Conocimientos básicos sobre plásticos

Origen del plástico

En inglés, "Plastics" o "Plastic" proviene del griego "plastics", que significa "moldeado" y "desarrollo".

El término plástico se deriva de las características del propio material, lo que significa "libre de formar".

Clasificación de los plásticos

1. Clasificación por campos de aplicación

(1) Plásticos generales: solo pueden utilizarse como materiales no estructurales, con gran volumen de producción, precio relativamente bajo, rendimiento promedio y muchos fabricantes.

(2) Plásticos de ingeniería: pueden utilizarse como materiales estructurales con excelentes propiedades mecánicas, eléctricas, resistencia al calor, resistencia química, estabilidad dimensional y procesabilidad, etc.

(3) Se pueden dividir en plásticos de ingeniería generales y plásticos de ingeniería especiales. Estos últimos tienen un mayor rendimiento, menor volumen de producción, pocos fabricantes y un precio de venta más elevado.

1. Clasificación según las propiedades físicas y químicas de los plásticos:

(1) Termoplásticos: durante el proceso de transformación, generalmente solo cambia el volumen físico. Es decir, plásticos que pueden calentarse, ablandarse y enfriarse repetidamente para endurecerse dentro de un rango de temperatura específico. (Comunes: cloruro de polivinilo, polietileno, polipropileno, poliestireno, ABS, SAN, nailon, poliformaldehído, policarbonato, éter de polifenileno, polimetacrilato, poliuretano, tereftalato de polietileno)

(2) Plásticos termoestables: se producen cambios químicos durante el procesamiento. Al calentarse, comienzan a ablandarse y tienen cierto grado de plasticidad. Sin embargo, con un calentamiento adicional, la resina se endurece y toma forma. Si se recalienta, generalmente no se puede volver a moldear y solo puede triturarse para su uso como relleno.

Los termoplásticos se dividen en plásticos cristalinos y plásticos amorfos

• Aplicaciones de los plásticos: Plásticos cristalinos: películas, lavadoras, engranajes, tuberías, cascos de seguridad, productos de fibra, cuerpos de botas de esquí
• Plásticos amorfos: carcasas de televisores, artículos de oficina, tuberías, placas, perfiles, aspas de ventiladores y teléfonos móviles
• Plásticos termoestables: embalajes, adhesivos, bandejas, bolas de billar, bañeras, etc.
• Plástico elastómero: espuma, correas, cuerdas, películas, bolas de bolos, etc. (El elastómero también es un plástico termoplástico)
• Los materiales cristalinos y amorfos se separan debido a sus diferentes estructuras moleculares.

(1) Plásticos cristalinos: PA, PP, PE, POM, PBT, PET, PPO;

(2) Plásticos amorfos: PC, ABS, PS, PVC, PMMA.

Los plásticos cristalinos tienen un punto de fusión definido y las moléculas están dispuestas regularmente cuando están en estado sólido. El área dispuesta regularmente se llama área cristalina, el área dispuesta de forma desordenada se llama área amorfa, y el porcentaje del área cristalina se denomina cristalinidad. Generalmente, los polímeros con una cristalinidad superior al 80% se denominan plásticos cristalinos.

Factores que afectan la cristalización

(1) Estructura de la cadena polimérica: los polímeros con buena simetría, sin ramificaciones o con pocas, grupos laterales pequeños y grandes fuerzas intermoleculares son fáciles de acercar entre sí y propensos a la cristalización.

(2) Temperatura: el polímero se mueve desde las bobinas desordenadas hacia la superficie del cristal en crecimiento. Cuando la temperatura del molde es más alta, la movilidad del polímero aumenta y la cristalización se acelera.

(3) Presión: si hay una fuerza externa durante el proceso de enfriamiento, también puede promover la cristalización del polímero. Por lo tanto, la presión de inyección y la presión de mantenimiento pueden aumentarse durante la producción para controlar la cristalinidad de los plásticos cristalinos.

(4) Agente nucleante: debido a que la baja temperatura favorece una nucleación rápida, pero ralentiza el crecimiento de los granos. Por lo tanto, para eliminar esta contradicción, se añaden agentes nucleantes al material de moldeo, de modo que el plástico pueda procesarse a altas temperaturas de molde, logrando una cristalización rápida.

Efecto de la cristalización en las propiedades del plástico

(1) Propiedades mecánicas: la cristalización hace que los plásticos sean quebradizos (se reduce la resistencia al impacto), tengan una gran tenacidad y una ductilidad deficiente.

(2) Propiedades ópticas: la cristalización hace que el plástico sea opaco porque se produce dispersión de luz en la interfaz entre la región cristalina y la región amorfa. Reducir el tamaño de las esferulitas hasta cierto punto no solo aumenta la resistencia del plástico (reduciendo los defectos intergranulares), sino que también mejora la transparencia (no se produce dispersión cuando el tamaño de las esferulitas es menor que la longitud de onda de la luz).

