3 propiedades y pruebas de plásticos
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7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos
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ropiedades
y
pruebas
de
plásticos
seleccionados
trodu ión
Prácticamente todos los sectores de la industria del
plástico dependen de los datos de pruebas para dirigir
us
actividades. Los fabricantes de materias primas
re
al izan ensayos para mantener el control de lo s pro-
esos y caracterizar sus productos. Los diseñadores
basan su selección de plásticos para la obtención de
nuev
os
productos en los resultados de pruebas con
Yencionales. Los fabricantes de moldes y herramien
ta deben tener en cuenta los factores de contracción
para construir moldes en los que se puedan producir
piez as acabadas
que
satisfagan los requisitos
dime nsionales. Los resultados de las pruebas sirven
además para establecer los parámetros de tratamien
w.
El personal encargado del control de calidad com
prueba que los productos se adapten a las exigencias
del client
e
generalmente a través de ensayos conven-
ionales. Resulta esencial comprender en profundidad
los tipos de pruebas en muchos de los sectores de la
industria de los plásticos.
En este capítulo
se
explican las pruebas más co
rrientes aplicadas a los pl ás ticos, que se agrupan en
ategorías. El esquema
de
este capítulo es
el
siguiente:
I
Organizaciones de homologación
A. ASTM
B.
ISO
C. Unidades del SI
II. Propiedades mecánicas
A. Resistencia a la tracción ISO 527,
ASTM
D-638)
B. Resistencia a la compresión ISO 604,
ASTM
D-695)
C. Resistencia a la cizalla
ASTM
732)
D. Resistencia al impacto
E. Resistencia a la flexión ISO 178,
ASTM
D-790
y D-747)
F. Fatiga y flexión ISO 3385,
ASTM
D-430
y D-813)
G.
Amortiguamiento
H.
Dureza
I
Resistencia a la abrasión
ASTM
D-1044)
III. Propiedades físicas
A. Densidad y densidad relativa ISO 1183,
ASTM D-792
y D-1505)
B . Contracción
de moldeo
ISO 2577 ,
ASTM D-955)
C. Fluencia en la tracción ISO 899, ASTM
D-2990)
D. Viscosidad
IV. Propiedades térmicas
A. Conductividad térmica
ASTM
C-177)
B .
Calor
específico capacidad calorífica)
C. Expansión térmica
D.
Temperatura
de deflexión ISO 75 ,
ASTM
D-648)
E. Plásticos ablativos
F. Resistencia al frío
G.
Inflamabilidad
ISO 181 , 871 ,
1210
,
ASTM
D-635 , D-568 y E-84)
©
ITP Par
n
nfo
/79
7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos
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PLÁSTICOS INDUSTRI LES
: TEORÍ Y PLIC CIONES
H. Índice de fusión ISO 1133, ASTM D-
1238)
l Temperatura de transición vítrea
J Punto de
reblandecimiento ISO 306,
ASTM D-1525)
V. Propiedades ambientales
A. Propiedades químicas
B. Envejecimiento a la intemperie ISO 45,
85, 4582, 4607, ASTM D-1435 y G-23)
C. Resistencia al ultravioleta ASTM G-23
D-2565)
D. Permeabilidad ISO 2556, ASTM D-1434
y E-96)
E. Absorción de agua ISO 62, 585, 960,
ASTM D-570)
F Resistencia bioquímica ASTM G-21 y
G-22)
G. Agrietamiento por tensión ISO 4600,
STM
La ASTM es una sociedad técnica no lucrativa de
ámbito internacional que se dedica a
« ...
promover
el conocimiento de materiales de ingeniería y nor
malizar especificaciones y métodos de ensayo».
ASTM publica datos de homologación en las me
morias descriptivas de la mayoría de los materiales
industriales. La homologación de plásticos se halla
bajo la jurisdicción del comité D sobre plásticos de
este organismo. La ASTM publica anualmente
Book
o
ASTM Standards,
que consta de
15
volúmenes,
aproximadamente. Muchos de los volúmenes
se
di
viden en varias secciones independientes. Un grupo
entero de normas de ASTM completa aproximada
mente 70 secciones. Las tres secciones que compo
nen el volumen 8 se refieren a los plásticos.
6252, ASTM D-1693)
ISO
VI. Propiedades ópticas
A
Brillo especular
B. Transmitancia luminosa ASTM D-1 003)
C. Color
D. Índice de refracción ISO 489, ASTM D-
542)
VII. Propiedades eléctricas
A. Resistencia al arco eléctrico ISO 1325,
ASTM D-495)
B. Resistividad ISO 3915, ASTM D-257)
C. Resistencia dieléctrica ISO 1325, 3915,
ASTM D-149)
D. Constante dieléctrica ISO 1325, ASTM
D-150)
E. Factor de disipación ASTM D-150)
rganizaciones
de
homologación
Existen diversas agencias nacionales e internacio
nales que establecen y publican especificaciones
sobre pruebas y homologación de materiales indus
triales. En los Estados Unidos, las normas provie
nen generalmente del American National Standards
Institute Instituto Norteamericano de Normas), los
servicios militares de la nación y la American
Society for Testing and Materials ASTM - Socie
dad Norteamericana para Pruebas y Materiales). Una
de las principales organizaciones internacionales
paralela a ASTM es la International Organization
for Standardization
ISO-
Organización Internacio
nal de Normalización).
La Organización Internacional de Normalización
ISO) agrupa organismos nacionales de más de 90
países encargados de la definición de normas. « l
objetivo de ISO consiste en promover el desarro
llo de normas a escala mundial con vistas a facili
tar el intercambio internacional de productos y
servicios y a desarrollar la cooperación en la esfe
ra de la actividad intelectual, científica, tecnoló
gica y económica». El Manual de normas ISO 2
se divide en dos volúmenes y contiene datos so
bre materiales y productos de plástico.
Varias empresas de los Estados Unidos dedica
das a la fabricación de plásticos incluyen los méto
dos ISO en sus laboratorios. Los fabricantes que
proyectan abrir su mercado de materiales a otros paí
ses y que desean expandir su actividad
internacionalmente deben adecuarse a las normas
ISO. Algunas compañías ofrecen los resultados de
homologación ISO y ASTM a sus clientes poten
ciales. En la tabla 6-1 se señala una serie de pruebas
habituales de homologación de plásticos, junto con
los métodos ISO y ASTM correspondientes.
Mientras que las especificaciones de ASTM
emplean tanto las medidas del sistema métrico
como las unidades británicas, los métodos ISO uti
lizan únicamepte el
Sistema Internacional SI)
de
unidades métricas. Este capítulo se regirá por las
directrices que recomiendan sistemáticamente el
uso de unidades del SI, seguidas ocasionalmente,
cuando resulte pertinente, por las unidades britá
nicas escritas entre paréntesis.
7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos
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C PÍTULO 6. PROPIED DES YPRUEB S DE PLAST COS SELECCION DOS
Tabla 6 1. Resumen
de
los
métodosde
prueba
ISO
y
ASll\
Propiedad
bsorción de agua
Cambios de propiedades físicas
Temperatura subnormal
Temperatura supernormal
Coeficiente lineal de expansión térmica
Conductividad térmica
Constante dieléctrica
Contracción de moldeo
J eformación de carga
J efor mación por compresión
Densidad
De
nsidad aparente
Flujo libre
Sin
colada
ensidad relativa
) ur
eza
Durómetro
Rockwell
Du
reza
de penetración
Impreso r Barco
Elongación
Envejecimiento a la intemperie
actor de compresión
=actor de disipación a 60
Hz
1
kHz
1
M
Hz
=iuencia
-l inchamiento por disolvente
Índice de moldeo
Índice de oxígeno
Índice de refracción
lnflamabilidad
mersión a largo plazo
Inmersión 24 horas
Módulo de elasticidad
en compresión
en tangente, flexión ·
en
tracción
Permeabilidad
Pr
oced imiento acondicionamiento
Pr
opiedades mecánicas dinámicas
Decremento logarítmico
Módulo de elasticidad
en
cizalla
P
un
to de fusión
P
un
to de reblandecimiento Vicat
Resistencia a la abrasión superficial
Resiste
nc ia
a
la
cizalla
Resistencia a la compresión
Resistencia a la fatiga
Resistencia a
la
flexión
Resistencia a la tracción
Resistencia
al
arco
Alto voltaje
Corriente baja
Res
istencia
al
impacto
Dardo
Charpy
lzod
Método ISO
MétodoASTM
D-759
1137
25
78
D-696
C-177
1325 D-150
3146 D-955
D-621
1856 D-395
1183
D-1505
D-1895
60
60
1183 D-792
868 D-2240
2037/2 D-785
D-2583
R527 D-638
4582.4607 D-1435
171
D-1895
899 D-2990
D-471
D-731
D-2863
489
D-542
181,871,1210
D-635
960
62,585, 960
D-570
4137
D-695
D-790
D-638
45,85,877
291
D-618
D-2236
1218,3146 D-2117
306 D-1525
D-1
044
D-7
32
604
D-695
3385
D-671
178 D-790
R527
D-638
1325
D-746
D-1709
179
180
D-256
nidadS
Cambios registrados
mm
/
mm
r c
W/K.m
Adimens ional
mm/mm
Pa
g/cm3
g/cm3
Adimensional
Dial
real
Dial
rea
l
Dial
real
Cambios
Adimensional
Pa
j
Pa
Adimensional
cm/min (quemado) cm/s
%
Pa
Pa
Pa
E-42
Unidades métricas
Adimens ional
oc
ohm-cm
Cambios registrados
Pa
Pa
Número de ciclos
Pa
Pa
S
Pa @ 50% fallo
J /m
©
ITP Paraninfo 81
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PLÁSTICOS INDUSTRIALES
TEORÍ
YAPLICACIONES
Propiedad Método SO
Resistencia al rasgado
Resistencia dieléctrica 3915
Etapa por etapa
Tiempo corto
Resistencia química 175
Resistividad específica 1 min. a 500 V
Rigidez de flexión
Rotura de fluencia
Sensibilidad de entalla
Tamaño de partícula
Temperatura de deflexión
75
Temperatura de flujo
Rossi-Peakes
Temperatura de fragilidad 974
Tiempo de gelificación y temp. exotérmica 2535
Transmitancia luminosa
Turbiedad
Vapor de agua
Velocidad de flujo del fundido. termoplásticos
MétodoASTM LndadS
D-624 Pa
D-149 V/mm
D-543
Cambios registrados
D-257
D-747
Pa
D-2990 Pa
D-256 J/m
D 1921 Micrómetros
D-648
oc a
18
.5
MPa
D-569
oc
D-746
oc a 50
D 2471
D-1003
D-1003
E 96
g/24h
1133 D-1238 g/1 O m n.
* Se
ha
utilizado la última versión de cualquiera de los métodos ISO y ASTM de referencia.
Tabla
6 2.
Unidades fundamentales
SI
Longitud
Masa
Tiempo
Temp. termodinámica
Corriente eléctrica
Intensidad luminosa
Cantidad de materia
Unidades del SI
üd Súnbolo
metro m
kilogramo
kg
segundo s
kelvin K
amperio A
candela cd
moles mol
El sistema métrico SI consta de siete
unidades fun-
damentales
enumeradas en la tabla 6-2. Para sim
plificar los números grandes o pequeños, se vale
también de un conjunto de prefijos, tal como se
señala en la tabla 6-3. Cuando se combinan las
unidades fundamentales o se necesitan medidas
adicionales, se emplean unidades derivadas. En la
tabla 6-4 se ofrecen las
unidades derivadas
más
utilizadas en la industria de los plásticos.
ropiedades
mecánicas
Las
propiedades mecánicas
de un material des
criben el modo en que éste responde a la aplica
ción de una fuerza o carga. Solamente se pueden
ejercer tres tipos de fuerzas mecánicas que afec
ten a
lo
s materiales: compresión tensión y ciza-
lla.
En la figura 6-1, estas tres fuerzas se represen
tan, respectivamente, como aquellas que empujan
hacia dentro Fig. 6-1A) y hacia fuera Fig. 6-1B)
y como fuerzas contrarias que amenazan con rom
per el cilindro por esfuerzo cortante Fig. 6 1 C).
Las pruebas mecánicas consideran estas fuerzas
por separado o combinadas. Las pruebas de trac
ción, compresión
y
cizalla sirven para medir sólo
una fuerza, mientras que las de flexión, impacto y
dureza implican dos o más fuerzas simultáneas.
Seguidamente se ofrece una breve explicación
sobre pruebas concretas aplicadas para determi
nar las propiedades mecánicas. Dichas pruebas son
resistencia a la tracción, a la compresión, a la ci
zalla, al impacto, a la flexión, fatiga, dureza
y
re
sistencia a la abrasión.
