lunes, 27 de junio de 2011

PLASTICOS: PROPIEDADES Y ENSAYOS

Introducción
Todos los sectores vinculados a la industria de los polímeros dependen de los datos de en­sayos para dirigir sus actividades. Así podemos enumerar a los productores de las materias primas (las plantas polimerizadoras), los diseñadores de productos, los fabricantes de máqui­nas, moldes y herramientas, los procesadores (o moldeadores) y finalmente los usuarios indus­triales o de bienes finales.
Por lo tanto, resulta esencial conocer y comprender con detalle las propiedades y ensayos aplicables a los polímeros.

Normalización
La normalización de especificaciones de ensayos y la homologación de materiales se reali­zan a través de instituciones nacionales e internacionales. En la República Argentina el ente que se ocupa de esta tarea es el Instituto Argentino de Normalización (IRAM) que es una insti­tución privada sin fines de lucro y está asociada a la Organización Internacional de Normaliza­ción (ISO).
La Organización Internacional de Normalización (ISO) agrupa a organismos nacionales encargados de dictado de normas de muchos países del mundo. El objetivo de ISO consiste el promover el desarrollo de normas a escala mundial con vistas a facilitar el intercambio internacional de productos y servicios y a desarrollar la cooperación en la esfera de la actividad inte­lectual, científica, tecnológica y económica.
Los métodos ISO utilizan únicamente el Sistema Internacional (SI) de unidades de medición. En la Argentina el Sistema Internacional está incorporado por ley a través del Sistema Métrico Legal Argentino (SÍMELA).

Listado de normas de ensayos ISO y ASTM
Propiedad
ISO
ASTM
Unidad SI
Absorción de agua

D-759
cambios registrados
Coeficiente lineal de expansión térmica

D-696
mm/mm/°C
Conductividad térmica

C-177
W/K.m
Constante dieléctrica
1325
D-150
adimensional
Contracción de moldeo
3146
D-955
mm/mm
Deformación de carga

D-621
%
Deformación por compresión
1856
D-395
Pa
Densidad
1183
D-1505
g/cm3
Densidad aparente

D-1895
g/cm3
Densidad relativa
1183
D-792
adimensional
Dureza



Durómetro
868
D-2240
dial real
Rockwell
2037/2
D-785
dial real
Barcol

D-2583
dial real
Elongación
R527
D-638
%
Envejecimiento a la intemperie  
4582, 4607
D-1435
cambios
Factor de compresión
171
D-1895
adimensional
Fluencia
899
D-2990
Pa
Hinchamiento por disolvente

D-471
J
índice de moldeo

D-731
Pa
índice de oxigeno

D-2863
%
índice de refracción
489
D-542
adimensional
Inflamabilidad
181,871,1210
D-635
cm/min y cm/s
Inmersión 24 horas
62, 585, 960
D-570
%
Módulo de elasticidad



En compresión
4137
D-695
Pa
En tangente, flexión

D-790
Pa
En tracción

D-638
Pa
Procedimiento acondicionamiento
291
D-618
unidades métricas
Propiedades mecánicas dinámicas

D-2236
adimensional
Decremento logarítmico



Módulo de elasticidad en cizalla



Punto de fusión
1218,3146
D-2117
°C
Punto de reblandecimiento Vicat
306
D-1525
ohm.cm
Resistencia a la abrasión superficial

D-1044
cambios registrados
Resistencia a la cizalla

D-732
Pa
Resistencia a la compresión
604
D-695
Pa
Resistencia a la fatiga
3385
D-671
número de ciclos
Resistencia a la flexión
178
D-790
Pa
Resistencia a la tracción
R527
D-638
Pa
Resistencia al arco
1325
D-746
s
Resistencia al impacto - Dardo

D-1709
Pa @ 50% fallo
-Charpy
179

J/m
-Izod
180
D-256
J/m
Resistencia al rasgado

D-624
Pa
Resistencia dieléctrica
3915
D-149
V/mm
Resistencia química
175
D-543
cambios registrados
Rigidez de flexión

D-747
Pa
Rotura de fluencia

D-2990
Pa
Tamaño de partícula

D-1921
micrómetros
Temperatura de deflexión
75
D-648
°Ca18,85MPa
Temperatura de flujo

D-569
°C
Temperatura de fragilidad
974
D-746
°C a 50%
Transmitancia luminosa, Turbiedad

D-1003
%
Vapor de agua

E-96
g/24h
Veloc. de flujo del fundido, termoplást.
1133
D-1238
g/10min.


