1. Procesos de Fabricación
Docente
D.I. Leonardo Augusto Bonilla
Polímeros

2. Polímeros
La clasificación de los polímeros (o más concretamente, de los materiales
plásticos) puede hacerse atendiendo a su estado estructural, en cuyo caso
diferenciamos entre:
1. Termoplásticos: Se trata de moléculas lineales, que bajo presión, y a cierta
temperatura, son susceptibles de fluir, pero que, por debajo de tal
temperatura, retornan a su "rigidez" particular.
2. Termoestables: Se trata de cadenas con ramificaciones, formando un
entramado tridimensional, que da más rigidez a la estructura, no fluyendo,
por aplicación de presión ni temperatura y conservando siempre su forma
original.
3. Elastómeros: Reciben este nombre por sus características elásticas. Están
constituidos por macromoléculas lineales enlazadas entre sí por uniones
puente provocadas en el proceso denominado vulcanización.
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Clasificación Polímeros

3. Polímeros 3
Estructuras
Termoplásticos Termoestables Elastómeros

4. Polímeros
2. Polímeros Termoestables
La estructura interna de estos plásticos es más compleja. Se trata de
cadenas con ramificaciones, formando un entramado tridimensional,
que da más rigidez a la estructura, no fluyendo, como los
termoplásticos, por aplicación de presión ni temperatura y conservando
siempre su forma original.
Al contrario que los termoplásticos, la temperatura de descomposición
está por encima de su temperatura de fusión, con lo que antes de
fundir, se descomponen irreversiblemente.
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5. Polímeros
Las diferencias en las propiedades de los plásticos TS son atribuibles
al entrecruzamiento, que forma una estructura estable en lo térmico,
tridimensional y de enlaces covalentes en el interior de la molécula.
El entrecruzamiento ocurre de tres maneras:
• Sistemas activados por catalizadores
• Sistemas activados por temperatura
• Sistemas activados por mezcla
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Propiedades

6. Polímeros
En estos sistemas, el
entrecruzamiento ocurre cuando
se agregan al polímero
cantidades pequeñas de un
catalizador, que está en forma
líquida.
Sin el catalizador, el polímero
permanece estable; una vez que
se combina con aquél, cambia a
forma sólida.
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Activados por catalizadores

7. Polímeros
En los sistemas más comunes, los
cambios los ocasiona el calor que se
suministra durante la operación de dar
forma a la pieza (por ejemplo, moldeo).
El material de inicio es un polímero
lineal en forma granular que suministra
la planta química. Conforme se agrega
calor, el material se suaviza para ser
moldeado; el calentamiento adicional
da como resultado el entrecruzamiento
del polímero.
El término termoestable se aplica con
más frecuencia a esta clase de
polímeros.
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Activados por Temperatura

8. Polímeros
Ejemplos de estos sistemas son la mayoría de epóxicos. La mezcla de
dos productos químicos provoca una reacción que forma un polímero
sólido entrecruzado.
En ocasiones se emplean temperaturas elevadas para acelerar las
reacciones.
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Activados por Mezcla

9. Polímeros
No son los plásticos más usados en la industria si se compara con los
termoplásticos, puede ser debido a las complicaciones adicionales al
procesamiento que invloucra el curado.
Los TS más usados podrían ser:
A. UP: Poliésteres insaturados
B. UF: Resinas de urea
C. RM: Resinas de melamina
D. RF: Resinas Fenólicas
E. EP: Resinas epoxi
F. Poliuretanos
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Termoestables Importantes

10. Polímeros
A. Poliésteres Insaturados (UP)
Son poliésteres que derivan del alquitrán de hulla y del estirol, se les
conoce como “Resina Reactiva” o “Resina Poliéster” porque la
reticulación de su estructura y la polimerización, se da al momento del
moldeo. Se utiliza pura, con cargas o con refuerzos.
Se le consigue en forma de líquidos y como compuestos premezclados,
Dependiendo de los porcentajes de los componentes se clasifica en:
a. Ortoftálica: Propiedades mecánicas altas - pobre resistencia química.
b. Isoftálica: Alta resistencia quimica – resistencia intemperie.
c. Cloréndica: Alta resistencia quimica , resistencia al fuego
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11. Polímeros 11