Resistencia a la tracción
ISO 527, ASTM D-638)
El cálculo de la fuerza de tracción maneja la uni
dad
f u ~ m e n
del SI de masa
y
la unidad deri
vada de aceleración. Por definición,
Fuerza = masa x aceleración
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C P
ÍTU LO 6.· PROPIED DES YPRUEB S DE PLÁSTICOS
SELECCION DOS
Tab
la6 3.
Prefi
j
os
y
expresión numérica
refijo
Equivalente decimal
actor
refijo Significado origi
nal
original
E ex a 1000000000000000000
1018
griego
colosa l
p
peta 1000000000000000
10
5
griego
enorme
T ter
a 1000000000000
1012
griego monstruoso
G
giga 1000000000 10
9
griego
gigantesco
M
mega
1000000
1
Q6
griego
grande
kilo
1000
1Q3
griego
mil
h hecto
100
1
Q2
griego
cien
da de
ca
10
10
1
griego
diez
d
deci
O
1
1Q·
latín decena
e
centi
0,01
1Q·2
latín centena
m mili
0,001
1Q·3
latín mil lar
J
micro
0,000001
1Q·6
griego
pequeño
n
nano 0,000000001 10
9
griego
muy
pequeño
p pico
o 000000000001
1o12
español
pequeñísimo
f
femto
0,000000000000001 1
o
5
danés
quince
a
atto
0,00000000000000001
1Q
·18
danés diec i
ocho
Tabla6 4. Unidades
SI
derivadas
seleccionadas
Mag tud
Unidad
ímbolo
;:cele ración metro por segundo cuadrado
m/s
2
srea
metro
cuadrado
m2
:an tidad de electricidad
culombio
e
s
Jen
si
dad de masa (densidad) kilogramo por
metro
cúbico
kg/m
3
Jo
sis absorbida gray Gy
J/
kg
-ecu encia hercio
Hz
s·1
J
er
za
new ton
N
kg·m/s
2
n
ensidad de campo eléctrico voltio por metro
V/m
ot enc ia vat io
:ensió n eléctrica, diferencia de
potencial , fuerza electromotriz vol tio
nresión (tensión mecánica) · pasca l
-esistencia eléctrica
ohmio
:rabajo, energía, cantidad de calor ju lio
w
V
Pa
Q
J
J/s
W/a
N/m
2
V/a
N·m
1elocidad met ro
por segundo
m/s
:iscosidad dinámica
pasca l por segundo
Pa·s N·s/m
2
iscos idad cinemática
metro
cuadrado por segundo m2/s
olum en metro cúb ico
mJ
La unidad de masa es
el
kilogramo,
y
la acele-
ración
se expresa en metros por segundo
al
cua
d
ra
do. El valor patrón para la aceleración causada
por la gravedad de la tierra es 9,806 65 metros por
egundo al cuadrado. Este valor, redondeado como
9 80
7 m/s
2
, se denomina constante de gravedad.
La unidad del SI de fuerza es el newton, que pue
de entenderse como la fuerza de la gravedad que
ac
túa sobre un ki logramo.
1 newton = 1 kilogramo x 9,807 m/s
Esfuerzo Se llama presión la fuerza que se aplica
sobre una superficie. Sin embargo,
el
término téc
nico utilizado para presión es tensión o esfuerzo.
La unidad métrica para la tensión es el pasea[ (Pa).
Un pascal equivale a la fuerza de un newton ejer
cida sobre la superficie de un metro cuadrado. En
el sistema británico, la unidad básica es libras por
pulgada cuadrada (psi, abreviatura de
pounds
p r
square inch . La resistencia a la tracción se mide
en pascales y se define como la relación en tre la
fuerza de tracción , en newtons, y el área de sec-
© ITP Paranínfo 83
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PLÁSTICOS INDUSTRIALES
TEORÍ
YAPUCACIONES
EMPUJAR
A) Compresión B) Tracción C) Cizalla
Fig. 6-1. Tres tipos de tensión.
ción transversal original de la muestra, en metros
cuadrados. ·
fuerza de tracción N)
Resistencia a la tracción Pa)
sección transversal m
2
)
Deformación.
El esfuerzo de tracción suele pro
vocar la alteración del material adelgazándolo en
anchura y estirándolo en longitud. Tal como se
observa en la figura 6-2, el cambio de longitud
con respecto a la longitud original se denomina
deformación.
La deformación se mide en milímetros por mi
límetro pulgadas por pulgada). Se puede expre
sar en forma porcentual, denominándose enton
ces
porcentaje de elongación.
Para convertir a un
porcentaje la deformación expresada en metros por
metro, basta con multiplicar la cantidad por 100 y
registrar el resultado como porcentaje. La defor
mación en plásticos es patente en materiales que
SECCIÓN
TRANSVERSAL
M NOR
Fig. 6-2. Se llama deformación a la alteración provocada
por el esfuerzo de tracción.
8
/
©
ITP-Paraninfo
A
e
E
Fig. 6-3. Fases de deformación en plásticos sin reforzar.
se alteran con facilidad en las pruebas de tracción.
En la figura 6-3 se muestra la deformación típica
de un plástico no reforzado.
Diagramas
e
esfueno deformación.
Hoy en día
los aparatos que miden la tracción crean diagramas
de esfuerzo-deformación. Estos gráficos documen
tan con precisión el esfuerzo realizado sobre una
muestra y la deformación que resulta con todos
los niveles de carga. En la figura 6-4 se puede ver
una máquina de pruebas de tracción y el equipo
periférico asociado.
Este sistema para pruebas de tracción incluye un
monitor en cuya pantalla se muestran las curvas
e
esfuerzo-deformación y los datos numéricos, una
impresora para generar copias en papel y un trazador .
automático, que dibuja las curvas de esfuerzo-de
formación
¡obre
papel milimetrado. El ordenador
realiza los cálculos matemáticos y almacena los
datos para los informes de control de calidad.
En la figura 6-5 se muestra una curva de es
fuerzo-deformación generada por un trazador au
tomático. El material que se sometió a prueba fue
PC policarbonato).
Para entender las curvas de esfuerzo-deforma
ción es necesario estar familiarizado con algunos
términos técnicos. Así, el
límite de elasticidad A
es el punto qe la curva de esfuerzo-deformación,
también denominada de carga/extensión, donde se
incrementa la extensión sin aumentar la carga es
fuerzo). Hasta llegar al límite de elasticidad, la
resistencia del PC a la fuerza aplicada es lineal.
Después del punto A, la relación entre el esfuerzo
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C PÍTULO 6 PROPIED DES YPRUEB S DE PLÁSTICOS SELECCION DOS
.
6-4. Máquina, impresora, ordenador y trazador auto
: ~ ¡
o para pruebas de tracción fotografía cedida por
--rron Corporation ).
BC
DE
FORM C
IÓN
1
g.
6-5. Curva de e
sf
uerzos y deformaciones típica para
policarbonato.
· la deformación ya no es lineal. El cálculo puede
_
r c i o n a r
la resistencia a la deformación y la
n g c i ó
en la deformación.
En el
punto
de
rotur B
el material falla com-
le
ta
mente y se fractura en dos piezas . Los cálcu
lo pueden suministrar la resistencia a la rotura y
la elongación en la rotura. La
resistenci últim
mide la resistencia máxima del material
al
esfuer
zo. En una curva de esfuerzo-deformación, corres
ponde
al
punto
e
máximo.
En la figura 6-6
se
representa una curva de es
fu
erzo-deformación típica para ABS. En esta curva
-e puede observar que ABS alcanza la resistencia
última en el límite de elasticidad A y
e
juntos).
A C
DEFORMACIÓN
Fig. 6-6. Curva de esfuerzo-deformación típica para ABS.
o
N
e:
w
::J
LL
fJ
w
DEFORMACIÓN
B
Fig. 6-7. Curva de esfuerzo-deformación típica para LDPE.
o
N
e:
w
::J
LL
fJ
w
DEFORMACIÓN
Fig. 6-8.
Curva de esfuerzo-deformación con punto de de
formación remanente señalado en el punto A.
En la figura 6-7 se muestra una curva de ten
sión-deformación típica para LDPE.
En esta curva no se representa claramente el
límite de elasticidad. No obstante, para determi
nar la resistencia o elongación a la deformación,
debe localizarse tal límite. El
punto
de
deform -
ción rem nente
utilizado cuando una curva no re
sulta concluyente es el punto en el que una línea
paralela a la porción lineal y desplazada en una
cantidad especificada corta a la curva. En la figu
ra 6-8
se
muestra la línea desplazada y la localiza-
© ITP Paraninfo /85
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PLÁSTICOS INDUSTRI LES. T RÍA Y PUC CIONES
ción de su intersección con la curva de esfuerzo
deformación punto A).
Tenacidad.
De las curvas de esfuerzo-deforma
ción se puede concluir como generalización que
los materiales frágiles suelen ser más resistentes y
menos extensibles que los blandos. Los plásticos
más débiles presentan frecuentemente una alta
elongación y una baja resistencia. Algunos mate
riales son a la vez resistentes y elásticos . El área
bajo la curva representa la energía necesaria para
romper la muestra. Este área es una medida aproxi
mada de la
tenacidad.
En la figura 6-9, la muestra
más tenaz presenta la mayor porción del área bajo
la curva de esfuerzo-deformación.
Módulo de elasticidad módulo de tracción).
El
módulo de elasticidad, denominado también de
tracción o de Y oung, se define como el cociente
entre el esfuerzo aplicado y la deformación resul
tante, dentro de un intervalo lineal de la curva de
esfuerzo-deformación. El módulo de Y oung no
tiene sentido para esfuerzos que superan el límite
de elasticidad. Se calcula dividiendo el esfuerzo
carga) en pascales por la deformación mm/mm).
Matemáticamente, el módulo de Y oung coincide
con la pendiente de la porción lineal de la curva
de esfuerzo-deformación. Cuando la relación li
neal hasta la deformación permanece constante,
al dividir la resistencia a la deformación Pa) por
la elongación hasta la deformación mm/mm) se
obtiene como resultado el módulo de elasticidad.
Módulo de Young esfuerzo Pa)/deformación m/m)
La razón entre de la fuerza de tracción y la
elongación es un parámetro útil para predecir hasta
qué punto se estirará una pieza bajo una carga de
terminada. Un módulo de tracción grande indica que
el plástico es rígido y resistente a la elongación.
rl_
DEFORMACIÓN
o
l:I
w
:J
u
n
w
DEFORMACIÓN
o
N
a
w
:J
u
n
w
DEFORMACIÓN
A) Plástico frágil B) Plástico blando C) Plástico duro
y débil y firme
Fig. 6-9. La dureza es una medida de la cantidad de energía
necesaria para romper un material. Se define normalmente
como el
área total bajo la curva de esfuerzo-deformación.
Resistencia a la compresión
ISO 604, ASTM D-695)
La resistencia a la compresión es un valor que in
dica la fuerza necesaria para romper o triturar un
material. Los valores de resistencia a la compre
sión pueden ser útiles tanto para distinguir entre
calidades de plásticos como para comparar plásti
cos con otros materiales. La resistencia a la com
presión reviste una especial importancia en las
pruebas de plásticos celulares y expandidos.
Al calcular la resistencia a la compresión, las
unidades necesarias son múltiplos del pascal, como
kPa, MPa y GPa. Para determinar la resistencia a
la compresión, se divide la carga máxima fuerza)
en newtons por la superficie del especimen en
metros cuadrados.
Resistencia a la compresión Pa)
fuerza N) /superficie transversal m
2
)
Si, por ejemplo, se necesitan 50 kg para romper
unabarra
de plástico de 1,0 mrn
2
, se tendrá que:
Fuerza N) 50 kg
x
9,8 m/s
2
siendo 9,8 rn/s
2
la constante de gravedad
Resistencia a la compresión Pa) = 50 x 9,8) N/1 mm
2
=
=490 N/1 mm
2
=
=
490 N/0,000.001 m
2
=
490 Mpa o 490.000 kPa 71.076 psi)
Resistencia a la cizalla ASTM 732)
La resistencia a la cizalla es la carga máxima ten
sión) necesaria para producir una fractura mediante
una acción de cizalla. Para calcular la resistencia
a la cizalla, se divide la fuerza aplicada por el área
de la sección transversal de la muestra sometida a
un esfuerzo cortante.
C RG
Fig. 6-10. Distintos métodos utilizados para determinar la
resistencia al esfuerzo de cizalla.
7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos
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C PÍ
TULO
6 · PROPIED DES YPR UEB S DE PLÁSTICOS SELECCION
DOS
fuerza (N)
:istencia a la cizalla (Pa) =
- -
área transversal m
2
)
Para someter una muestra a un esfuerzo cor
_ ;:u
e existen varios métodos. En la figura 6-1
O
se
- ·
rra
n tres de ellos.
es
istencia l imp cto
2 resistencia
al
impacto
no
es una medida del es
".zrzo necesario para romper una muestra, sino que
- ·ca la energía absorbida por la muestra antes de
_ fractura. Existen dos métodos esenciales para
- - rminar la resistencia
al
impacto: (a) pruebas de
.::ida
de
una masa y (b) pruebas de péndulo.