Propiedades, consideraciones generales
Las propiedades de los polímeros están determinadas por su estructura interna. Son aislan­tes del calor y de la electricidad debido a que sus enlaces son por pares de electrones, no disponiendo de un electrón libre. Sus densidades son bajas, por ser su estructura mas libre.
El peso molecular y el grado de polimerización tienen importante influencia en muchas propiedades. Las propiedades se clasifican en: mecánicas, térmicas, físicas, eléctricas, ópticas y ambientales. Dentro de esta clasificación, aunque todas tienen su importancia, las mecánicas y las térmi­cas se destacan entre ellas.
Los plásticos tienen una estructura molecular, y no atómica como los metales. En el metal es mas compacta, con fuerzas de unión distintas a los plásticos. Por lo expresado se comprende porque los plásticos tienen una resistencia mecánica relativamente menor, un módulo de elasticidad menor, con dependencia de las propiedades mecánicas respecto al tiempo, dependencia a la temperatura, especialmente los termoplásticos, sensibilidad al impacto, con grandes di­ferencias desde los quebradizos (poliestireno) hasta resistentes (policarbonatos).
Los termoestables carecen de deslizamiento interior, por su reticulación y son básicamente más quebradizos que los termoplásticos.
Los plásticos presentan memoria en la deformación y recuperación. En los reforzados, su comportamiento varía con la cantidad, tipo de refuerzo y materiales.
Como otras propiedades las térmicas son función de su estructura. Los termoestables son quebradizos, no se ablandan ni funden por debajo de su temperatura de descomposición, perdiendo rigidez. Los termoplásticos, en cambio, se tornan quebradizos a muy bajas temperaturas, específi­cas para cada uno de ellos (Tg).Si la temperatura aumenta, su módulo de elasticidad desciende, así como su rigidez. Aplicando calor continuo a los termoplásticos amorfos se produce un reblandecimiento, pasando a un estado de ablandamiento. Allí, pequeños esfuerzos provocan grandes deformaciones sí aumenta el calor, incrementándose la movilidad térmica de las moléculas, pudiendo des­lizarse las cadenas y haber descomposición térmica. Los termoplásticos semicristalinos poseen fragmentos flexibles amorfos en el intervalo de uso, así como cristalinos rígidos. Al subir la temperatura es posible su moldeo cuando las par­tes cristalinas llegan a la temperatura de fusión. Cuando las moléculas en cadena son relativamente fáciles de separar, los materiales sor solubles y fusibles. Si las fuerzas secundarias son lo suficientemente fuertes, el polímero lineal puede ser insoluble y fusible o no.
Los polímeros reticulados pueden ser insolubles e infusibles.

Comparación entre dos materiales
Este es un simple ejemplo de comparación de propiedades entre termoplásticos y metales en el caso de engranajes

Ventajas de los plásticos:
Liviandad y baja inercia
Bajo ruido en muchos casos
Resistencia química y a la corrosión en muchos casos
Eliminación parcial o total de lubricación
Aislamiento eléctrico
Baja fricción o desgaste en muchos casos

Desventajas de los plásticos:
Limitaciones debidas a la temperatura ambiente y al aumento localizado en los dientes, causados por el bajo coeficiente de conductibilidad térmica.
Solicitaciones admisibles más reducidas, especialmente si la temperatura de trabajo es superior a la normal.
Estabilidad dimensional frente a las variaciones térmicas, absorción de humedad y de fluidos lubricantes presentes.
Dependencia de la forma de la pieza y del tipo de moldeo.
Existen otro tipo de ventajas (no específicamente propiedades) como la favorable economía del moldeo por inyección y la posibilidad de moldeo integral con otros elementos.


1.- PROPIEDADES MECANICAS

2.- PROPIEDADES TERMICAS

3.- PROPIEDADES FISICAS

4.- PROPIEDADES ELECTRICAS

5.- PROPIEDADES OPTICAS

6.- PROPIEDADES AMBIENTALES

35 comentarios:

  1. Hola, te felicito por tu trabajo y tengo una consulta:

    Estoy midiendo Densidad en pellet de HDPE. Como puedo saber si la dispersión en la medida que obtengo es admisible?. Ejemplo, debiera medir 950 Kg./m3, y la medición que el material me da es 920 Kg./m3 Es aceptable este material? como puedo justificar mi decisión?

    Gracias desde ya por tu tiempo.