(3) Propiedades térmicas: los plásticos cristalinos no aparecen en un estado altamente elástico cuando la temperatura aumenta. Cuando la temperatura sube a la temperatura de fusión TM, exhiben un estado de flujo viscoso. Por lo tanto, la temperatura de uso de los plásticos cristalinos aumenta de Tg (temperatura de transición vítrea) a TM (temperatura de fusión).

(4) La resistencia a los solventes, la permeabilidad, etc., mejoran porque los componentes cristalinos están dispuestos de manera más estrecha.

Plásticos cristalinos para máquinas de moldeo por inyección y moldes

(5) Los plásticos cristalinos requieren más energía para destruir la red cristalina al fundirse, por lo que se debe suministrar más calor al convertir de sólido a fundido. Por lo tanto, la capacidad de plastificación de la máquina de moldeo por inyección debe ser grande, y el volumen máximo de inyección también debe aumentar en consecuencia.

(6) El rango del punto de fusión de los plásticos cristalinos es estrecho. Para evitar que el cristal de caucho obstruya la boquilla cuando la temperatura de esta disminuye, la apertura de la boquilla debe ampliarse adecuadamente y debe instalarse un anillo calefactor que pueda controlar la temperatura de la boquilla de forma independiente.

(7) Dado que la temperatura del molde tiene un impacto importante en la cristalinidad, debe haber tantos canales de agua en el molde como sea posible para garantizar una temperatura uniforme durante el moldeo.

(8) La cristalinidad experimenta una gran contracción de volumen durante el proceso de cristalización, lo que provoca una gran contracción de moldeo. Por lo tanto, la contracción de moldeo debe considerarse cuidadosamente en el diseño del molde.

(9) Debido a la anisotropía significativa y al gran estrés interno, se debe prestar atención a la ubicación y el tamaño de la compuerta, así como a la ubicación y el tamaño de las nervaduras de refuerzo en el diseño del molde; de lo contrario, se producirán deformaciones por alabeo fácilmente, y será bastante difícil mejorarlo mediante el proceso de moldeo.

(10) El grado de cristalinidad está relacionado con el espesor de pared de la pieza de plástico. El espesor de pared se enfría lentamente, la cristalinidad es alta, la contracción es grande y es probable que se produzcan orificios de contracción y poros. Por lo tanto, se debe prestar atención al control del espesor de pared de la pieza de plástico durante el diseño del molde.

Proceso de moldeo de plásticos cristalinos

(1) El calor liberado durante el enfriamiento es grande, por lo que debe enfriarse completamente. Preste atención al control del tiempo de enfriamiento al moldear a altas temperaturas de molde.

(2) La diferencia de gravedad específica entre el estado fundido y el estado sólido es grande, lo que resulta en una gran contracción de moldeo y propensión a la formación de rechupes y poros. Preste atención al ajuste de la presión de mantenimiento.

(3) Cuando la temperatura del molde es baja, el enfriamiento es rápido, la cristalinidad es baja, la contracción es pequeña y la transparencia es alta. El grado de cristalinidad está relacionado con el espesor de pared de la pieza de plástico. Cuando el espesor de pared de la pieza de plástico es grande, el enfriamiento es lento, la cristalinidad es alta, la contracción es grande y las propiedades físicas son buenas. Por lo tanto, la temperatura del molde de los plásticos cristalinos debe controlarse según sea necesario.

(4) La anisotropía es significativa y la tensión interna es grande. Las moléculas no cristalizadas tienden a seguir cristalizando después del desmoldeo. Se encuentran en un estado de desequilibrio energético y son propensas a la deformación y al alabeo. La temperatura del material debe aumentarse adecuadamente y la temperatura del molde debe aumentarse a un nivel medio. Presión de inyección y velocidad de inyección.

Diferencias en el post-procesamiento

(1) La superficie del plástico cristalino es resbaladiza y no se puede pintar ni cromar. Es difícil decorar la superficie. Los colores pintados actualmente no son duraderos y se desprenden fácilmente. Por ejemplo, al rociar, imprimir o colorear bolsas de embalaje, generalmente se utiliza el tratamiento de descarga de corona de alta corriente para imprimir colores, pero no es duradero y es difícil encontrar el adhesivo adecuado.

(2) La superficie del plástico amorfo puede absorber otras moléculas, como tinta, cromado, recubrimiento por pulverización, etc. Por lo tanto, las carcasas de productos generales, cajas de relojes, carcasas de televisores, etc., están hechas de plástico amorfo, que es fácil de decorar y no se desprende fácilmente.