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Tecnologías de transformación de elastómeros termoplásticos
Los elastómeros termoplásticos son tecnológicamente muy interesantes, ya que pueden procesarse como polímeros termoplásticos comunes, esta es su mayor ventaja en comparación con los elastómeros vulcanizados. Se pueden volver a fundir o desvitrificar y reformar. Generalmente se moldean por extrusión e inyección, que son las tecnologías de procesamiento más utilizadas para materiales termoplásticos. Algunos factores deben tenerse en cuenta durante la transformación de TPE, incluida la viscosidad y reología de los polímeros bifásicos, la temperatura a la que se puede procesar la fase "dura", la estabilidad térmica ya que las estructuras complejas tienen potencialmente enlaces químicos más débiles, la conductividad térmica desde el La fase está rodeada por la fase “blanda”, cristalinidad en la fase dura que debe fusionarse con un exceso de entalpía, humedad que puede provocar hidrólisis a la temperatura del proceso.
Inyección de tpe
Las tecnologías de procesamiento más utilizadas en el ámbito industrial, son: moldeo por inyección, soplado y extrusión. El moldeo por inyección es una tecnología discontinua y muy extendida en el caso de los polímeros termoplásticos. Los artefactos obtenidos pueden tener cualquier forma tridimensional, incluso completamente asimétrica y pueden tener dimensiones entre unos pocos milímetros (por ejemplo, pequeños engranajes, botones, etc.) y unos pocos metros (por ejemplo, parachoques y salpicaderos de coches, depósitos, etc.) ). Una prensa de inyección de tornillo de perforación consta esencialmente de dos partes: la unidad de plastificación / inyección y la unidad de molde con los mecanismos de apertura, cierre y extracción. El tornillo gira empujando hacia adelante el material sólido dentro de un cilindro que se mantiene, al menos en la zona cercana al molde, a una temperatura superior a la temperatura de fusión o transición vítrea del polímero. El polímero fundido se acumula en la cámara de inyección y, cuando el volumen de material acumulado es suficiente para llenar el molde, se empuja a través de una boquilla hacia la cavidad del molde mediante una traslación hacia adelante del propio tornillo (fase de inyección). El molde, mantenido a menor temperatura, está formado por una parte fija y una o más partes móviles que se retiran automáticamente para poder extraer el producto al final del ciclo. El polímero fundido llega a la cavidad (que tiene la forma del producto deseado) a través de canales adecuados, de los cuales a menudo el primero (llamado bebedero) tiene una geometría cilíndrica con una sección creciente a lo largo de la dirección del flujo. Antes de entrar en la cavidad, el husillo recorre una distancia corta con una sección considerablemente más pequeña llamada puerto de entrada, más comúnmente conocido por el término en inglés gate. Una vez que se llena la cavidad, comienza la fase de mantenimiento, durante la cual el polímero se mantiene a alta presión. Esto es para forzar a otro material a entrar en la cavidad para compensar el aumento de densidad, y por lo tanto la contracción del producto, relacionada con la disminución de temperatura y solidificación, que ocurren tanto durante la misma fase de mantenimiento como posteriormente. La solidificación del polímero en la puerta que, al ser la sección de paso de material más pequeña, se produce antes del molde real, inicia la fase de enfriamiento. De hecho, una vez cerrada la compuerta, el polímero ya no puede entrar en la cavidad sea cual sea la presión ejercida en la cámara de inyección. Durante la fase de enfriamiento, el producto solidifica llevándolo a la temperatura del molde. La disminución de la temperatura (y la posible cristalización en el caso de polímeros semicristalinos) ya no se compensa con el flujo de mantenimiento y, por lo tanto, provoca una disminución de la presión a volumen y densidad constantes.
Extrusión de tpe
Entre las tecnologías de procesamiento de materiales poliméricos, la extrusión ocupa una posición de liderazgo en versatilidad y amplitud de uso. La extrusión es una operación tecnológica que opera de manera continua y en condiciones estacionarias para producir diferentes tipos de productos caracterizados por secciones simétricas o asimétricas que se repiten de manera idéntica a lo largo del eje de extrusión. Así es posible obtener extrusiones con secciones simétricas como circulares (tubos huecos o macizos) y rectangulares (láminas y film) o secciones asimétricas (vigas C, L, T, etc.). La extrusora es básicamente una bomba adecuada para fundir (o, más generalmente, para plastificar) 1 y transportar fluidos de alta viscosidad. La formación tiene lugar empujando la masa fundida polimérica a través de un cabezal de extrusión (también llamado troquel) destinado a impartir la forma deseada, mientras que la forma del artículo fabricado se estabiliza mediante enfriamiento. La extrusora puede ser de un solo tornillo o de doble tornillo: en el segundo caso, los dos tornillos paralelos pueden girar en la misma dirección (extrusora de doble tornillo co-giratoria, si es necesario trabajar a presiones particularmente altas) o en el sentido contrario. dirección (extrusora de doble husillo contrarrotante, cuando sea necesario optimizar la mezcla de diferentes componentes). Una extrusora de un solo tornillo consiste en un tornillo que gira, con un acoplamiento muy preciso, dentro de un cilindro calentado. El material a extruir se encuentra entre el cilindro y el núcleo del tornillo. Como ya se mencionó, el material fundido se expulsa luego a través de un cabezal de extrusión. En la zona inicial, el polímero sólido se transporta a lo largo del cilindro y se comprime. Debido a las fuerzas de fricción y calentamiento externo, el polímero se funde y, en estado fundido, se transporta al orificio de salida. Es fácil imaginar que, si el material se adhiere fuertemente al tornillo y se desliza sobre la superficie del cilindro, la cantidad de material que sale de la extrusora es cero, ya que el material gira con el tornillo sin ser empujado hacia adelante. Por otro lado, para lograr la máxima capacidad, el material debe deslizarse lo máximo posible sobre el tornillo y adherirse al cilindro tanto como sea posible. En esta condición, de hecho, el material gira a una velocidad menor que la del tornillo y, por lo tanto, es empujado hacia adelante por las roscas. Luego, el polímero se mueve a lo largo del tornillo arrastrándolo. Por lo tanto, se genera un perfil de presión creciente a lo largo del tornillo desde la tolva hacia la matriz. Debajo de la tolva la presión es igual a la atmosférica, así como a la salida de la cadena de suministro. Por otro lado, en la entrada de la cadena de suministro, debe existir la presión necesaria para expulsar el polímero en las condiciones de flujo y temperatura dadas. Una de las aplicaciones de esta tecnología es la extrusión de tuberías: se producen grandes cantidades de tuberías para la construcción y para el transporte de agua y gas. También se producen pequeños tubos, como en el campo médico. La planta de producción incluye, además de la extrusora, un cabezal de extrusión, un sistema de calibración de diámetro, un baño de enfriamiento, un dispositivo de remolque y una sierra automática para cortar el tubo en tramos de la longitud deseada.