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    1. Hola Raúl. Gracias. La densidad del HDPE debería situarse por encima de 940Kg/m3. Con una densidad de 920 Kg/m3 podría tratarse de un polietileno de baja densidad o baja densidad lineal o alguna mezcla de un PE de alta densidad con uno de baja. Trata de realizar varios ensayos sobre distintos pellets. No digo que este sea el caso, pero puede suceder que los pellets tengan aire retenido en su interior, lo que te arrojaría una densidad menor de la real. Verifica los resultados con una muestra patrón. También habría que ver si el material no contiene algún tipo de aditivo que pueda hacer que su densidad disminuya pero igualmente 920 sería muy bajo por tratarse de un HDPE.
      Saludos

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  2. Te felicito. Este es el Blog más completo que he visto sobre el proceso del plástico. Y de echo tengo una duda espero me puedas ayudar. Me dedico a moldear cubetas de HDPE con capacidad de 19 litros. Mi duda es: le hacemos una prueba dejandole caer una bola de acero sobre el punto de inyección pero a ciencia cierta no se cuanto es lo que debe pesar dicha bola. Aquí encontre cuatro normas D-256, D-1709, ISO 179 e ISO 180. Cual crees que es la adecuada para esta prueba. De antemano muchas gracias y felicidades de nuevo.

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    1. Hola Iván. Muchas gracias. Creo que ninguno de estos ensayos te serviría de referencia. La norma ASTM D256 es para determinación de la resistencia al impacto (Izod) sobre una muestra del material, la D1709 es para films, las normas ISO 179 y 180 es para determinar la resistencia al impacto (Charpy e Izod respectivamente) sobre muestras plásticas, para el material no para las piezas.
      Saludos cordiales

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  3. Buenas tardes Mariano: lo felicito el sitio es muy
    acertado en todo lo que respecta a los plásticos. Tengo una pregunta: Necesito conseguir las medidas de las pruebas de ensayos de compresión y flexión para plásticos (HDPE,LDPE Y PP). El acceso a las normas ASTM es difícil. Investigue en el libro Tecnología de los polímeros y tampoco encontré esta información. Ud. me podría ayudar para indicarme en donde puedo acceder fácil a la información? Gracias por su ayuda.

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    1. Hola William. Me alegro que te haya gustado el blog. No sabría decirte en donde acceder fácil a esa información. Supongo que deberías comprar las normas o que alguien te las preste.
      Saludos

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  4. Buen día
    Muy buena la información, sera posible que tengas las curvas caracteristicas de dureza del PET y PVC es para corroborar datos experimentales

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    1. Gracias Viktor. No dispongo de datos al respecto
      Saludos

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  5. Buenas tardes mariano, quiero decirte que aprendi mucho con la informacion de tu blog , es muy interesante , ademas de la informacion que nos brindas , leer las consultas y dudas con la gente que participa en el te ayuda a aclarar algunas ideas .
    Queria hacerte una consulta : yo trabajo en una empresa de plasticos y no encontramos un buen proveedor que nos compre la molienda que tenemos , estamos en zona sur del gran Buenos Aires (Berazategui) , podrías recomendarnos algunos si es que tenes conocimiento ? Agradecida desde ya .

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    1. Hola Carolina. Me alegro de que te haya sido de utilidad el blog. Bueno, habría que ver que tipo de molienda es y la calidad de la misma (contenido de contaminantes, humedad, etc.). También puedes probar venderlo a una empresa de reciclaje
      Saludos

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  6. Hola alguien me podría ayudar, necesito la fuerza de corte para el PET Y HDPE si alguien podria facilitarme el dato o donde buscar por favor de antemano muchas gracias.

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    1. Puedes buscar en las propiedades en http://www.matweb.com, como por ejemplo…
      http://www.matweb.com/search/datasheettext.aspx?matguid=a696bdcdff6f41dd98f8eec3599eaa20
      Saludos

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  7. Hola mariano, excelente blog, que buena información; podrías ayudarme, necesito obtener resina de pet que aditivos hay que agregar o como la puedo obtener. Gracias.

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    1. Hola Roberto. Me alegro de que te haya gustado el blog. Los aditivos dependerán de la aplicación que tendrá el material, de lo que se desee fabricar.
      Saludos

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  8. Hola!!

    Me agrado mucho tu información y las respuestas que haces a cada uno de los comentarios. Tengo una duda: Para la empresa que laboro como Ingeniero de Empaque necesito determinar bajo alguna norma a cuantos metros del suelo debo realizar una prueba de impacto o caída libre tanto para envases de HDPE de 1 y 5 litros, cubetas de 20 litro. ¿Que norma puedo utilizar para establecer estos metodos de prueba? Agradezco mucho tu apoyo.

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    1. Hola Jesús. Te puedes guiar por las normas ASTM D5276, ASTM D2463 e ISO 2248
      Saludos

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  9. buen día, quisiera medir la resistencia química de una malla agrícola, aplico la ISO 175 o ASTM D-543???