Pruebas de caída de una masa
ASTM
D-1709).
- pruebas de caída de masa suponen ellanzamien-
- de una masa con forma
de
bola desde una altura
sobre una superficie plástica. General
- me, esta prueba se aplica a los recipientes, los
=:cmentos
de
mesa y los cascos. En la figura
6-11
se
:luyen dos variantes de este método.
Cu
ando se prueban películas, se usa un dardo
mo
en lugar de una masa más pesada, tal como
ver en la figura
6 llB.
A veces se deja
.:_· izar la muestra hasta una cubeta, donde es gol
:>eada por un yunque de metal (Fig. 6-12). Se pue
: e re
petir la prueba desde varias alturas. Si la mues
- queda
dañada
,
aparecerán en ella
grietas ,
- - as carillados u otro tipo de fracturas.
Prueba de péndulo ISO
1-79
180, ASTMD-256,
D 18 . En las pruebas de péndulo se aplica la
c;:ergía de un martillo oscilante que golpea la
uestra de plástico. El resultado es una medida
: e
la energía o trabajo absorbido por la muestra.
__
CUERDA
DARDO DE
..-t:
PELÍCULA
S
::SP
ECIMEN
BR Z DER
PELÍCULA -
1
Fig. 6-11. Prueba de caída de masa.
Fig. 6-12. Prueba de caída guiada.
La fórmula fundamental aplicada es:
Energía (J) = fuerza (N) x distancia (m)
Los martillos de la mayoría de las máquinas
utilizadas para probar plásticos tienen una energía
cinética de 2,7 -22
J.
En las figuras 6-13D y 6-13E
se muestran dos máquinas para realizar pruebas
de impacto.
En el método Charpy (viga apoyada en los ex
tremos), se sujeta la pieza por ambos extremos sin
sostenerla por debajo. El martillo golpea la mues
tra en su centro. (V éanse las figuras 6-13A y 6-
13B). En el método lzod (viga en voladizo), el
martillo golpea la pieza soportada en un extremo.
Las pruebas de impacto pueden especificar
muestras entalladas o sin entallar. En la prueba
Charpy, la entalla se sitúa
en
el lado opuesto
al
per
cutor. En las pruebas Izod, se encuentra en el mis
mo lado que el percutor, tal como se puede observar
en la figura 6-13C. En ambas, la profundidad y el
radio de la entalla pueden alterar notablemente la
resistencia
al
impacto, sobre todo si el polímero pre
senta sensibilidad
al
efecto de entalladura.
El PVC es un material bastante sensible a la
entalla. Si se prepara con una entalla roma, con
un
radio de 2 mm, el PVC presenta una resistencia
al
impacto superior que el ABS. Si las muestras tie
nen entallas afiladas con un radio de 0,25 mm, la
resistencia al impacto del PVC desciende por de
bajo de la del ABS. Otros materiales que presen
tan fragilidad de entalla son acetales, HDPE, PP,
PET y PA seco.
Asimismo, el contenido de humedad puede in
fluir en la resistencia
al
impacto. La resistencia
al
impacto de las poliamidas (nilón) puede diferir
bastante de unas a otras, desde 5 kJ/m
2
cuando
están completamente secas, hasta más de 20 kJ/
m
2
,
cuando contienen humedad.
©
ITP-Paraninfo 87
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PLÁSTICOS
INDUSffi ALES: TEORÍ Y
APLICACIONES
(A) Método de péndulo de Charpy
C RG
MÓVIL
B) Máquina de impacto de viga apoyada en los extremos
de Charpy (Tinius Olsen Testing Machine Co. Inc.)
C RG MÓVIL
~
(C) Método de péndulo de lzod
D) Máquina de impacto de viga en voladizo de Izod
(Tinius Olsen Testing Machine Co., Inc.)
Fig. 6-13. Equipo de pruebas Charpy e lzod.
Dado que para las medidas del impacto se debe
considerar el grosor de la muestra, los valores de
resistencia al impacto se expresan en julios por metro
cuadrado (J/m
2
) o libras por pulgada de entalla.
Resistencia a la flexión
ISO 178, ASTM D-790 y_D-747)
a
resistenci l flexión
mide la cantidad de ten
sión (carga) que se puede aplicar a un material sin
que se rompa. Al doblar una muestra, participan
tanto fuerzas de tracción como de compresión. Se
sujeta la muestra de ASTM sobre bloques de en
sayo separados por una distancia de 100 mni. En
el procedimiento ISO se varía la distancia con arre
glo al grosor de la muestra.
a
carga se aplica en
el centro (Fig. 6-14).
Teniendo en cuenta que la mayoría de los plásti
cos no se rompen al curvados, no es fácil calcular la
resistencia a la flexión en la fractura. En el método
de ASTM, en la mayor parte de los termoplásticos y
elastómeros se mide cuando se produce un 5 de
deformación en las muestras. La forma de hallarla
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CAPÍTU O : PROPI
EDADES
YPRUEBAS DE PLÁSTICOS SELECCIONADOS
E ) Aparato de pruebas Charpy e Izod (Tinius Olsen
- e ting Machine Co., Inc.)
Fig. 6-13. Equipo de pruebas Charpy e Izod cont.).
-onsiste en medir la carga en pascales que hace que
m
ues
tra se estire
un
5%.
En
el procedimiento ISO,
mi
de
la fuerza cuando el pliegue equivale a 1
5
·e es el grosor de la muestra.
Fatiga flexión
SO 3385, ASTM D-430 D-813
Fatiga
es el término utilizado para expresar el nú
;nero de ciclos que puede soportar una muestra
· in
fracturarse. Las fracturas por fatiga dependen
de la temperatura, la tensión y la frecuencia, am
pli tud y modo de aplicación del esfuerzo.
1? U . U i f U { o ~ / l l i f l
=
DE
R U E B ~
Fig. 6-14. Método utilizado para determinar la resistencia
a
la
flexión (módulo de flexión) .
Si la carga (esfuerzo) no supera el límite de
elasticidad, algunos plásticos pueden resistir mu
chos ciclos de esfuerzos sin fallar. En la produc
ción de bisagras integradas y contenedores en los
que la caja y la tapa son una misma pieza, deben
considerarse atentamente las características de fa
tiga de los plásticos. En la figura 6-
15
se presen
tan dos bisagras integradas y el aparato para de
terminar la resistencia al plegado.
Amortiguamiento
Los plásticos pueden absorber o disipar vibracio
nes. Esta propiedad se denomina
amortiguamien-
to
Por término medio, los plásticos tienen una ca
pacidad de amortiguamiento diez veces mayor que
el acero. Los engranajes, soportes, carcasas de elec
trodomésticos y aplicaciones en arquitectura de los
plásticos aprovechan de forma eficaz esta propie
dad de reducción de la vibración .
Dureza
El término
dureza
no describe una propiedad me
cánica concreta o simple de los plásticos. La re
sistencia al rayado, el desgaste y la abrasión están
muy conectados con la dureza. En el deterioro su
perficial de las baldosas de un suelo de vinilo o en
los arañazos en una lente óptica de PC intervienen
diversos factores. No obstante, una definición de
dureza generalmente aceptada es la resistencia a
la compresión, penetración y rayado . Existen va
rios tipos de instrumentos para medir la dureza.
Dado que cada uno de dichos instrumentos tiene
su propia escala de calibración, los valores debe
rán identificar también la escala utilizada. Dos de
las pruebas aplicadas en plásticos, de uso bastante
limitado, son la
escala de Mohs
y el
escleroscopio
La escala de dureza de Mohs es la que utilizan
los geólogos y los mineralogistas. Se basa en el
hecho de que los materiales más duros rayan a los
más blandos. El escleroscopio (figura 6-16) sirve
para realizar pruebas de dureza no destructivas.
El instrumento mide la altura de rebote de un mar
tillo de caída libre denominado
maza
Los instrumentos para pruebas de penetración
(ASTM D-2240) se emplean para realizar medi
das cuantitativas más sofisticadas. Entre los más
conocidos se pueden mencionar Rockwell , Wilson,
Barco , Brinell y Shore. En la figura 6-17 se mues
tran las diferencias básicas de las pruebas y las
©
P-Paraninfo
89
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PL STICOS INDUSTRIALES · TEORÍ YAPLICACIONES
A) Bisagra flexible B) Caja y tapa
en un
a sola pieza.
C) Aparato para medir la resistencia al plegado , que re
gistra en un
di
al el número
de
flexiones realizadas sin que
se rompa la muestra de plástico. Tinius Olsen Testing
Machine Co. , Ltd.)
Fig. 6-15. Pruebas de fatiga.
escalas de dureza. En la tabla 6-5 se ofrecen deta
lles sobre las diversas escalas de dureza.
En
estas
pruebas, se calibra la
dureza por la profundidad o
por la superficie de la penetración.
La
prueba de Brinell está relacionada con
la
dureza del área de penetración. Los índices de
Brinell típicos
para
plásticos
concretos son:
acn1ico, 20; poliestireno, 25; policloruro de vinilo,
20, y polietileno,
2
En la figura 6-18, se muestra
un aparato de ensayo Brinell.
90
/
©
ITP Paraninfo
MAZA
EN
CAÍ
DA
_
_ J ; f t : j ~
LIBRE
PUNTA DE
DIAMANTE
TUBO DE VIDRIO
GRADUADO
ESPECIMEN
Fig. 6-16. Escleroscopio para la realización de pruebas de
dureza.
¡
00
50
BARCOL
10 .000
DIAMAN
TE
10
5000
2000
1000
500
CORIND ÓN
O ZAFIRO
6 [ CUARZO
LIM A DURA ORTOC
LASA
~ T : ~ A R S A : ~ ~ ~ :
100
1
2 FACIL
ES
DE
110
] .
40
1
APAT TO
so
o
TR
ABAJ
AR
F
LUO RITA
100
60 1 CALCITA
40 ALEACIONES
so
: ,
0
1
L ~ ~ ~ ~ o
OCKWELL
0
B
lOO 1
80
MAYORÍA DE YESO
2
6
LOS PLÁS
TI
COS
80
ROCKWELL
•o
M
6 VIDRIO)
5
{FILO DE LA
NAVA
JA)
{MONEDA
DE COBR
E)
1 (U
ÑA)
1
0 ~
ESCALA DE 4
1 40 j
ALCO
D
UREZA
DE
AOC
KWE
BRINELL R
ESCALA DE
DUREZA
DE
MOHS
Fig. 6-17. Comparación de varias escalas de dureza.
La
prueba de dureza Rockwell indica la dureza
por determinación de la diferencia de profundidad
de penetración de dos cargas diferentes. En ella se
aplican una carga menor normalmente 1O kg) y una
principal de 60 a 150 kg) a un dispositivo de pene
tración con forma de bola Fig. 6-19). Los índices
Rockwell típicos de algunos plásticos son: acrílico,
M 100; poliestireno, M 75; policloruro de vinilo, M
115 , y polietileno, R, 15 . En la figura 6-20 se apre
cia una prueba Rockwell en marcha.
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C PÍTULO
6
PROPIED DES YPRUEBAS DE PLASTICOS SELECCION DOS
Tabla
6 5.
Comparación
de pruebas de dureza concretas
Instrumento
Penetrador
Ca ga
Brinnel l Bola, 1O
mm
diámetro • 500 kg
3.000
kg
Comentarios
Se calcula
la
media de las diferencias de
dureza del material
Carga aplicada durante 15- 30 segundos. La
imagen a través de un
microscopio
Brinell
presenta y
mide
el diámetro valo r de
impresión). No para materiales con factores
de fluencia altos.
Barcol
Varilla de punta afilada
Cargado con muelle. Portátil. Se toman lectu
ras
al cabo de
1
a
1O
s
26° plana
O
157
mm
Se presiona a mano
Rockwel l C
Cono de diamante
Rockwell B
Bola, 1,58
mm
Rockwell R
Bola, 12,7 mm
Rockwell L Bola, 6,35
mm
Rockwell M Bola, 6,35 mm
Rockwell
E
Bola, 3,175
mm
contra la pieza
con 5-7
kg
Menor 10
kg
Menor 150
kg
Menor
1O kg
Menor 100 kg
Menor 1O
kg
Menor 60
kg
Menor 1O kg
Menor 60 kg
Menor 1 O
kg
Menor 100
kg
Menor
1 O
kg
Menor 100
kg
Materiales más duros, acero. Modelo tabla
Metales blandos y plásticos cargados
1O seg después de aplicar una carga menor
se aplica una carga mayor. Se retira la carga
mayor al cabo de 15 s tras la aplicación Se
hace la lectu
ra
de la escala de dureza 15 s
después de retirar
la
carga mayor.
o
Se aplica una carga ~ n o r y cero en 1O s
Se
aplica una carga mayor
inmediatamente
después de ajustar a cero. Se lee
el
número
de divisiones por las que
ha
pasado
el
señalador durante 15 de carga mayor
Shore A Varilla, diámetro
1,40
mm
afilada
a
35°0,79
mm.
