros
        • 2.1.5. Ramificaciones y entrecruzamiento
        • 2.1.6. Configuración
      • 2.2. Estructura física
        • 2.2.1. Estado amorfo y estado cristalino
        • 2.2.2. Temperatura de transición vítrea y temperatura de fusión
        • 2.2.3. Relación entre cristalinidad y comportamiento durante el procesado
    • 3. Propiedades comunes de los polímeros
    • 4. Comportamiento viscoelástico
    • 5. Comportamiento reológico de polímeros fundidos y en disolución
      • 5.1. Viscosidad en cizalla
      • 5.2. Viscosidad extensional
      • 5.3. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos
        • 5.3.1. Variación de la viscosidad con la velocidad de deformación
        • 5.3.2. Variación de la viscosidad con el tiempo de aplicación de la cizalla
        • 5.3.3. Variación de la viscosidad con la temperatura
        • 5.3.4. Variación de la viscosidad con la presión
      • 5.4. Curvas de flujo en polímeros
      • 5.5. Relación entre estructura y comportamiento durante el flujo
        • 5.5.1. Efecto del peso molecular
        • 5.5.2. Efecto de la distribución de pesos moleculares
    • 6. Propiedades mecánicas
      • 6.1. Ensayos de tracción
      • 6.2. Ensayos de flexión
      • 6.3. Ensayos de compresión
      • 6.4. Ensayos de impacto
        • 6.4.1. Ensayos tipo péndulo
        • 6.4.2. Ensayos tipo dardo
        • 6.4.3. Ensayos de impacto con equipos instrumentados
      • 6.5. Ensayos de fluencia
      • 6.6. Ensayos de relajación de esfuerzos
  • Capítulo II. Tipos de pláticos, aditivación y mezclado
    • Resumen
    • 1. Tipos de plásticos
      • 1.1. Termoplásticos
      • 1.2. Plásticos de altas prestaciones (o plásticos ingenieriles)
      • 1.3. Termoestables
      • 1.4. Elastómeros
      • 1.5. Composites
      • 1.6. Plásticos espumados
      • 1.7. Cristales líquidos
    • 2. Tipos de aditivos
      • 2.1. Plastificantes
        • 2.1.1. Teorías de la plastificación
        • 2.1.2. Modelo de Moorshead
      • 2.2. Estabilizantes
        • 2.2.1. Antioxidantes
        • 2.2.2. Estabilizantes ultravioleta
        • 2.2.3. Estabilizantes térmicos
      • 2.3. Lubricantes
        • 2.3.1. Lubricantes externos
        • 2.3.2. Lubricantes internos
      • 2.4. Cargas
      • 2.5. Retardantes de llama
      • 2.6. Agentes espumantes
      • 2.7. Modificadores de impacto
      • 2.8. Pigmentos y colorantes
    • 3. Mecanismos de mezclado
    • 4. Formulaciones básicas
    • Bibliografía recomendada
  • Capítulo III. Bases del procesado de polímeros
    • Resumen
    • 1. Principales técnicas de transformación de plásticos
      • 1.1. Extrusión
      • 1.2. Inyección
      • 1.3. Moldeo por soplado
      • 1.4. Moldeo rotacional
      • 1.5. Moldeo por compresión
      • 1.6. Termoconformado
    • 2. Operaciones unitarias en el procesado de polímeros
      • 2.1. Manejo de sólidos
      • 2.2. Calentamiento y fusión de polímeros
      • 2.3. Flujo a través de canales
      • 2.4. Solidificación o endurecimiento
        • 2.4.1. Solidificación química o física
        • 2.4.2. Enfriamiento de termoplásticos
    • Bibliografía recomendada
  • Capítulo IV. Extrusión
    • Resumen
    • 1. Introducción
    • 2. Componentes de la extrusora
      • 2.1. Tornillo de extrusión
      • 2.2. Cilindro
      • 2.3. Garganta de alimentación
      • 2.4. Tolva
      • 2.5. Plato rompedor y filtros
      • 2.6. Cabezal y boquilla
    • 3. Especificaciones de la máquina
    • 4. Descripción del funcionamiento de una extrusora
      • 4.1. Transporte de sólidos (zona de alimentación)
        • 4.1.1. Transporte de sólidos en la tolva
        • 4.1.2. Transporte de sólidos en el cilindro
      • 4.2. Fusión (zona de transición)
      • 4.3. Transporte del fundido (zona de dosificado)
      • 4.4. Mezclado
        • 4.1.4.1. Mezclador de agujas
        • 4.1.4.2. Mezclador de anillo
        • 4.1.4.3. Mezclador con vuelos desiguales
        • 4.1.4.4. Mezcladores con vuelos secundarios
      • 4.5. Desgasificado
      • 4.6. Conformado
        • 4.6.1. Tensionado
        • 4.6.2. Relajación
        • 4.6.3. Enfriamiento
    • 5. Modelado de la zona de dosificación
      • 5.1. Obtención de las ecuaciones
        • 5.1.1. Ecuaciones de velocidad
        • 5.1.2. Cálculo del caudal
      • 5.2. Influencia de variables
        • 5.2.1. Efecto de las dimensiones del tornillo
        • 5.2.2. Efecto de la viscosidad del polímero
        • 5.2.3. Efecto de las condiciones de operación
        • 5.2.4. Efecto de la restricción de la boquilla
    • 6. Líneas de extrusión
      • 6.1. Líneas de extrusión de tubos, tuberías y perfiles
      • 6.2. Líneas de mezclado
      • 6.3. Líneas de películas y láminas
        • 6.3.1. Proceso con pila de rodillos
        • 6.3.2. Proceso con sistema de rodillos fríos