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    1. Hola Maru. Ambas normas pueden ser empleadas. Tal vez las ASTM sean más utilizadas en lo que se refiere a ensayos sobre plásticos. Lo cual puede ser útil a la hora de comparar resultados
      Saludos

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  10. Hola Mariano, te mando un gran saludo!

    Tengo una duda con respecto a la densidad aparente de tiene los pellet de plástico reciclado. Tienes alguna idea? es para poder dimensionar (en volumen) un barril que pueda contener 250kg de pellets (10 sacos de pellets)

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    1. Hola Cesar. La densidad aparente puede variar dependiendo del tamaño de los pellets y tipo de plástico. Pellets de HDPE pueden tener aproximadamente 560-610 kg/m3, mientras que pellets de PET pueden tener 800-880 kg/m3
      Saludos

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    2. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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  11. Tengo otra duda referente a la distribución de planta. Existe alguna norma o guía a la cual podría diferenciarme. Referente especialmente al area productiva y el almacenamiento de materia prima (sacos de pellets). Disculpa la molestia Mariano

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    1. No dispongo de una guía. En forma básica, para el diseño de una planta se deberá tener en cuenta el flujo de materiales, personal y servicios con el fin de optimizar los recursos. También se debería tener en cuenta el impacto ambiental
      Saludos

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  12. Hola , soy estudiante de ingenieria y para un trabajo tenemos que trabajar con el material de las juntas toricas del challenger (el cual determinamos como fkm viton) quisiera saber que pruebas serian las mejoras para caracterizarla, pues debemos realizar uno o variosensayos para ver la falla que provoco el accidente en el challenger, el cual se debio a la perdida de elasticidad de las juntas debido a las bajas temperaturas y quizas a la fatiga pues se estima que fue usadas en varias pruebas anteriores.

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    1. Hola Daniel. Bueno, estimo que se podrían hacer ensayos de tracción y compresión. Algunas normas podrían ser ASTM D412 y ASTM D395. Igualmente no tengo presente la totalidad de las normas ASTM. Tal vez haya alguna más específica que se pueda aplicar, que tome en consideración la temperatura de transición vítrea del elastómero. Puedes fijarte en el siguiente enlace…
      https://www.astm.org/Standards/rubber-standards.html
      Saludos

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  13. Buenas Tardes, muy interesante el blog, me gustaria saber si me puedes ayudar ya que estoy incursionando en el mundo del plastico, que analisis de materias primas asi como en proceso puedo realizar a pvc y polipropileno como mp y ya luego de estar transformado

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    1. Hola. Bueno, dependerá del producto a fabricar y los requerimientos de calidad que tengas. Sobre la materia prima puedes medir densidad aparente, MFI, humedad, inspección organoléptica. En un producto terminado puedes someterlo a diferentes tensiones, similares al uso o a un uso exagerado.
      Saludos

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  14. Buenas tardes Mariano.
    Estamos necesitando urgentemente un laboratorio de análisis que nos pueda hacer unos ensayos (idealmente de la ISO 175 o ASTM) para demostrar compatibilidad química del material de un tanque (polipropileno) con varios productos que allí se fabrican. Sabes de laboratorios que realicen este tipo de análisis o donde los podríamos mandar a hacer.
    Gracias!

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    1. Hola. En Colombia puedes averiguar en SGS (http://www.sgs.co)
      Saludos

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    2. Hola Mariano. Necesito un laboratorio en Argentina.

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    3. Bueno, SGS también está en Argentina (sgsgroup.com.ar)

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  15. Buenas tardes Mariano. Necesito conocer la vida util de una geomembrana (PEAD) instalada en una pileta de lodos activados. La misma lleva 25 años instalada; mande dos muestras a ensayar y todos los valores mecánicos dieron OK con respecto a los estandar. El OIT (tiempo de induccion a la oxidacion) dio valores por debajo de los valores estandar, pero leyendo la norma ASTM, esto no indica que el material necesite un recambio.
    El unico ensayo que no se le hizo fue el de Stress Cracking (ASTM 5397).
    A tu criterio; que ensayo seria el mas adecuado para saber si la membrana necesita un recambio? La misma no debe permitir el paso dewl agua ya que se contaminarian las napas.
    Gracias, saludos!

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    1. Hola Giuliano. Se puede considerar un ensayo de tracción uniaxial y biaxial. Da bastante información del estado del material. Adicionalmente también es apropiada la espectroscopia infrarroja. El ensayo stress cracking podría dar información de cuánto tiempo más puede durar el material.
      Saludos

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