Muelle
cargado.
Se
empuja contra
la
pieza con la presión
de la mano.
Portátil. Lecturas tomadas en plásticos
blandos al cabo de 1 a 1 O s
Shore D Varilla, diámetro
1,40
mm
afilada
a 35°0,79 mm
radio de O 100 mm
Como antes
Para los plásticos blandos o flexibles, se puede
emplear un durómetro de Shore. Se han estableci
do
dos gamas de dureza de durómetro. En el tipo
A se utiliza un penetrador con forma de varilla
roma para probar los plásticos blandos. En el tipo
D se emplea un penetrador con de varilla puntia
guda para medir los materiales más duros. Se toma
el valor o se hace la lectura después de presionar
manualmente durante 1 o
10
segundos. El inte
r-
valo de la escala va de O a 100.
El
aparato de
ensayo Barcal
es similar al
durómetro de Shore, tipo D En él se emplea tam
bién un penetrador afilado. En la figura 6-21, se
muestra un dibujo de un aparato de pruebas Barco
Como antes
Resistencia a la abrasión ASTM D-1044)
La abrasión es un proceso en virtud del cual la
superficie de un material se desgasta por rozamien
to
Los aparatos Williams, Lambourn y Tabor mi
den la resistencia de los materiales plásticos a la
abrasión. En las pruebas realizadas en todos ellos,
se frota la muestra con un agente abrasivo sepa
rando parte del material. La cantidad de material
perdida masa o volumen) indica hasta qué punto
resiste la muestra el tratamiento abrasivo.
masa original masa final
Resistencia a la abrasión =
densidad relativa
© ITP Paraninfo /91
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PLÁSTICOS INDUSTRIALES
TEORÍ
YAPLICACIONES
Fig. 6-18.
Este aparato de pruebas Brinell es neumático
(Tinius Olsen Testing Machine Co., Inc.).
C RG
Fig. 6-19.
Las lecturas de la prueba de dureza Rockwell se
basan en la distancia entre las líneas A (carga menor) y B
(carga principal).
ropiedades
físic s
En contraposición con las propiedades mecánicas,
que comprenden las fuerzas básicas de esfuerzo,
compresión y cizalla, las propiedades físicas de los
plásticos no dependen de estas fuerzas, sino de la
estructura molecular del material. Se tratarán aquí
algunas de ellas: densidad relativa, contracción de
moldeo, fluencia a la tracción y viscosidad.
Densidad y densidad relativa
ISO 1183, ASTM D-792 y D-1505)
a densidad es la masa por unidad de volumen.
a
unidad derivada del SI para la densidad es ki-
9 1
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(A) Registro de resultados de una prueba de durez a
Rockwell en una muestra en barra de ABS (Wilson
Instrument Division of AACO).
B)
Barra moldeada de ABS, colocada bajo el penetrador
de un aparato de pruebas de dureza Rockwell. (Wilson
Instrument Division of AACO).
Fig. 6-20.
Prueba Rockwell.
PENETR DOR
Fig. 6-21.
En un aparato Barco se emplea un penetrador
puntiagudo (ASTM D-2583).
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C PÍTULO 6 PROPIED DES YPRUEB SDE PLÁSTICOS
SELECCION DOS
logramos por metro cúbico, si bien habitualmente
se expresa en gramos por centímetro cúbico:
Ejemplo:
Densidad =masa kg)/volumen m
3
)
Para PVC:
Densidad
=
1.300 kg/1 m
3
o
1 3
g/cm
3
a
densidad relativa se define como la rela
ción entre las masas de un volumen determinado
de material y de un volumen equivalente de agua
a 23
oc a densidad relativa es una cantidad
adimensional, que adoptará el mismo valor en cual
quier sistema de medida.
Ejemplo:
densidad del PVC
Densidad relativa de PVC
= -
densidad del agua
1.300 kg/m
3
= 1 3
1.000 kg/m
3
En la tabla 6-6 se indican las densidades relati
vas de una serie de materiales. Debe advertirse que
l
as
poliolefinas tienen densidades inferiores a 1,0,
lo que significa que flotan en el agua.
Un método sencillo para determinar la densi
dad relativa consiste en pesar la muestra en aire y
en agua ASTM D-792). Se puede usar un alam
bre fino para suspender la muestra de plástico en
el agua de una balanza de laboratorio, tal como se
muestra en la figura 6-22. Entonces, la densidad
relativa se calcula mediante la siguiente fórmula:
a - b
D
a - b c - d
D
=
densidad a 20
oc
a
=
masa de la probeta
y
alambre en aire
b =masa del alambre en aire
e = masa de alambre con extremo sumergido en agua
d =masa de alambre
y
probeta sumergida en agua
Otro método, establecido por ASTM D-1505,
es
una
columna e gradiente e densidad
Esta
olumna se compone de capas líquidas de densi
dad decreciente de abajo a arriba. La capa en la
que se hunde la muestra indica su densidad. Una
olumna de gradiente de densidad es bastante com
pleja y requiere un mantenimiento periódico para
limpiar la columna
y
verificar si las capas tienen
la densidad especificada.
Tabla 6 6. Densidades relativas de algunos materiales
ustancia
Maderas (basado en agua)
Abedu l
Castaño
Cicuta
Fresno
Pino
Roble
Líq
uidos
Metales
Ácido muriático
Ácido nítrico
Agua 20
oc
Bencina
Queroseno
Trementina
Acero
Aluminio
Cobre
Hierro fundido
Hier
ro
labrado
Latón
Plásticos
ABS
Aceta
Acrílico
Alifo
Ami nos
Caseína
Celulósicos
Epóxidos
Fenólico
Fluoroplásticos
lonómeros
Óxido de fenileno
Poliamidas
Policarbonato
Poliéster
Poliésteres clorados
Poliestireno
Poliolefinas
Polisulfona
Siliconas
U reta nos
Vinilos
Densidad
relativa
0,65
0,63
0,39
0,73
0,57
0,74
1,20
1,217
1,00
0 71
0,80
0,87
7,85
2,67
8,85
7,20
7,7
8,5
1,02- 1,25
1 40-1 ,45
1 17-1 ,20
1,30-1,40
1 47- 1 65
1,35
1 15-1 ,40
1
11-1,8
1,25-1,55
2,12-2 ,2
0,93-0,96
1,06-1,1 o
1,09-1,1 4
1,2-1,52
1,01-1,46
1,4
0,98-1 ,1
0,91-0,97
1,24
1,05-1,23
1 15- 1 20
1,2- 1,55
Un método más simple sería preparar una o más
mezclas
de
densidades conocidas, tal como se mues
tra en la figura 6-23. Para densidades superiores a
la del agua, se obtiene una solución de agua destila
da y nitrato cálcico y se mide con un hidrómetro de
tipo técnico. Se añade nitrato cálcico hasta obtener
la densidad deseada. Para densidades inferiores a
las del agua, se mezcla agua con alcohol isopropílico
para conseguir la densidad seleccionada.
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PLÁSTICOS INDUSTRIALES
TEORÍ APLICACIONES
Fig. 6-22. Balanza analítica utilizada según el modelo para
determinar la densidad relativa de muestras de plástico.
l
llevar a cabo las pruebas de densidad, no
debe olvidarse que la suciedad, la grasa y los
descascarillados de la máquina pueden atrapar aire
en la muestra YProducir resultados imprecisos. La
presencia
de
cargas aditivos agentes
de
reforzamiento y vacíos o células también alteran
la densidad relativa.
Contracción de moldeo
ISO 2577, ASTM D-955)
La contracción de moldeo lineal) influye en el
tamaño de las piezas moldeadas. Las cavidades
del molde son más grandes que las piezas acaba
das deseadas. Cuando la contracción de las piezas
es completa, deberán satisfacer especificaciones
dimensionales.
Las piezas de moldeo se encogen al cristalizar,
endurecerse o polimerizarse en un molde. Ade
más, la contracción continúa después del moldeo.
HIDRÓMETRO
CILINDRO
DE VIDRIO
SOLUCIÓN
DE
DENSIDAD
RELATIVA
CONOCIDA
DENSIDAD RELATIVA 1 20
Fig. 6-23. Método para medir la densidad.
Por tanto, se debe dejar pasar un período de 48
horas antes de tomar ninguna medida, para que la
pieza termine de contraerse una vez que se ha ex
traído del molde.
La
contracción de moldeo
se define como la
relación entre la reducción de la longitud y la lon
gitud original. El resultado se registra como mm/
mm. La fórmula es:
Contracción
moldeo
longit. cavidad - longit. barra moldeada
longitud de cavidad
Fluencia a la tracción
ISO 899, ASTM D-2990)
Cuando un contrapeso suspendido de una muestra
de ensayo provoca un cambio en la forma de la
muestra durante un período de tiempo, la defor
mación se
denominajluencia
Si la fluencia se pro
duce a temperatura ambiente, se denomina
flujo
enfrío
En la figura 6-24 se representa el flujo en frío.
El intervalo de tiempo necesario para pasar de A,
al comienzo de la prueba, a E, rotura de la pieza,
puede ser de más de 1.000 horas. Los resultados
de la prueba de fluencia a la tracción registran la
deformación en milímetros, como un porcentaje y
como un módulo.
La fluencia y el flujo en frío son propiedades
muy importantes que se deben considerar a la hora
de diseñar recipientes a presión tuberías y
viguetas, en los que una carga constante presión
ESPECIMEN
A
PESAS
Fig. 6-24. Estadios de fluencia y flujo en frío .
7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos
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CAP
ÍTULO 6 · PROPIEDADES YPRU
EBAS
DE PLÁSTICOS
SELECC
IONADOS
t ~ ?
e · .
¡,.¡,))
Fig. 6-25. Prueba de la resistencia
al
estallido de una tu
bería Schloemann-Fellows).
o esfuerzo) puede causar deformación o cambios
di
mensionales. Las tuberías de PVC se someten a
pruebas de fluencia especializadas para medir su
capacidad para resistir presiones determinadas
durante un período de tiempo y para determinar la
resistencia al estallido o a la rotura. En la figura 6-
25 se observa una sección de tubería sometida a
prueba para determinar
su
resistencia al estallido.
La muestra
se
rompió a una presión de 5,85 MPa.
Viscosidad
La característica que describe la resistencia inter
na de
un
líquido para fluir se denomina
viscosi-
dad. Cuanto más lento fluye el líquido, mayor es
u viscosidad. Esta magnitud se mide en pascales
· egundos Pa x s) o unidades llamadas paises.
éase tabla 6-7).
La viscosidad es un factor importante en el
:ransporte de resinas, la inyección de plásticos en
líquido y la obtención de dimensiones crí
i
as de formas extruidas. Cargas, disolventes,
plastificantes, agentes tixotrópicos materiales de
·ip
o
gel hasta que
se
agitan
,
grado de
po limerización y densidad son factores que afec
ran
a la viscosidad. Esta magnitud de una resina
mo por ejemplo, poliéster oscila entre y 10
Pa [1.000 a 10.000 centipoises]. Un centipoise
i v l e a 0,01 paises. En el sistema métrico, un
- ntipoise equivale a 0,001 pascales-segundo. Para
definición más completa del poise, consúltese
;:ualquier libro de texto o tratado de física en el
que se describa la viscosidad.
Propiedades
térmicas
Las propiedades térmicas más importantes de los
plásticos son la conductividad térmica, el calor
específico, el coeficiente de dilatación térmica, la
deflexión por el calor, la resistencia
al
frío, la ve
locidad de combustión, la inflamabilidad, el índi
ce de fundido, el punto de transición vítrea y el
punto de reblandecimiento.
Tabla 6 7. Viscosidad de materiales concretos
aterial
Agua
Queroseno
Aceite de otor
Glicerina
Sirope de maíz
Melazas
Resinas
Plásticos estado
viscoelástico
en
caliente)
VISCOSidad
Pa.s
0 001
0 01
0,01-1
1
10
100
< 0 1 a >
10
3
<
10
2
a >
10
7
VISCOSidad
centipoises
1
10
10-100
1.000
10.000
100.000
< 100 a >
10
6
<
10
5
a >
10
10
Cuando se calientan los termoplásticos, las mo
léculas y los átomos del material empiezan a vibrar
con mayor rapidez. Ello causa el alargamiento
de
las cadenas moleculares. Una mayor cantidad de
calor puede producir el deslizamiento entre molé
culas unidas por fuerzas de Van der Waals más dé
biles. El material puede convertirse en un líquido
viscoso. En los plásticos termoendurecibles, las
uniones no se liberan fácilmente. Es necesario rom
perlas o descomponerlas.
