SELECCIÓN DE MATERIALES A UTILIZAR EN LAS PROBETAS PARA ENSAYOS A TRACCIÓN

4.2.1 Polietileno

Este polímero puede ser producido por diferentes reacciones de polimerización, como por ejemplo: Polimerización por radicales libres, polimerización aniónica, polimerización por coordinación de iones o polimerización catiónica. Cada uno de estos mecanismos de reacción produce un tipo diferente de polietileno. Es un polímero de cadena lineal no ramificada. Aunque las ramificaciones son comunes en los productos comerciales. Las cadenas de polietileno se arreglan abajo de la temperatura de reblandecimiento en regiones amorfas y semicristalinas, Los polietilenos pueden clasificarse en:

PEBD (en inglés conocido como LDPE o PE-LD): Polietileno de Baja Densidad, se le conoce por sus principales características que son:

a. No tóxico b. Flexible c. Liviano d. Transparente

e. Inerte (al contenido) f. Impermeable

g. Poca estabilidad dimensional, pero fácil procesamiento h. Bajo costo

PEAD (en inglés conocido como HDPE o PE-HD): Polietileno de Alta Densidad; densidad igual o menor a 0.941 g/cm3_{. Tiene un bajo nivel de}

ramificaciones, por lo cual su densidad es alta, las fuerzas intermoleculares son altas también. La producción de un buen PEAD depende de la selección del catalizador, entre sus características tenemos:

a. Resistente a las bajas temperaturas;

b. Alta resistencia a la tensión; compresión, tracción;

c. Baja densidad en comparación con metales u otros materiales; d. Impermeable;

e. Inerte (al contenido), baja reactividad; f. No tóxico

Tabla 6. Propiedades mecánicas del polietileno. [7]

Propiedad Polietileno de

baja densidad densidad media Polietileno de Polietileno de alta densidad

Calidad de moldeado Excelente Excelente Excelente

Densidad relativa 0.910-0.925 0.926-0.940 0.941-0.965

Resistencia en tracción, MPa 4-16 8.24 20-38

Resistencia en compresión, MPa 19-35

Resistencia en impacto, Izod J/mm Sin rotura 0.025-0.8 0.025-1.0

Dureza, Shore D41-D46 D50-D60 D60-D70 R10 R15 Dilatación térmica, 10-4_{/°C 25-50 35-40 28-33} Resistencia al calor, °C 80-100 105-120 Resistencia dieléctrica, V/mm 18000-39000 18000-39000 18000-20000 Constante dieléctrica, (60 Hz) 2.25-2.35 2.25-2.35 2.30-2.35 Factor disipación (60Hz) 0.0005 0.0005 0.0005 Resistencia arco, s 135-160 200-235 Absorción de agua (24 h), % 0.015 0.01 0.01

Velocidad de combustión, mm/min Lenta 26 Lenta 25-26 Lenta 25-26

Efecto luz solar Se agrieta- debe

estabilizarse

Se agrieta- debe estabilizarse

Se agrieta- debe estabilizarse Efecto de ácidos Ácidos oxidantes Ácidos oxidantes Ácidos oxidantes

Efecto de álcalis Resistente Resistente Resistente

Efecto disolventes Resistente (por

debajo de 60°C)

Resistente (por debajo de 60°C)

Resistente (por debajo de 60°C)

Calidad mecanizado Buena Buena Excelente

Calidad óptica Transparente a

opaco Transparente a opaco Transparente a opaco

4.2.2 Polipropileno

El polipropileno, puede categorizarse ampliamente como homopolímero, o como coopolímero. El homopolímero polipropileno tiene una dureza y una resistencia térmica superiores a las del polietileno de alta densidad, pero una resistencia al impacto inferior y se vuelve quebradizo por debajo de ~0°C. Las Aplicaciones para los homopolímeros se dan en envolturas de aparatos eléctricos, embalajes, estuches de cintas, fibras, monofilamentos (rafia). Como coopolímero, posee otro monómero oleofino, generalmente etileno, para el impacto mejorado u otras propiedades, por lo tanto las calidades copoliméricas son preferidas para aplicaciones que exponen a condiciones de frío/invierno. Además tienden a ser más difíciles de fabricar, pero la nueva tecnología se ha ido encargando de que esto desaparezca y no se convierta en un gran problema. Para los coopolímeros