12. Polímeros
B. Resina Úreica (UF)
La resina úreica o resina carbamídica (densidad 1.5 kg/dm3) es una
combinación de úrea sintética obtenida a partir del N del aire y
formaldehído.
Antes del endurecimiento la resina es soluble en agua, pero con el
endurecimiento se hace totalmente insoluble.
La resina úrica se trabaja lo mismo que la resina fenólica para constituir
masas prensadas. Como por naturaleza es de claridad vítrea e insensible
a la luz, puede emplearse también para constituir piezas prensadas de
color claro y blancas.
No tiene olor ni sabor ninguno
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13. Polímeros 13

14. Polímeros
C. Resina de melamina (RM)
Tienen como elemento básico la Melamina que se obtiene del carburo de
calcio y nitrógeno, tienen buena resistencia eléctrica, son duros, peso
específico de 1,5 kg/dm3 se usa en colores claros, arde con dificultad, es
opalescente, disponible en polvo o en forma granular, se utiliza para
artículos de cocina, vasija como platos, tazas, prendería, etc.
En la actualidad se usa mucho en forma de recubrimiento de chapas
contraplacadas o madera prensada en carpintería.
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15. Polímeros 15

16. Polímeros
D. Resina de fenólica (RF)
Se obtienen combinando el fenol con el formaldehído, tienen un olor
característico a ácido fénico, particularmente si se les calienta, se les
utiliza mezcladas con cargas de relleno, para mejorar sus características
físicas, su peso específico oscila entre 1,3 a 1,9 kg/dm3, son excelentes
aislantes, por lo general se usa en colores oscuros, marrones, negros, su
combustibilidad es mala pues arde con gran dificultad, su permeabilidad
a la luz está entre transparente a opaco, el producto más conocida es la
Bakelita.
Con esta resina se moldean mango de interruptores, clavijas, carcasas
de radios y televisiores, agitadores de lavadoras, poleas, prendería, etc.
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17. Polímeros 17

18. Polímeros
E. Resina Epóxi (EP)
Por lo general son resinas que se mezclan con diferentes apelmazantes
o epóxido, el agente de curado para incrementar el peso molecular y el
entrecruzamiento, si no están curados, los epóxidos tienen un grado bajo
de polimerización.
Es uno de los materiales más versátiles para llevar a cabo
recubrimientos de superficies, pisos industriales, compuestos de fibra de
vidrio y adhesivos.
Los epóxicos curados son notables por su resistencia, adhesividad y
resistencia al calor y al ataque químico
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19. Polímeros 19

20. Polímeros
F. Poliuretanos
Los poliuretanos pertenecen a la familia del uretano pueden ser
materiales termoplásticos, termofijos o elastoméricos, de los que estos
dos últimos son los que tienen mayor importancia comercial. La principal
presentación es en espumas elastoméricas y rígidas.
En las aplicaciones rígidas, el material proporciona un aislamiento
térmico excelente, da rigidez a la estructura y no absorbe agua en
cantidades significativas.
Muchas pinturas, barnices y recubrimientos similares se basan en
sistemas de uretano.
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21. Polímeros 21

22. Polímeros
Reciben este nombre por sus características. Se constituyen por
macromoléculas lineales enlazadas entre sí por uniones puente provocadas en
el proceso denominado vulcanización.
Caucho = Origen Natural / Elastómero = Origen sintético
Elastómeros termoestables
Son elastómeros que no cambian de forma y siguen siendo sólidos mientras se
calientan hasta que, al superar cierta temperatura, se degradan. La mayoría de
los elastómeros pertenecen a este grupo.
Elastómeros termoplásticos
Al subir la temperatura se vuelven moldeables. Las propiedades cambian si se
funden y se moldean varias veces.
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3. Elastómeros