Conductividad térmica ASTM C-177)
La conductividad térmica es la velocidad de trans
misión de energía calorífica de una molécula a otra.
Las mismas razones en relación con las moléculas
que explican la capacidad aislante de la electrici
dad de los plásticos sirven para explicar
su
natu
raleza de aislantes térmicos.
La conductividad térmica, que se expresa como
un coeficiente, se denomina factor
k
que no debe
confundirse con el símbolo K que indica la tem
peratura en kélvines. El aluminio tiene un factor
k
de 122 W K m. Algunos plásticos expandidos o
celulares poseen valores k inferiores a 0,01 W/K
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PL STICOS INDUSTRIALES
TEORÍ
Y
APLICACIONES
m tabla 6-8). Los valores k para la mayoría de los
plásticos demuestran que no conducen el calor
como lo haría una cantidad equivalente de metal.
El flujo de energía calorífica deberá medirse en
vatios, no en calorías por hora ni en Btu por hora.
Un vatio W) equivale a un julio por segundo J/s),
aunque debe recordarse que el julio es una unidad
de energía, mientras que el vatio lo es de potencia.
Calor específico capacidad calorífica)
El calor específico es la cantidad de calor requerida
para elevar la temperatura de una unidad de masa
un kelvin, o un grado Celsius. Obsérvese la figura
6-26. El calor específico debe expresarse en julios
por kilogramo por kelvin J/kg K). A temperatura
ambiente, el calor específico para ABS es 104 J/kg
K; para el poliestireno, 125 J/kg K, y para el
polietileno, 209 J/kg K. Esto indica que se necesita
rá más energía calorífica para ablandar los plásticos
cristalinos de polietileno que para el ABS. Los va
lores de esta magnitud para la mayoría de los plásti
cos señalan que requieren una mayor cantidad de
energía calorífica para elevar su temperatura que el
agua, ya que el calor específico del agua es l. La
cantidad de calor también se puede expresar en ju
lios por gramo por grado Celsius J/g
oc .
Expansión térmica
Los plásticos se dilatan a una velocidad mucho
mayor que los metales, por lo que resulta compli
cado unir metales con plásticos. En la figura 6-27
se muestra la diferencia entre los coeficientes de
expansión de diversos materiales. El coeficiente
de expansión se utiliza para determinar la dilata
ción térmica en longitud, superficie o volumen por
unidad de incremento de la temperatura. Se ex
presa como una razón por grado Celsius.
Si se calienta una varilla de PVC de 2 m de
longitud desde 20 oc a 50 °C, su longitud se mo
dificará en 7 mm.
Ejemplo:
Cambio de longitud =coeficiente dilatación lineal x
x longitud original x cambio de temperatura
=
0,000050
= 0,007 m o 7 mm
°C X
2m
X 70°
9 1 ©
ITP Paraninfo
Tabla 8. Conductividadténnica dealgunos materiales
Material
Conduclividadtérmica Resistividadténnica
(factork),W/K·m
(factor-R),
K·
m W
Acero
44 0,022
Acrílico
0,18 5,55
Aluminio 122
0,008
aleación)
Cobre 115
0,008
berilio)
Hierro
47 0,021
Madera
0,17 5,88
Poliamida
0,25 4,00
Policarbonato
0,20 5,00
Vidrio ventanas
0,86 1,17
• l factor R es el inverso del factor k
CALOR
r===:::=::::===-,
AÑADIDO
r====== =;
GRAMO
A2 °C
AGUA
1
GRAMO
A21
oc
AGUA
Fig. 6-26. ¿Qué cantidad de calor se ha añadido?
Dado que la superficie es el producto de dos
longitudes, el valor del coeficiente debe ser doble.
De
forma similar, se deberá triplicar el valor del
coeficiente para obtener la dílatación térmica para
el volumen. En la tabla 6-9 se muestran las dilata
ciones térmicas de varios materiales.
Temperatura de deflexión
ISO 75, ASTM D-648)
La temper tur de deflexión antes denominada
termodistorsión) es la máxima temperatura conti
nua de operación que puede soportar un material.
Aunque, en general, los plásticos no se emplean en
entornos de mucho calor, algunos fenólicos espe
ciales
se
someten a temperaturas de hasta 2.760 oc
En la figura 6-28 se ilustra un dispositivo que
proporéiona cMor, presión, medición lineal y una
gráfica de los resultados. En la prueba de ASTM,
se coloca una pieza 3,175 mm x 140 mm) sobre
soportes dispuestos a una distancia de 100 mm; a
continuación se ejerce una presión sobre la mues-
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CAPÍTU
O
: PROPIEDADES YPRUEBAS DE PLÁSTICOS SELECCIONADOS
Tabla6 9. Expansión ténnica de materiales concretos
Sustancia
o plásticos
Acero
A lu minio
Cobre
Granito
Hierro fundido
Hormigón
Ladrillo
Latón
Madera de pino
Má rmol
Vidrio
lásticos
Epóxido
Fenol formaldehído
Ftalato de dialilo
Melamina formaldehído
Poliamida
Policloruro de vinilideno
Poliestireno
Polietileno
Polimetacri lato de metilo
Politetrafluoroeti leno
Sil iconas
Coeficiente
de
expansión
lineal
x106,mm/mm C
10,8
23,5
16.7
8,2
10,5
14,0
5,5
18,8
5,5
7,2
9,3
40-100
30-45
50-80
20
- 57
90-108
190- 200
60-80
110- 250
54- 11
o
50- 100
8-
50
tra una fuerza de 455-1.820 kPa. Se eleva la tem
peratura 2 oc por minuto y se registra el valor al
que se flexiona la muestra 0,25 mm como tempe
ratura de deflexión.
Además de las pruebas convencionales, algu
nas pruebas especiales proporcionan información
obre la deflexión por temperatura de diversos
plásticos. Los materiales se pueden probar en un
horno, donde se eleva la temperatura hasta que el
material se carboniza, se ampolla, se distorsiona o
pierde una
r e s i s ~ e n c i
apreciable. A veces, el agua
en ebullición proporciona el calor y el nivel de
temperatura. En la figura 6-29 se muestra un ex
perimento de deflexión con el empleo de un ca
lentador radiante de infrarrojo.
Se introdujeron en una prensa hidráulica de la
boratorio barras de ensayo de policarbonato refor
zado con vidrio, polisulfona y poliéster
termoplástico y se aplicaron cargas iguales de 175
g. Tras 1 minuto a 155 oc con un calentador radian
te
de infrarrojo, la barra de policarbonato empezó a
combarse; un minuto después, le sucedió lo mismo
a la barra de polisulfona; la barra de poliéster
termoplástico no se dobló hasta que no transcurrie
ron 6 minutos a 185 °
C.
Meta
le
s ferrosos
Metales no ferrosos
Termoplásticos
Termoestables
=
1 1 1 1 1
o
0
100 1
300 4
Fig. 6-27. Coeficiente de expansión (por
oc
x
lQ -6
.
Fig. 6-28. Temperatura de deflexión/Vicat: aparato de
ensayo automático Tinius Olsen para medir la temperatu
ra de flexión Vicat equipado con un DS
-5
para probar hasta
5 piezas por separado o a la vez.
lásticos ablativos
Los plásticos ablativos se utilizan en las industrias
aeroespacial
y de
misiles
. Al reentrar en la
troposfera, la temperatura de la superficie exterior
de una pantalla térmica es superior a 13.000 °C,
mientras que la superficie interior no llega a 95
o
c. Los plásticos ablativos pueden estar compues
tos por resinas fenólicas o resinas epoxi y matri
ces de grafito, amianto o sílice.
En los materiales ablativos, el calor es absorbi
do a través de un proceso conocido como pirólisis ,
que tiene lugar en la capa cercana a la superficie
expuesta a energía calorífica. Gran parte del plásti
co se consume o queda desprendido a medida que
absorbe grandes cantidades de energía calorífica.
(A) Antes de aplicar calor (B) Dos minutos después de
(Celanese Plastic Materials aplicar calor (Celane
se
Plas-
Co.). tic Materials Co.).
Fig. 6-29. Prueba de deflexión por el calor. ·
©
ITP Paraninfo 97
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PL STICOS
INDUSTRIALES
TEOR ÍA Y
APLICAC
IONES
Resistencia al frío
Por regla general, los plásticos presentan una bue
na resistencia al frío. Los envases de alimentos
hechos de polietileno soportan habitualmente tem
peraturas de
-51
o
c.
Algunos llegan a aguantar la
temperatura extrema de -196
o
con una pérdida
rninima de sus propiedades físicas .
Inflamabilidad ISO 181, 871, 1210,
ASTM D-635, D-568 y E-84)
Inflamabilidad
también llamada
ignifugación
es
un término que indica la capacidad de un material
para soportar la combustión. Existen varias prue
bas para medir esta característica. En una de ellas
se aplica fuego en una tira de plástico y se retira la
fuente de calor llama). Se determina el tiempo y
la cantidad de material consumido y los resulta
dos se expresan en mm/min. Los plásticos alta
mente combustibles, como el nitrato de celulosa,
tienen valores altos de inflamabilidad.
Una palabra ciertamente equívoca relacionada
con la inflamabilidad es
autoextinguible
que in
dica que el material no continúa quemándose una
vez retirada la llama. En la figura 6-30A se mues
tra un material ignífugo y en la figura 6-30B, plás
ticos autoextinguibles. Prácticamente todos los
plásticos pueden ser autoextinguibles si se inclu
yen los aditivos apropiados.
En la tabla 6-10, se recogen los plásticos que
se queman al exponerse a llama directa. Para pro
ducir la autoignición, la temperatura debe ser más
alta que la de ignición de una llama directa.
Índice de fundido
ISO 1133, ASTM D-1238)
La viscosidad y las propiedades de flujo afectan tan
to al tratamiento de los plásticos como al diseño de
los moldes. La viscosidad de fundido proporciona
datos de mayor precisión, pero son más habituales
los valores del índice de fundido, ya que las prue
bas para su determinación requieren poco tiempo.
El índice de fundido es una medida de la canti
dad de material en gramos que se extruye a través
de un pequeño orificio en 1O minutos a una pre
sión y temperatura determinadas. Generalmente,
la carga es de 43,5 psi [300 kPa]. El procedimien
to de ASTM especifica temperaturas de 190 oc
para el polietileno y 230
o
para el polipropileno.
98
1
© ITP Paraninfo
El método ISO indica
el
diámetro de la boquilla,
la temperatur
a
el factor de la boquilla, el tiempo
de referencia y la carga nominal. En la figura 6-31
se puede contemplar un aparato de medida del ín
dice de fundido .
Un valor alto de este índice indica un material
de esc
as
a viscosidad. Normalmente, los plásticos de
viscosidad reducida tienen una masa molecular re
lativamente ba
. Por el contrario, los materiales de
masa molecular alta son
re
sistentes
al
flujo y pre
sentan valores del índice de fundido inferiores.
Temperatura de transición vítrea
A temperatura ambiente, las moléculas de los plás
ticos amorfos están en movimiento, pero dicho
movimiento es bastante limitado.
A medida que se calienta un material amorfo ,
aumenta el movimiento relativo de las moléculas .
Cuando el material alcanza cierta temperatura, pier
de
su
rigidez y queda correoso. La temperatura se
define como la temperatura e transición vítrea T .
g
A menudo, la temperatura de transición vítrea se
registra como un intervalo de temperaturas, ya que
la transición no se produce a una temperatura espe
cífica. En la tabla
6-11
se ofrecen los puntos
de
tran
sición vítrea de varios plásticos amorfos .
Los plásticos cristalinos contienen en realidad
regiones cristalinas y regiones amorfas. Por tanto,
A) Este poliuretano celular sirve de ejemplo de la capaci
dad como aislante té rmico la resistencia a la inflamación
de formulaciones de plásticos especiales.
B) Cuando se separa la llama de
un
plástico autoextin
guible, cesa la combustión Henkel Corp.)
Fig. 6-30;
Prueba de inflamabilidad de plástico
s.
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C P
Í
TULO
6
PROPIED DES
Y
PR
U
EB S
DE
PL STICOS SELECC
IO
N DOS
Fig. 6 31.
Plastómetro de extrusión: en el plastómetro
Ti
nius Olsen básico (med
id
or del índice de fusión) se in-
·orpora un controlador/cronómetro
MP
993 accionado por
microprocesador (procedimiento A -
in
sta lación ope
ra
cio
nes manuales) para de terminar la ve locidad de fluj o (índi
· e
de
fusión)
de
termoplásticos.
pres entan dos cambios
al
ser calentados. Cuando
la temperatura alcanza
un
valor suficiente, las re
gi
ones amorfas se alteran desde un estado similar
al cristal
al
flexible. A medida que continúa ele
,·ándose la temperatura, la energía desorganiza las
regiones cristalinas haciendo que todo el material
adop
te
la forma de un líquido viscoso. La transi-
ió
n se produce en un intervalo de temperaturas
li
mitado. Se identifica como Tm temperatura de
fus ió
n.