las aplicaciones se dan en tubos, casco de barcos, asientos y piezas para el automóvil, por ejemplo, cofres de baterías y parachoques aunque estos últimos suelen ser fabricados con polipropilenos modificados con elastómeros. También cabe destacar que en esta familia se encuentra el polipropileno isotáctico, el cual posee semicristalinidad y se fabrica por polimerización, mientras que el polipropileno atáctico, apenas tiende a ser cristalino dado que carece de ordenamiento espacial.

En su estructura, al pasar del polietileno, al polipropileno, la sustitución de un grupo de metilo cada dos átomos de carbono de la cadena polimérica principal, restringe la rotación de las otras cadenas, produciendo así un material más duro y menos flexible. Es blanco, semiopaco, elaborado en una amplia variedad de calidades y modificaciones. Por pertenecer al grupo metilo, sus cadenas aumentan la temperatura de transición vítrea, y por ello el polipropileno tiene temperaturas de fusión y de deformación por calor, mayores a las del polietileno. Por pertenecer, como se dijo anteriormente al grupo de los termoplásticos, el polipropileno posee la capacidad de fundirse a una temperatura determinada, además posee un comportamiento visco-elástico que proporciona ante los ensayos de tracción, compresión, flexión y torsión, resultados satisfactorios. Es un material desarrollado también, bajo el manejo de un excelente control de calidad, brindando así una plena seguridad de uso en sus diferentes aplicaciones. Es un polímero, además obtenido por la polimerización de propeno en presencia de catalizadores y en determinadas condiciones de presión y temperatura.

Dentro del gran sin número de propiedades que maneja este material, deben destacarse unas que en especial son de mucha importancia como son:

Propiedades físicas:

• La densidad del polipropileno, está comprendida entre 0.90 y 0.93 gr/cm3` Por ser tan baja permite la fabricación de productos ligeros.

• Es un material más rígido que la mayoría de los termoplásticos. Una carga de 25.5 kg/cm2, aplicada durante 24 horas no produce deformación apreciable a temperatura ambiente y resiste hasta los 70° C.

• Posee una gran capacidad de recuperación elástica. • Tiene una excelente compatibilidad con el medio. • Es un material fácil de reciclar.

Propiedades mecánicas:

Tabla 7. Propiedades mecánicas del polipropileno. [7]

Propiedad Homopolímero de polipropileno (sin modificar) Polipropileno (Reforzado con vidrio)

Calidad de moldeado Excelente Excelente

Densidad relativa 0.902-0.906 1.05-1.24

Resistencia en tracción, MPa 31-38 42-62

Resistencia en compresión, MPa 38-55 38-48

Resistencia en impacto, Izod J/mm 0.025-0.1 0.5-0.25

Dureza, Rockwell R85-R110 R90 Dilatación térmica, 10-4/°C 14.7-25.9 7.4-13.2 Resistencia al calor, °C 110-150 150-160 Resistencia dieléctrica, V/mm 20000-26000 200000-25500 Constante dieléctrica, (60 Hz) 2.2-2.6 2.37 Factor disipación (60Hz) 0.0005 0.0022 Resistencia arco, s 138-185 74 Absorción de agua (24 h), % 0.01 0.01-0.05

Velocidad de combustión, mm/min Lenta Lenta -incombustible

Efecto luz solar Se agrieta- debe

estabilizarse Se agrieta- debe estabilizarse

Efecto de ácidos Ácidos oxidantes Atacado lentamente

por ácidos oxidantes

Efecto de álcalis Resistente Resistente

Efecto disolventes Resistente (por debajo de 80°C)

Resistente (por debajo de 80°C)

Calidad mecanizado Buena Bastante

5. DISEÑO DE LA MÁQUINA UNIVERSAL DE ENSAYOS PARA