23. Polímeros
El caucho natural esta compuesto principalmente por moléculas de
isopreno que forman un polímero de alto peso molécular. Tiene buena
resistencia a la abrasicón y a la fatiga. Se necesita vulcanizar con
cargas de azufre y otros químicos para poderlo procesar de manera
industrial.
Es de alta resistencia a la tensión, resistencia al corte, resiliencia
(capacidad de recuperar su forma después de la deformación) y
resistencia ante el desgaste y la fatiga.
Su debilidad radica en que se degrada si se sujeta a calor, luz del sol,
oxígeno, ozono y aceite.
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Caucho Natural

24. Polímeros 24
Látex

25. Polímeros 25

26. Polímeros 26

27. Polímeros
El desarrollo de estos cauchos sintéticos se dio durante los periodos
de guerra donde habia dificultad para obtener CN, al igual que la
mayoría de plásticos la obtención se da del petróleo. Tienen mayor
resistencia al calor, gasolina y productos químicos.
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Caucho Sintético
Naturales Sintéticos
Butilo
Estireno-butadieno
(SBR)
Polibutadieno.
Etileno propileno.
Copolímero de
butadieno
Copolímero de estireno
Sintéticos
Neopreno
Nitrilo
Uretano
Silicona

28. Polímeros
Es importante sobre todo en combinación con otros cauchos. Está
compuesto de caucho natural y estireno y se emplea para producir
llantas de autos, he hizo posible la elaboración de pelotas de golf.
Tiene características de resistencia al desgarre y a la tensión, y
facilidad de procesamiento, que lo hacen menos que conveniente.
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Caucho polibutadieno

29. Polímeros
El caucho butilo es un copolímero de
poliisobutileno (98.99%) y poliisopreno (1-
2%). Se vulcaniza para darle al caucho una
permeabilidad muy baja al aire, lo que tiene
aplicaciones en productos inflables tales
como cámaras interiores, revestimientos de
llantas sin cámaras y artículos deportivos.
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Caucho Butilo

30. Polímeros
El policloropreno fue uno de los primeros cauchos
sintéticos que se desarrollaron (a principios de la
década de 1930). Hoy se conoce como Neopreno
, que es un caucho importante de propósitos
especiales. Cristaliza cuando se estira para dar
buenas propiedades mecánicas.
El caucho cloropreno (CR) es más resistente que
el CN a los aceites, al clima, al ozono, al calor y a
las llamas (el cloro hace que este caucho se
autoextinga), pero algo más caro.
Sus aplicaciones incluyen mangueras para
combustible (y otras partes automotrices), bandas
transportadoras y juntas, pero no llantas.
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Caucho Cloropreno

31. Polímeros
La polimerización de etileno y propileno con proporciones pequeñas
(3-8%) de un monómero dieno produce el terpolímero etileno-
propilenodieno (EPDM), un caucho sintético útil.
Las aplicaciones son para piezas sobre todo en la industria automotriz,
más que para llantas. Otros usos que tiene son para aislar alambres y
cables.
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Caucho etileno-propileno

32. Polímeros
El isopreno se polimeriza para sintetizar un equivalente químico del
caucho natural. El poliisopreno sintético (sin vulcanizar) es más suave
y se moldea con mayor facilidad que el caucho natural.
Las aplicaciones del material sintético son similares a las de su
contraparte natural, y las llantas de automóvil constituyen el mercado
individual más grande.
También se emplea para zapatos, bandas transportadoras y
compuestos para calafatear.
El costo por unidad de peso es 35% más alto que el del CN.
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Caucho Isopreno