En la tabla 6
1
2 se muestran las
T
y
Tm
de
diversos plásticos cristalinos. e
En la figura 6-32 se ilustra gráficamente la di
ferencia entre materiales amorfos y cristalinos.
Observe los dos puntos de inflexión de la curva
para los materiales cristalinos.
Punto de reblandecimiento
(ISO 306, ASTM D-1525)
En la prueba para determinar el punto de reblan
decimiento Vicat, se calienta una muestra a una
velocidad de 50
oc
por hora. La temperatura a la
q
ue
penetra una aguja
en
la muestra, 1 mm, es el
punto de reblandecimiento de Vicat.
Tabla 6 1 O. Temperaturas de ignición e nflamabilidad de
diversos materiales
Material Temp . ignición Temp. autoignición Relación
C
oc
quemado
mm
/m n
Algodón 230-266 254
OL
Papel peri
ód
i
co
230 230
OL
Pino de Oregón 260 OL
Lana 200 OL
Polieti leno 341 349
7,62-30,48
Po li
propileno, fibra
570 17,78-40,64
Politetra- 530
RT
fluoroetileno
Policloruro de vinilo
391
454
AE
Policloruro de 532 532
AE
v
in
i
li
deno
Po liestireno 345-360 488-496
12,70-63,5
Polimetacri lato 280-300 450-462
15,42-40,64
de metilo
Acrílico. fibra 560
OL
Ni
t rato de celulosa
14
1 1
41
Rápido
Acetato de
celulosa
305
475
12,70-50,80
Tri
acetato de celulosa 540
AE
fibra
Etil celulosa
291
296
27,94
Poliamida (nilón)
421
424
AE
Nilón 6,6 , fibra 532
AE
Fenólico, estrati- 520-540
571-580
AE-RT
ficado, fibra vidrio
Melamina, estrat
i-
475-500 623-645
AE
fi cado , f ibra vidrio
Po liéster, estrati- 346-399 483-488
AE
ficado, fibra vidrio
Poliuretano, po
li
ét
er
310 416 AE
espuma rígida
Silicona, est rati- 490-527 550-564 AE
fi cado, fi
bra
vidrio
RT
- Resistente a altas temperaturas
AE - Autoextingu ible
OL
-
Se
quema lentamente
Tabla
6 11. Temperatura de
transición
vítrea
de
varios
plásticos
amorfos
Plástico
T C
g
ABS
11
o
PC 150
PMM
105
PS
95
PVC
85
Tabla 6 12. Temperatura de transición
vítrea
de
varios
plásticos cristalinos
Plástico
PA
PE
PET
pp
re
50
- 35
65
-1 0
265
130
265
165
© ITP Paraninfo 99
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PLÁSTICOS INDUSTRI LES: TEORÍ Y PLIC CIONES
o
u
g
u
w
-
/)
w
z
w
;
3
TEMPERATURA
A MATERIALES AMORFOS
B MATERIALES CRISTALINOS
Fig 6-32. Volumen específico en función de la tempera
tura para
un
plástico amorfo
y un
plástico cristalino,
ropiedades ambientales
Los plásticos aparecen prácticamente en cualquier
contexto. Se utilizan en recipientes para produc
tos químicos, envases para guardar alimentos e
implantes médicos en el cuerpo humano. Antes de
diseñar el producto, debe probarse su resistencia
sometiéndolo a condiciones extremas del ambien
te.
Entre las propiedades ambientales de los plás
ticos se incluyen: resistencia química, envejeci
miento a la intemperie, resistencia
al
ultravioleta,
permeabilidad, absorción de agua, resistencia
bioquímica y agrietamiento por esfuerzo.
Propiedades químicas
a afirmación de que «la mayoría de los plásticos
resisten los ácidos débiles, álcalis, humedad y pro
ductos de limpieza domésticos» no debe tomarse
al pie de la letra. Cualquier aserto sobre la res
puesta de los plásticos a entornos químicos debe
considerarse únicamente como una generalización.
Conviene probar cada plástico en concreto para
valorar su aplicación específica y las sustancia
químicas que puede resistir.
La resistencia química de los plásticos depen
de en gran medida de los elementos combinados
en las moléculas y de los tipos y firmeza de los
enlaces químicos. Algunas combinaciones son
muy estables, mientras que otras son bastante ines
tables. Las poliolefinas son excepcionalmente iner
tes, no reactivas y resistentes al ataque químico,
un hecho que se debe a los enlaces C-C del esque-
leto de las moléculas, que son muy estables. En
contraposición, el polialcohol vinílico contiene
grupos hidroxilo -OH) unidos a la cadena de car
bonos de la molécula. Los enlaces que llevan los
grupos hidroxilo de la cadena principal se descom
ponen en presencia de agua.
En la tabla 6-13 se indica la resistencia química
de una serie de plásticos. La información de esta
tabla se refiere solamente a materiales naturales, si
bien las cargas, plastificantes, estabilizantes, colo
rantes y catalizadores pueden afectar a la resisten
cia química de los plásticos.
La resistencia de los plásticos a disolventes
orgánicos proporciona información para identifi
car materiales no conocidos. Véase Apéndice D
sobre identificación de materiales). La capacidad
de reacción tanto de los plásticos como de los disol
ventes orgánicos se ha ,dado en llamar
parámetro
de solubilidad
En principio, un polímero se di
suelve en un disolvente que tiene un parámetro de
solubilidad similar o inferior. Este principio gene
ral no tiene por qué aplicarse en todos los casos,
debido a la cristalización, los enlaces de hidróge
no y otras interacciones moleculares. La tabla 6-
4
contiene los parámetros de solubilidad de va
rios disolventes y plásticos.
abla 6 13.
Resistencia
químicade
varios
plásticosa
temperat raambiente
lástico
Ácidosfuertas Álcaisfuertas DisoMintes
cxg{ri;os
Acetal Atacado
Resistente Resistente
Acetato Afectado Afectado
Atacado
de celulosa
Acrílico Atacado
Poco afectado
Atacado
Epoxi Poco afectado
Poco
afectado Poco afectado
Fenólico Resistente Atacado Afectado
eno
xi
Resistente Resistente Atacado
lonómero Poco afectado
Resistente Re sistente
Melamina Poco afectado
Poco afectado Resistente
Polialómero Resistente
Resistente Resistente
Poliamida Atacado Poco afectado
Resistente
Policarbonato Resistente
Atacado Atacado
Policlorotri
Resistente Resistente Resistente
fluoroetileno
Policloruro Resistente
Resistente Afectado
de vinilo
Poliéster Poco afectado
Afectado Afectado
Poliestireno Afectado Resistente
Afectado
Polietileno Resistente Resistente
Afectado
Poliimida Afectado Atacado
Resistente
Poli
óxido Resislente Resistente Poco afectado
de fenileno
Polipropileno Resistente Resistente
Re sistente
Polisulfona Resistente Resistente Afectado
Politetra Resistente Resistente Resistente
fluoroetileno
Poliuretano Resistente Afectado Poco afectado
Silicona Poco afectado Afectado Poco afectado
7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos
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CAPÍTULO : PROPIEDADES YPRUEBAS DE PLASTICOS SELECCIONADOS
Envejecimiento a la intemperie ISO 45,
85 4582 4607 ASTM D-1435 y G-23)
Numerosas pruebas de envejecimiento a la intem
perie se realizan en lugares donde las muestras
reciben un grado considerable de exposición al
calor, la humedad y la luz solar. En estas pruebas
se valoran los cambios de color y brillo, las rotu
ras, las grietas y la pérdida de las propiedades físi
cas de las muestras expuestas. Dado que los ensa
yos de envejecimiento a la intemperie exigen lar
gos períodos de tiempo, las pruebas aceleradas tra
tan de
proporcion r
una exposición similar en
menos tiempo. En la figura 6-33 se muestra un
aparato de pruebas de envejecimiento acelerado.
En estas máquinas se someten las muestras a ci
clos de humedad y cambios de temperatura y se
simula la luz del sol con una serie de lámparas que
producen luz ultravioleta.
Resistencia al ultravioleta
ASTM G-23 y D-2565)
La resistencia al envejecimiento por la intemperie está
muy relacionada con la resistencia de los plásticos al
efecto de luz solar directa o aparatos de envejeci
miento artificiales. La radiación ultravioleta en com
binación con agua u otras condiciones oxidantes del
Fig. 6-33. Máquina para pruebas de envejecimiento ace
lerado The Q-Panel Company).
Tabla
6 14. Parámetros de solubilidad de algunos
plásti os
y
disolventes
Disolvente
Agua
Alcohol metílico
Alcohol etílico
Alcohol isopropílico
Fenol
Alcohol n-butílico
Acetato de etilo
Cloroformo
Tri cloroeti leno
Cloruro de metileno
Dicloruro de etileno
Ciclohexanona
Acetona
Acetato de isopropilo
Tetracloruro de carbono
Tolueno
Xileno
Metil isopropil cetona
Ciclohexano
Trementina
Acetato de metil amilo
Ciclohexano de metilo
Heptano
Plásticos
Politetrafluoroetileno
Polietileno
Polipropileno
Poliestireno
Poliacetato de vinilo
Polimetacrilato de metilo
Policloruro de vinilo
Policarbonato de bisfenol A
Policloruro de vin ilideno
Politereftalato de etileno
Nitrato de celulosa
Acetato de celulosa
Epóxido
Poliacetal
Poliamida 6 6
Cumarona indeno
Alquido
Parámetro
de
solubilidad
23.4
14 5
12 7
11 5
14 5
11.4
9,1
9 3
9 3
9 7
9 8
9 9
10
0
8.4
8 6
9 0
8 9
8.4
8 2
8,1
8 0
7 8
7 5
Parámetro de solubilidad
6 2
7 9-8 1
7 9
8 5-9 7
9.4
9 0-9 5
9 38-9 5
9 5
9,8
10 7
10 56-10 48
11 35
11 0
11
1
13 6
8 0-10 6
7 0-11 2
entorno) puede causar un desvanecimiento del color,
picaduras, desmenuzamiento, fisuras en la superfi
cie, agrietamiento y fragilidad. Para comprobar la es
tabilidad del color se suele utilizar un aparato Atlas
8
,
y
para efectuar
un
envejecimiento artificial se
emplean habitualmente la luz de arco voltaico Zenon
refrigerado con agua y un aparato de exposición al
agua.
©
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101
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PLÁSTICOS
INDUSTRI LES ·
TEORÍA Y PLIC CIONES
Permeabilidad
(ISO 2556, ASTM D-1434 y E-96)
La
permeabilidad
se puede describir como el vo
lumen o masa de gas o vapor que penetra en la
superficie de una película en 24 horas. La per
meabilidad es un concepto importante dentro de
la industria de envases para alimentos. En algunas
aplicaciones, la película de embalaje debe permi
tir el paso de oxígeno para mantener el aspecto
fresco de carnes o verduras . En otros casos, hay
que evitar de forma selectiva que los gases, la hu
medad y otros agentes contaminen el contenido
del paquete. Con frecuencia, los envases contie
nen varias capas de diferentes materiales para con
seguir el control de permeabilidad deseado.
Absorción de
agua
(ISO 62, 585, 960, ASTM D-570)
Algunos plásticos son higroscópicos es decir, ab
sorben la humedad, normalmente captada de am
bientes húmedos. La tabla 6-15 contiene los datos
de absorción de
agua
de
varios plá
s
ticos
higroscópicos. Estos materiales exigen el secado
antes de entrar en cualquier proceso que suponga
calor o fundido. Si no se secan apropiadamente, el
contenido en humedad de estos plásticos se conver
tirá
en
vapor que puede causar defectos
en
la super
ficie y huecos en el material. Para verificar
el
buen
funcionamiento del equipo de secado, muchas com
pañías prueban las muestras de forma periódica para
determinar el contenido
en
humedad.
Una de estas pruebas consiste simplemente en
pesar con precisión una muestra, calentarla en un
horno durante un período de tiempo y volverla a
pesar para calcular la pérdida de peso. Hay instru
mentos que proporcionan resultados exactos y rápi
dos basándose en este principio termogravimétrico.
En la figura 6-34 se muestra uno de ellos.
El método termogravimétrico parte de la hipó
tesis de que toda pérdida de peso representa hume
dad. Esta suposición no siempre es correcta ya que
algunos materiales también pierden lubricantes,
aceites y otras sustancias volátiles
al
ser calentados.
Para obtener medidas muy precisas sobre el conte
nido en humedad, es necesario
un
aparato de hume
dad específico. En la figura 6-35 se muestra
un
me
didor
de
la humedad que calienta una muestra y con
duce los gases desprendidos hasta una célula de aná
lisis que atrapa solamente vapor de agua. A través
Fig 6-34. Aparato para medir la humedad termogravi
métrica (Arizona Instrument Corp.).
de esta prueba
se
puede medir con precisión la hu
medad de una pieza. Dos métodos sencillos y de
bajo coste para comprobar el contenido en hume
dad son las técnicas del indicador de volátiles de
Tomasetti (TVI) y la prueba tubo/bloque caliente
(TTHB). Sigamos el procedimiento de la figura 6-
36 sobre la técnica TVI.
l
2
3.