        • 6.3.3. Líneas de películas sopladas
        • 6.3.4. Coextrusión
        • 6.3.5. Recubrimientos
      • 6.4. Líneas para la producción de fibras y filamentos
    • Bibliografía recomendada
  • Capítulo V. Inyección
    • Resumen
    • 1. Desarrollo y estado actual del moldeo por inyección. Evolución de las máquinas de inyección
      • 1.1. Máquinas de pistón
      • 1.2. Máquinas de pistón con preplastificación
      • 1.3. Máquinas de husillo
      • 1.4. El ciclo de inyección
    • 2. Máquinas de inyección
      • 2.1. Características básicas de las máquinas
        • 2.1.1. Capacidad de inyección
        • 2.1.2. Capacidad de plastificación
        • 2.1.3. Presión de inyección
        • 2.1.4. Velocidad de inyección
        • 2.1.5. Fuerza de cierre
      • 2.2. Variables que intervienen en el proceso
        • 2.2.1. Temperatura de inyección
        • 2.2.2. Temperatura del molde
        • 2.2.3. Presión inicial o de llenado
        • 2.2.4. Presión de mantenimiento o compactación (back pressure)
        • 2.2.5. Presión posterior o de retroceso (back pressure)
        • 2.2.6. Tiempo de llenado o de inyección inicial
        • 2.2.7. Tiempo de mantenimiento o de compactación
        • 2.2.8. Tiempo de enfriamiento
      • 2.3. Componentes de la máquina de inyección
        • 2.3.1. Unidad de inyección
        • 2.3.2. Unidad de cierre
    • 3. Moldes de inyección
    • 4. Fundamentos del moldeo por inyección
      • 4.1. Control de la temperatura en la cámara de calefacción
      • 4.2. Comportamiento del material dentro del molde
        • 4.2.1. Análisis de la etapa de llenado de la cavidad
        • 4.2.2. Análisis de la etapa de compactación
        • 4.2.3. Análisis de la etapa de enfriamiento
      • 4.3. Análisis del proceso a partir de curvas PVT
    • 5. Defectos comunes en piezas inyectadas
    • 6. Técnicas de inyección
      • 6.1. Inyección de múltiples materiales
      • 6.2. Inyección de termoestables
      • 6.3. Inyección asistida por gas
    • Bibliografía recomendada
  • Capítulo VI. Moldeo por compresión
    • Resumen
    • 1. Introducción
      • 1.1. Descripción de la técnica de moldeo por compresión
      • 1.2. Moldeo por compresión frente a moldeo por inyección
      • 1.3. Descripción de la técnica de moldeo por transferencia
    • 2. Características de los materiales para moldeo por compresión
      • 2.1. Gelificación y vitrificación de termoestables
      • 2.3. Propiedades de flujo y tiempo de curado
      • 2.4. Influencia de la temperatura y la presión
    • 3. Equipos para moldeo por compresión
      • 3.1. Preformas
      • 3.2. Precalefacción del material
      • 3.3. Moldeo por compresión totalmente automático
    • Bibliografía recomendada
  • Capítulo VII. Moldeo rotacional
    • Resumen
    • 1. Introducción
    • 2. Máquinas y moldes
      • 2.1. Máquinas
      • 2.2. Moldes
    • 3. Etapas
      • 3.1. Etapa de inducción
      • 3.2. Etapa de sinterización
      • 3.3. Etapa de Densificación
      • 3.4. Etapas de enfriamiento inicial, cristalización y enfriamiento final
    • 4. Características de los materiales para rotomoldeo
      • 4.1. Forma, tamaño y distribución de tamaños de partícula de la resina
      • 4.2. Peso molecular y distribución de pesos moleculares
      • 4.3. Cristalinidad
    • 5. Moldeo rotacional de materiales líquidos
    • 6. Innovaciones en moldeo rotacional
      • 6.1. Métodos alternativos de calefacción
      • 6.2. Presurización de moldes
    • Bibliografía recomendada
  • Capítulo VIII. Soplado de termoplásticos
    • Resumen
    • 1. Introducción
      • 1.1. Técnicas de soplado
    • 2. Proceso de extrusión-soplado
      • 2.1. Obtención del precursor
      • 2.2. Perno de soplado
      • 2.3. Molde de soplado
      • 2.4. Tipos de extrusión-soplado
        • 2.4.1. Extrusión continua-soplado
        • 2.4.2. Extrusión intermitente
    • 3. Proceso de inyección-soplado
    • 4. Moldeo por tensionado-soplado (stretch blow molding)
    • Bibliografía recomendada
  • Capítulo IX. Termoconformado
    • Resumen
    • 1. Introducción
    • 2. Principales características del proceso
      • 2.1. Principales ventajas y desventajas respecto a otras técnicas de transformación
      • 2.2. Tensionado del material y orientación
    • 3. Tipos de termoconformado
      • 3.1. Termoconformado simple
        • 3.1.1. Termoconformado por revestimiento
        • 3.1.2. Termoconformado a vacío
        • 3.1.3. Termoconformado libre
      • 3.2. Termoconformado asistido
        • 3.2.1. Calentamiento no uniforme
        • 3.2.2. Termoconformado neumático
        • 3.2.3. Termoconformado asistido por pistón
      • 3.3. Termoconformado a presión
      • 3.4. Termoconformado de dos láminas
    • Bibliografía recomendada

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