33. Polímeros 33

34. Polímeros
Éste es un copolímero vulcanizado de butadieno (50-75%) y
acrilonitrilo (25-50%). Su nombre técnico es caucho butadieno-
acrilonitrilo.
Tiene resistencia buena a la tensión y también a la abrasión, al aceite,
a la gasolina y al agua.
Estas propiedades lo hacen ideal para aplicaciones tales como
mangueras y sellos, así como para calzado.
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Caucho Nitrilo

35. Polímeros
Los poliuretanos termofijos con entrecruzamientos mínimos son
elastómeros, y es común que la mayoría se produzcan como espumas
flexibles.
En esta forma, se emplean mucho como materiales para vestiduras de
muebles y asientos de autos.
El poliuretano que no es esponja se moldea en productos que van
desde suelas de zapatos hasta defensas de coches, con el
entrecruzamiento ajustado para obtener las propiedades que se quiere
para la aplicación.
Sin entrecruzamiento, el material es un elastómero termoplástico que
se moldea por inyección.
Como elastómero o termofijo, se utiliza la reacción de moldeo por
inyección y otros métodos para darle forma.
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Poliuretanos

36. Polímeros 36

37. Polímeros
Igual que los poliuretanos, los silicones son elastómeros o termofijos,
lo que depende del grado de entrecruzamiento. Los elastómeros de
silicón son notables por el rango amplio de temperaturas en que
pueden utilizarse.
Su resistencia a los aceites es baja. Los silicones poseen varias
composiciones químicas, la más común es la de polidimetilsiloxano.
Para obtener propiedades mecánicas aceptables, los elastómeros de
silicón deben reforzarse, por lo general con polvos finos de sílice.
Debido a su costo elevado, se les considera cauchos de propósito
especial para aplicaciones tales como juntas, sellos, aislamiento para
alambres y cables, aparatos ortopédicos y bases de materiales para
calafatear.
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Silicones

38. Polímeros 38

39. Polímeros
El SBR es un copolímero aleatorio de estireno (alrededor de 25%) y
butadieno (cerca de 75%). Es el elastómero del que se produce el
mayor peso, con 40% del total de todos los cauchos producidos.
Sus características atractivas son costo bajo, resistencia a la abrasión
y mejor uniformidad que el CN.
Una comparación rigurosa revela que la mayoría de sus propiedades
mecánicas, excepto la resistencia al desgaste, son inferiores que las
del CN, pero su resistencia al envejecimiento térmico, al ozono, al
clima y a los aceites es superior.
Las aplicaciones incluyen llantas para carros, calzado y aislamiento de
alambres y cables.
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Caucho Butadieno-Estireno

40. Polímeros 40

41. Polímeros
Un elastómero termoplástico (TPE) es un termoplástico que se
comporta como elastómero. Los TPE derivan sus propiedades
elastoméricas no de los entrecruzamientos químicos, sino de las
conexiones físicas entre las fases suave y dura que forman el material.
Los elastómeros termoplásticos incluyen:
• El bloque de copolímeros estireno-butadieno-estireno (SBS)
• Poliuretanos termoplásticos
• Copolímeros de poliéster termoplástico y otros copolímeros y
mezclas de polímeros.
La química y estructura de estos materiales por lo general son
complejas, e involucran materiales que son incompatibles, por lo que
forman fases distintas con propiedades diferentes a temperatura
ambiente.
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Elastómero termoplástico

42. Polímeros
Debido a su termoplasticidad, los TPE no igualan a los elastómeros
entrecruzados convencionales en cuanto a la resistencia a las
temperaturas elevadas y al escurrimiento plástico.
Sus aplicaciones comunes incluyen el calzado, bandas
elásticas, tubería extruida, recubrimiento de alambres y de piezas
moldeadas para automóviles y otros usos en los que se requieren
propiedades elastoméricas.
Los TPE no son apropiados para llantas.
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43. Polímeros 43

44. Polímeros 44

45. Polímeros
• Fundamentos de manufactura moderna. Groover M. 2007 Tercera edición
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Bibliografía