4.
Se colocan do s portaobjetos de vidrio sobre una
chapa caliente y se calientan durante 1 a 2 minutos
a
275
±
15
oc
(Fig. 6-34).
Se disponen cuatro muestras de plástico granuladas
o en pelets
so
bre uno de los portaobjetos de vidrio.
Se coloca el segundo portaobjetos caliente sobre la
muestra y se prensan los pelets de esta forma hasta
obtener un diámetro de aproximadamente 10 mm.
Se retiran los portaobjetos de la chapa caliente y se
dejan enfriar.
5. El número y
el
tamaño de burbujas observadas en
las muestras de plástico indican el porcentaje de
humedad absorbida. Algunas burbujas pueden pro
ceder del aire atrapado, pero la mayoría son señal
de material cargado de humedad. Existirá una co
rrelación directa entre el número de burbujas y el
contenido en humedad.
Tabla
6-15.Absorción
de
agua
Material
Poi icl o rotrif l u o
roeti
1 no
Polietileno
Poliestireno
Epóx ido
Policarbonato
\
Poliamida
Acetato de celulosa
Agua absorbida
inmersión 24
horas)
0 00
0,01
0 04
0 10
0 30
1 50
3 80
7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos
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CAPÍTULO : PROPIEDADES Y
PRUEBAS
DE
PLÁSTI OS
SELECCIONADOS
Fig. 6-35. Aparato para medir la humedad específica
Mitsubishi Kasei Corp.).
A) Conecte la chapa caliente y calíbrela a una temperatu
ra superficial de
270 1O
oc
Asegúrese de que la super
ficie está limpia; coloque dos portaobjetos de vidrio sobre
la superficie durante 1-2 minutos.
B) Cuando la temperatura de la superficie del vidrio al
cance 230-250
oc.
coloque cuatro o cinco pelets en uno
de los portaobjetos de vidrio utilizando unas pinzas.
C) Ponga el segundo portaobjetos caliente sobre los pelets
formando
un
emparedado.
D) Presione el portaobjetos de arriba con una espátula para
aplanar
los
pelets hasta conseguir un diámetro de lO
mm
E) Retire el emparedado y déjelo enfriar. La cantidad y el
tamaño de las burbujas indican el porcentaje de humedad.
Fig. 6-36. Seis sencillas etapas de la prueba para determinar
el
contenido en humedad.
©
/TP Paraninfo 103
7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos
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PLÁSTICOS INDUSTRIALES
TEORÍ
Y
APLICACIONES
F) Resultados típicos. En el portaobjetos de la derecha
aparece un material seco; en el de la izquierda,
un
material
cargado de humedad. Una o dos de las burbujas se pueden
deber al aire atrapado.
Fig. 6-36.
Seis sencillas etapas de la prueba para determi
nar el contenido en humedad cont.).
El procedimiento TIHB Fig. 6-37) consiste en:
l. Calentar un bloque caliente con agujeros para tubos
de ensayo a 26 ± 10 oc
2.
3
4.
5.
6
Colocar
5,0
g de plástico en un tubo de ensayo Pyrex
de
20 x 150
mm.
Colocar un tapón en cada uno de los tubos de ensa
yo y después disponer éstos cuidadosamente en el
bloque caliente.
Dejar fundirse el material aproximadamente 7 mi-
nutos) . ·
Retirar el tubo y la muestra del bloque caliente y
dejarlo enfriar durante aproximadamente diez mi
nutos.
Observar el resultado y registrar la correlación del
contenido en humedad y el área superficial de la con
densación en el tubo de ensayo.
Resistencia bioquímica
ASTM G-21
y
G-22)
La mayoría de los plásticos son resistentes a las
bacterias y a los hongos, pero existen algunos
plás
ticos y aditivos que no cumplen este principio ge
neral, por lo que posiblemente no estarán aproba
dos por las organizaciones responsables de alimen
tos y fármacos para su utilización en envases y
recipientes para alimentos y fármacos. Como so
lución, se pueden añadir diversos conservantes y
agentes antimicrobianos a los plásticos para ha
cerlos resistentes.
Agrietamiento por tensión
ISO 4600, 6252, ASTM D-1693)
El agrietamiento debido a las condiciones del am
biente puede provenir de disolventes, radiación o
deformación constante. Para determinar su mag
nitud, se usan diversas pruebas en virtud de las
cuales se expone la muestra a un agente superfi
cial. En la figura 6-38 se recoge una de ellas.
En esta
prueba una
barra de
pruebas
de
polisulfona reforzada con vidrio se partió violen
tamente en dos
al
aplicar un rociado de acetona.
Esta reacción rompió una conexión eléctrica, ac
cionando la cámara para tomar esta imagen.
La acetona no afectó a
la
barra pruebas de
poliéster termoplástico del fondo sometida a un
esfuerzo similar. El poliéster termoplástico resiste
esfuerzos
incluso
superiores en
presencia de
tetracloruro de carbono, metiletil cetona y otros
productos químicos aromáticos.
ropiedades
óptic s
Las propiedades ópticas están íntimamente vincu
ladas con la estructura molecular, por lo que las
propiedades eléctricas, térmicas y ópticas de los
plásticos están interrelacionadas. Los plásticos
presentan muchas propiedades ópticas peculiares:
Entre ellas, las más importantes son el brillo, la
transparencia, la claridad, la turbiedad, el color y
el índice de refracción.
Brillo especular ASTM D2457)
El
brillo especul r
es el factor de reflectancia lumi
nosa
relativo
de una muestra de plástico.
El
lustrómetro dirige la luz a una muestra a ángulos de
incidencia de 20°, 45° y 60°.
Se
recoge la luz que
sale reflejada de la superficie y se mide mediante
un
aparato fotosensible. Se utiliza
un
espejo perfec
to como patrón obteniéndose valores de 1.000 para
ángulos de incidencia de 20° y 60°. Los resultados
de la prueba en muestras de plástico proporcionan
datos comparativos para clasificar las muestras y
valorar la lisura de la superficie. Deberán realizarse
las comparaciones únicamente entre tipos de muesc
tras similares. Por ejempkl, no
se
compararán pelí
culas opacas y transparentes.
7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos
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CAPÍTULO : PROPIEDADES YPRUEBAS DE
PLÁ.ST COS
SELECCIONADOS
Transmitancia luminosa
ASTM D-1003)
El aspecto turbio o lechoso de los plásticos recibe
el nombre de turbiedad Cuando se califica un plás
tico de transparente se hace referencia a que ab
sorbe muy poca luz en el espectro visible. La
cla-
ridad es una medida de la distorsión observada al
contemplar un objeto a través de plásticos trans
parentes. Todos estos términos tienen conexión con
las pruebas de transmitancia luminosa.
La transmitancia luminosa es la relación entre
la luz transmitida la incidente. En esta prueba,
un haz de luz pasa a través del aire hasta un recep
tor, que mide el haz incidente. Tras colocar la
muestra, el brillo de la luz la atraviesa para llegar
al receptor. La relación entre la lectura a través de
la muestra y la que se obtiene a través del aire pro
porciona la medida de la transmitancia total.
Los plásticos amorfos sin carga son los más
transparentes. Las cargas, colorantes otros aditi
vos, incluso en pequeñas cantidades, obstaculizan
el paso de la luz.
(A) Muestras de plástico que se están calentando para eli
minar la humedad.
(B) Humedad condensada en los tubos de ensayo.
0
1
6
0 1 1
0.08
0.
03
0.02
(C) El área de condensación en la superficie de los tubos
de ensayo presenta el porcentaje de humedad en cada mues
tra de plástico.
Fig. 6-37. Método de tubo de ensayo/bloque caliente para medir la humedad. (General Electric Co.).
© ITP Paraninfo
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PLASTICOS INDUSTRIALES TEORÍ YAPLICACIONES
Fig. 6-38. El rociado con acetona provoca la rotura de la
barra de ensayo de polisulfona reforzada con vidrio
Cela
ne
se Plastic Materials Co.).
Color
La absorción selectiva
de
la luz se traduce en el
color Un problema asociado a las piezas
de
plás
tico teñidas es el equilibrio colorimétrico. A la hora
de combinar piezas coloreadas de un fabricante
con las de otro
es
fundamental medir el color.
Actualmente, los sistemas de medida del color
se valen de tres componentes: delta L* claridad),
delta C* croma) y delta H*. Cuando las compa
ñías de fabricación convienen en las medidas de
color necesarias para las piezas y cuentan con un
equipo para calibrar el color idéntico o similar, el
equilibrio colorimétrico suele ser aceptable.
En los equipos para medir el color se utilizan
ordenadores para almacenar y comparar datos,
además de células fotoeléctricas para tomar lectu
ras de color de piezas o muestras coloreadas. En
la figura 6-39 se presenta un aparato portátil de
medida del color.
Índice de refracción
ISO 489, ASTM D-542)
Cuando entra la luz
en un
material transparente, en
parte se
refleja y en parte
se
refracta Fig. 6-40). El
índice
de
refracción n
se
puede expresar
con
res
pecto
l
ángulo
de
incidencia i y al
de
refracción r.
seno de
i
n
seno de
r
donde
i
y r se miden desde la perpendicular a la
superficie en el punto de contacto. El índice de
refracción para la mayoría de los plásticos trans
parentes
es
aproximadamente 1,5, un valor no muy
diferente l de los cristales de las ventanas. En la
Fig. 6-39. Instrumento de medida de color portátil Hunter
Associates Laboratory, lnc .).
tabla 6-16 se recogen los índices de refracción de
diversos plásticos.
ropiedades eléctricas
Las cinco propiedades básicas que describen
el
comportamiento eléctrico de los plásticos son: re
sistencia, resistencia de electroaislamiento, resis
tencia dieléctrica, constante dieléctrica y factor de
disipación potencia). Los enlaces predominante
mente covalentes de los polímeros limitan su
conductividad eléctrica y hacen de la mayoría de
los plásticos aislantes de la electricidad. Con la
adición de cargas como, por ejemplo, grafito o
metales, se pueden conseguir plásticos conducto
res o semiconductores.
Tabla
6 16. Propiedades
ópticas
deplásticos
Material
Índice
de
ransmisiónde
refracción
luz,
tacrilato de metilo
<1 49
94
cetato de celulosa
1.49
87
Poliacetato cloruro
1,52
83
de vinilo
\
Policarbonato
1 ,59
90
Poliestireno
1,60
90
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CAPÍTU
O : PROPIEDADES
Y
PRUEBAS DE
PLÁSTICOS
SELECCIO
N
ADOS
Resistencia al arco eléctrico
ISO 1325, ASTM D-495)
La
resistencia al arco eléctrico
es una medida del
tiempo necesario para que una corriente eléctrica
determinada haga conductora la superficie de un
plástico merced a la carbonización. Las medidas
se expresan en segundos. Cuanto más alto es el
valor, más resistente es el plástico al arco eléctri
co. La ruptura de la resistencia al arco eléctrico
puede ser resultado de la acción de sustancias quí
micas corrosivas. l ozono, los óxidos nítricos o
la formación de humedad o polvo también pueden
disminuir los valores.
Resistividad ISO 3915, ASTM D-257)
La
resistencia electroaislante
es la que existe en
tre dos conductores de un circuito o entre un con
ductor y el suelo cuando están separados por
un
aislante. La resistencia electroaislante equivale l
producto de la resistividad de los plásticos por su
longitud dividido por su área:
resistívidad x longitud)
Resistencia electroaislante
área
La resistividad se expresa en ohmios-centíme
tros. En la tabla 6-17 se presentan resistividades
de determinados plásticos.
Resistencia dieléctrica
ISO 1325,3915, ASTM D-149)
La
resistencia dieléctrica
es una medida del vol
taje eléctrico necesario para interrumpir la corriente
a través de un material plástico. Las unidades se
registran como voltios por milímetro de espesor
V/mm). Esta propiedad eléctrica indica la capa
cidad de un plástico para actuar como aislante eléc
trico. Véanse figura 6-41 y tabla 6-17.
Constante dieléctrica
ISO 1325, ASTM D-150)
La
constante dieléctrica
de un plástico es una
medida de la capacidad del plástico para almace
nar energía eléctrica, tal como se muestra en la
figura 6 42 . Los plásticos se utilizan como
dieléctricos en la producción de condensadores,
Fig. 6-40. Reflexión y refracción de la luz.
que se emplean en radios y en otros equipos elec
trónicos. La constante dieléctrica se basa en el aire,
que tiene un valor 1,0. Los plásticos con una cons
tante dieléctrica de 5 tendrán una capacidad de al
macenamiento de electricidad cinco veces mayor
que el aire o el vacío.