Compuesto a base de elastómeros termoplásticos
El compuesto es una rama de la tecnología de los plásticos, cuyo concepto básico es mezclar un polímero base junto con otros materiales como aceites, cargas, aditivos, otros polímeros, o juntos de estos, con el objetivo de conferir ciertas propiedades a la mezcla, y que posteriormente se necesita en el producto terminado. La mezcla final se llama compuesto. La producción de mezclas de polímeros (polimezcla, aleaciones de polímeros, mezclas) es casi tan antigua como la tecnología de los plásticos. Por ejemplo, se han producido mezclas de éster de celulosa-poliviniléter así como mezclas de poliestireno-caucho (el llamado poliestireno a prueba de golpes) para mejorar la trabajabilidad y modificar la tenacidad al impacto. En general, por razones energéticas, la miscibilidad de los polímeros es muy limitada, por lo que las mezclas molecularmente homogéneas (mezclas homogéneas) son una excepción. La formación de un sistema morfológico con varias fases (mezclas heterogéneas) no es a priori desfavorable, ya que muchas propiedades útiles de los componentes de la mezcla pueden permanecer inalteradas. El requisito previo para mezclas de valor cualitativo es una morfología estable de las propias mezclas. La fase dispersa y la matriz deben tener una distribución uniforme, con buena adherencia de fase. De acuerdo con la situación actual de las tecnologías de mezcla y trituración, se pueden alcanzar gotas de fases con dimensiones mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz visible (mezclas transparentes), entre otras cosas. Se adoptan diferentes métodos y tecnologías para mejorar la miscibilidad y la adhesión: Ajuste las compatibilidades iniciales juntas. La composición cuantitativa y el ajuste de la temperatura de preparación. Modificación química por enlaces iónicos, reticulación de fase dinámica, polimerización de injerto parcial, etc. por lo que las reacciones pueden tener una tendencia favorable a producir mezclas. Adición de compatibilizantes. Formación de redes de penetración (Interpenetrating Network, IPN) en estructuras poliméricas reticuladas, dando como resultado características mecánicas particularmente favorables. Al principio, la producción de mezclas se orientó principalmente a mejorar la trabajabilidad y modificar la resistencia al impacto, en particular para el sector de las bajas temperaturas. Por esta razón, los cauchos se utilizaron principalmente como componentes de las mezclas (polímeros modificados con elastómeros). Hoy en día, las mezclas poliméricas se utilizan en toda la industria para mejorar las características, por ejemplo, aumentar la estabilidad dimensional y disminuir la formación de grietas debido a tensiones internas, pintabilidad, galvanización y disminución de la combustibilidad. Se debe enfatizar el uso de tecnología de mezcla para elastómeros termoplásticos: los elastómeros se usan a menudo en combinación con otros polímeros. Cuando el elastómero es el componente secundario, entonces constituirá la fase dispersa: la fase elastomérica dispersa representa un aditivo endurecedor para la matriz o fase principal, que generalmente consiste en un polímero termoplástico o termoendurecible. Cuando el elastómero esté en mayor cantidad, constituirá la fase principal o matriz, y la mezcla total será un elastómero: el polímero mezclado en menor cantidad representa la fase dispersa y contribuirá, entre otras ventajas, al cruzamiento físico. eslabón útil para evitar la fluencia y permitir la reversibilidad de la deformación elastomérica. En el caso de copolímeros estadísticos y secuenciales, se asegura una distribución relativamente uniforme de los diversos elementos básicos monoméricos. Las características de estos polímeros morfológicamente homogéneos se obtienen a partir de la composición según determinadas reglas de adición: así, por ejemplo, existe una temperatura de transición vítrea unitaria que depende de la composición de los monómeros. Las proporciones en el caso de mezclas homogéneas se presentan de forma similar. Ya para los polímeros de bloque y de injerto, se produce una desmezcla en el plano molecular (estructura de dominio) en el caso de bloques de moléculas, de modo que para estos polímeros se encuentran diferentes temperaturas del vidrio correlacionadas correspondientemente. Esta estructura se usa particularmente para elastómeros termoplásticos (Tabla 2.2): actualmente las mezclas de dos fases (binarias) son las más utilizadas, pero las mezclas terciarias y cuaternarias también están en aumento.