Prácticamente todas las propiedades eléctricas
de los plásticos varían con el tiempo, la tempera
tura o la frecuencia. Por ejemplo, los valores pue
den evolucionar a medida que aumenta la frecuen
cia. Véase tabla 6-17, para la constante dieléctrica
y el factor de disipación).
Factor de disipación ASTM D-150)
El
factor e disipación potencia)
o
tangente e
pérdida
también varía con la frecuencia. Esta mag
nitud ofrece una medida de la potencia vatios) per
dida en el aislante plástico. Para valorar dicha pér
dida de potencia se aplica una prueba similar a la
utilizada para la constante dieléctrica. Por regla ge
neral, las medidas se toman a un millón de hercios ,
e indican el porcentaje de corriente alterna perdida
como calor dentro del material dieléctrico. Los plás
ticos con factores de disipación bajos desperdician
poca energía y no
se
sobrecalientan. En el caso de
¿QUÉ
M GNITUD
PUEDE ALCANZAR LA TENSIÓN
ANTES
E
QUE
SE
ROMPA
EL
MATERIAL?
Fig. 6-41. Prueba de resistencia dieléctrica, una importan
te característica de los pl
ás
ticos para aplicaciones aislantes.
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PLÁSTICOS
INDUSTRIALES
T R
ÍA Y
APLICACIONES
abla 6-17. Propiedades
dielécbicasde detenninados plásticos
Plásticos
Resistividad,
Resistencia
Constante dieléctrica
Factor
de disipación potencia)
olnD; an
dieléctrica,
A6 Hz A1
6
Hz
A 6 Hz A 1
6
Hz
Acrílico
Celulósico
Fluoroplásticos
Palia midas
Policarbonato
Polietileno
Poliestireno
Sil
iconas
1
Q 6
1Q
5
1
Q
8
1Q 5
1Q 6
1Q
6
1Q
6
1Q 5
V/mm
15.500-19.500
8.000-23.500
10.000-23.500
12.000- 33.000
13 .500- 19.500
17.500- 39.000
12.000-23.500
8.000-21 .500
algunos plásticos, este comportamiento supone una
desventaja, ya que impide precalentarlos o sellarlos
térmicamente por métodos de calentamiento de alta
frecuencia. Véase tabla 6-17, donde
se
indican di
versos factores de disipación).
La relación entre calor, corriente y resistencia
se muestra en la ecuación de potencia:
P PR
La potencia P utilizada para realizar trabajo
consumido es potencia perdida o disipada. En esta
fórmula, se puede reducir la cantidad de potencia
limitando la corriente
o la resistencia
R
En los
aparatos eléctricos para producir calor, no se con
sidera deseable un factor de disipación bajo.
ocabulario
A continuación se ofrece un vocabulario de algu
nos términos que aparecen en este capítulo. Bus
que la definición de los que no comprenda en su
acepción relacionada con el plástico en el glosario
del Apéndice A.
Amortiguamiento
Brillo especular
Centipoise
Columna de gradiente de densidad
Constante de gravedad
Deformación
Deformación plástica
Densidad
Densidad relativa
Dureza
Escleroscopio
Estabilidad dimensional
Fluencia
Flujo en frío
Higroscópico
Índice de fundido
3,0-4,0
2,2-3,2 0,04-0,06
0,02-0,03
3,0-7,5
2,8-7,0 0,005-0,12
0,01-0,10
2,1-8.4 2,1-6.43
0,0002-0,04
0,0003-0,17
3,7- 5,5
3,2-4,7 0,020-0,014 0,02 - 0,04
2,97- 3,17 2,96
0,0006-0,0009 0,009- 0 01 o
2,25- 4,88 2,25-2,35
< 0,0005
2.45-2,75 2.4-3.8
0,0001-0,003
2,75-3,05 2.6-2,7
0,007-0,01
Índice de refracción
Límite proporcional
Módulo de flexión
Parámetro de solubilidad
Poise
Porcentaje de elongación
< 0,0005
0,0001 - 0,003
0,001-0,002
Punto de deformación remanente
Punto de reblandecimiento Vicat
Resistencia a disolventes
Resistencia a la compresión
Resistencia a la fatiga
Resistencia a la flexión
Resistencia al impacto
Resistencia dieléctrica
Rigidez
Temperatura de fragilidad
Temperatura de transición vítrea
Tenacidad
Tixotropía
Turbiedad
Viscosidad
VACÍO
O
AIRE
DIELÉCTR
IC
O
Fig. 6 42. La constant<¡ dieléctrica es la cantidad de elec
tricidad almacenada e un material aislante, dividido por
la retenida en
el
aire o en el vacío.
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CAPÍTULO : PROPIEDADES YPRUEB S DE PLÁSTICOS SELECCIONADOS
Preguntas
6 1. Nombre siete unidades fundamentales del
sistema métrico
SI
6 2 Un gigahercio equivale a _ ?_ Hz .
6 3.
Indique la unidad métrica del SI para fuer
za y
su
fó rmula.
6 4. La resistencia a la tracción, el módulo de elas
ticidad y la presión de aire se miden en _?
_
6 5. En el SI, las temperaturas se miden en
6 6. Dos sociedades técnicas internacionales que
desarrollan normas y especificaciones para
homologación de plásticos son _1__ y _ ? _ .
6 7. T o F En las pruebas para determinar las pro-
piedades mecánicas, conviene generalmente
aplicar fuerza a
un
a velocidad específica.
6 8. El módulo de Young
se
determina como el
cociente entre _?_ y_?_.
6-9. Para seleccionar un plástico más tenaz, hay
que elegir uno que tenga un área bajo la cur
va de tensión-deformación_?_._
6 10. La prueba del péndulo mide_?_
6 11. ¿De qué propiedad depende una bisagra de
plástico?
6 12. La resistencia a la vibración de transmisión
se denomina _ __
6 13. La viscosidad se define como una medida
de _ __ de un líquido.
6 14. La elongación durante un tiempo debido a
una fuerza constante se denomina
_ _
_
6 15. Los plásticos para las cubiertas de calor
aeroespaciales se seleccionan por sus pro
piedades _ ?_
6 16. A medida asciende que el valor del índice
de
fundido
de
un plástico, la viscosidad _?_.
6 17. Por debajo de la temperatura de transición
vítrea, un plástico se hace ?
6 18. Nombre
un
plástico que sea higroscópico.
6 19. Las cargas utilizadas para conseguir que los
plásticos sean conductores de electricidad
so n _?_ y _ ?_ .
6 20. En la prueba de resistencia al arco eléctri
co , la superficie de un a muestra pasa a ser
conductora debido a _ ?_
6 21. Si la resistividad de un material es alta, la
resistencia
al
aislamiento será _ ?_
6 22. La resistencia dieléctrica indica la adecua
ción de un plástico para aplicaciones como
?
6 23. Los plásticos utilizados en condensadores
eléctricos deben tener una alta
_ _
_
6 24. Para sellar térmicamente un a película plás
tica a través de métodos de alta frecuencia,
la ? no debe ser baja.
6 25.
Una viscosidad de 1 pascal-segundo
es
equi
valente a_?_ poise.
6 26. La viscosidad
se
expresa como un a medida
de _ ?_ de un líquido.
6 27. Las asas de los pucheros y las ollas suelen
estar hechas de plástico por su propiedad
d e _?_b aj a
6 28. Los plásticos que tienen la temperatura de
autoignición más baja son
_ _
_
6 29.
Las pruebas de fractura por tensión combi
nan la tensión física con el esfuerzo _ ?_
ctividades
Prueba de tracción
Materiales
y
equipo
Apara
to
para pruebas
de
trac
ción de velocidad constante, trazador automático
de gráficos del esfuerzo-deformación, compás
calibrador, barras para pruebas de tracción. Con
siga barras de ensayo ISO o ASTM o co rte mues
tras de materiales en lámina.
6 1. Adquiera o prepare 10 piezas de ensayo y
mida lo siguiente:
longitud total
longitud de referencia
anchura y grosor de referencia
re
gistre las dimensiones
en
metros
y en
pulgadas)
6 2. Estire las muestras hasta que fallen a veloci
dad constante. Calcule la resistencia a la de-
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7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos
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PLÁSTICOS INDUSTRI L
ES TEORÍA
PLIC CIONES
formación y la rotura, la elongación en la de
formación y la rotura y el módulo de elasti
cidad en el sistema británico y el SI.
6-3. Calcule la media y la desviación típica
de
la
tensión carga)
y
la elongación a la deforma
ción y a la rotura.
6 4.
Prepare 10 barras más y estírelas hasta que
fallen a una velocidad de deformación que se
diferencie bastante de la del primer grupo. Por
ejemplo, aplique 25 mm/minuto en uno de los
grupos y 500 mm/minuto en el segundo.
6-5. Calcule
la
media y la desviación típica como
en el punto 3.
6-6. Trace las curvas de campana comparando las
resistencias
a
la deformación
y
las
elongaciones en la deformación.
6-7. ¿Qué efecto ha supuesto el cambio de la ve
locidad de deformación?
6-8. Haga un resumen de sus conclusiones.
Actividad adicional sobre pruebas
e
tensión
Si dispone de muestras con distintos orificios sal
teados, cree grupos según la localización de los ori
ficios. Compruebe el efecto de la localización de
los orificios en la resistencia y la elongación. Los
moldes que proporcionan barras con orificios en un
extremo y los que los tienen en ambos extremos re
sultan enormemente útiles. El resultado de los ori
ficios dobles es una línea soldada
en
el centro de la
pieza. Esto permite comparar las piezas con las lí
neas soldadas y las piezas sin línea soldada.
Pruebas de dureza
Equipo
Aparato para medir la dureza Rockwell,
calefactor de barras, dispositivo para medir la tem
peratura.
Procedimiento
6 1. orte una pieza de un
material
en lámina
acrílico o policarbonato) en un cuadrado de
75 mm x 75 mm. El material deberá tener un
grosor de
3
mm como mínimo.
ó _ Determine la dureza en 10 posiciones
de
la
muestra.
6-3.
Coloque
la muestra sobre el calefactor
de
: caliéntelo hasta que esté suficiente-
mente blando como para doblarse. Determi
ne la temperatura máxima alcanzada por la
muestra. En lugar de doblarla, enfríe la mues
tra conservando una superficie plana.
6 4.
Después de dejarla enfriar, analice 10 posi
ciones de la «zona en la que se ha aplicado
calor».
6-5. Calcule la media y las desviaciones típicas
para los grupos calentado y sin calentar. Tra
ce las curvas de campana.
6-6. ¿Qué efecto ha producido
el
calor en la dureza?
6-7. Resuma las conclusiones en un breve informe.
Actividades adicionales
Altere sistemáticamente la temperatura alcanzada
en las piezas de ensayo. Calcule el intervalo
de
temperatura que produce los cambios máximo y
mínimo en la dureza.
Pruebas de impacto
Equipo
Aparato de ensayo Izod o Charpy, mues
tras con las dimensiones apropiadas .
Procedimiento
6 1.
Golpee 1Opiezas y registre los resultados
6-2. Exponga l frío 10 piezas del mismo material.
Retire las muestras de una
en
una del foco de
frío y golpéelas a la mayor brevedad posible.
6-3. Calcule el promedio y las desviaciones típi
cas. Trace las curvas
de
campana.
6 4.
¿Cuál
ha
sido el efecto del frío
en
la resisten
cia al impacto?
Actividades adicionales
Exponga muestras a un frío extremo. Permita que
recuperen la temperatura ambiente antes de reali
zar las pruebas de impacto. ¿Ha producido la ex
posición al frío un efecto duradero?
Pruebas de expansión térmica lineal
6 1. Si dispone de un aparato de expansión tér
mica, siga las instrucciones del fabricante
para
utilizarlo.
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C PÍTULO 6 PROPIED DES Y
PRUEB S DE PLÁSTICOS
SELECCION DOS
6-2. Para obtener una medida relativa de la ex
pansión térmica, mida exactamente la longi
tud de una muestra. Consiga
un
litro
de
agua
que esté a una temperatura de 20
oc.
6-3. Coloque la muestra en el agua y caliente
el
agua a 40 °C. Retire la muestra mida de
inmediato la longitud.
6-4. Calcule la expansión térmica teórica con la
siguiente fórmula:
Expansión térmica teórica mm) =
diferencia de temperatura °C) x coeficiente de ex
pansión térmica 1/°C) x longitud original mm)
Los coeficientes de plásticos seleccionados
se muestran en la tabla 6 1 O
6-5. Calcule la expansión térmica observada con
la siguiente fórmula:
Expansión térmica observada mm) = ongitud
en
caliente - longitud en frío
6-6. Compare los valores observados con los teó
ricos.
PRECAUCIÓN: no supere nunca los 4 oc
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