Fabricación de un plástico reforzado - Cesar Esquivel

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Fabricación de un 
plástico reforzado. 
 
02-Diciembre-2015 Practica N° 4 
 
Equipo N° 3 
 
● César Antar Esquivel González 
● Ulises García Moran 
● Ivan Escoto Cisneros 
● Miguel Ángel García González 
● Irving Arturo García Castelan 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Objetivo: 
 
El alumno conocerá un método empleado para fabricar un plástico reforzado con fibra de 
vidrio a partir de un polímero (Resina Poliéster Insaturada). 
 
Introducción: 
 
Uno de los materiales que se emplearán en esta práctica químicamente se conoce como 
Resina Poliéster Insaturada. Forma parte de una amplia gama de plásticos líquidos 
curables, es decir que son factibles de endurecerse a temperatura ambiente por la acción 
de un acelerador y un catalizador. Este poliéster es típicamente un sólido disuelto en 
estireno. 
 
Para el curado del poliéster a temperatura ambiente, el catalizador más comúnmente 
empleado es el peróxido de metil etil cetona (MEK) el cual , por sí solo requeriría de unos 
150 °c para activarse. Debido a ello, a temperatura ambiente requiere de la acción de 
acelerador o activador, este último generalmente es una sal Organometálica de cobalto. El 
más ampliamente utilizado es el naftenato de cobalto. 
Como una regla establecida, el fabricante de la resina poliéster añade a esta el acelerador 
antes de la comercialización. 
 
Precaución: 
 
El peróxido de Metil Etil Cetona (MEK) -catalizador- no debe mezclarse nunca directamente 
con las sales organometálicas de cobalto -acelerador- debido a la violencia de la reacción 
que se produce, en los peróxidos se descompone rápidamente y generan una gran cantidad 
de calor. Para el manejo de este tipo de reactivos deben emplearse guantes de hule y para 
adicionarla a la resina, se sugiere utilizar goteros. 
 
Las resinas poliéster se utilizan en grandes cantidades para fabricar laminados con fibra de 
vidrio como refuerzo y en diversos tipos de modelo. 
 
El uso de la fibra de vidrio como material de refuerzo en las resinas poliéster es apropiado, 
ya que con ello se logran excelentes propiedades en cuanto a resistencias mecánicas. 
Generalmente es el esfuerzo el que proporciona dichas propiedades y tiene como efecto el 
de que el plástico reforzado sea idóneo para soportar los esfuerzos de orden físico-
mecánico. 
 
 Para lograr una combinación adecuada vidrio-resina, pueden emplearse varios tipos fibra 
de vidrio, entre ellos se puede citar: 
 
● Roving (o filamentos continuos) 
● Preformer (o fieltro de vidrio perforado) 
● Mat (fieltro de vidrio continuo o colchoneta de fibra de vidrio) 
● Tejidos 
 
 
Precaución: 
 
La fibra de vidrio puede ocasionar escozor en pieles sensibles. Para su manejo y corte se 
requiere el uso de guantes de hule látex. 
 
En esta práctica se fabricará un laminado de fibra de vidrio, es decir, un plástico reforzado. 
 
Una vez elaborado se le determinarán algunas propiedades, tales como peso, dimensiones, 
espesor, dureza y otras. 
 
MATERIAL: REACTIVOS: 
 
1 vaso de precipitados de 400 ml Resina poliester líquida precalentada 
1 vaso de precipitados de 200 ml Peróxido de metil etil cetona 
1 tabla de triplay de 35 x 35 cm Colchoneta de fibra de vidrio 
1 tijeras de punta roma Pigmentos (amarillo, verde y rojo) 
1 par de guantes de hule látex Película separadora 
1 Balanza granataria Thinner 
1 rodillo metálico 
1 agitador de vidrio 
1 termómetro de vidrio de -10 a 200 C 
Película de PET 
1 caja de plastilina 
¼ kg de estopa 
1 brocha del No. 2 
 
Procedimiento: 
 
1. Delimita el contorno de la tabla de triplay con plastilina, a una altura de 1 cm, 
formando un cuadrado e 31 x 31 cm. Corte 2 tramos de película de pet de 30 x 30 
cm. 
 
2. Con ayuda de la brocha, aplique película separadora sobre la tabla de triplay (dentro 
del cuadrado de 31 x 31 cm. Si no se cuenta con película separadora, pregunte al 
profesor. 
 
3. Utilizando los guantes de hule y las tijeras, corte un tramo de 30 x 30 cm de fibra de 
vidrio. coloque sobre la tabla uno de los dos tramos de pet cortados. Sobre esta 
última, coloque el tramo de fibra de vidrio preparado. 
 
4. En un vaso de precipitados de 200 ml vierta 150 g de resina poliéster. Utilice la 
balanza para pesarla. Agregue 1.5 g del pigmento seleccionado y, utilizando el 
agitador de vidrio, mézclalo perfectamente con la resina. 
 
5. Pese 1.65 g de catalizador o 50 gotas del mismo adicionales lentamente al vaso de 
precipitados con la resina y el pigmento, con el agitador de vidrio, durante un tiempo 
de 35-40 segundos. 
 
6. Vacíe la mezcla resina-pigmento-catalizador iniciando en el centro de la tabla de 
triplay (asegurarse que tenga la película de pet y la fibra de vidrio), luego distribuye 
sobre toda la superficie. 
 
7. Coloque sobre la mezcla resina-pigmento-catalizador-fibra de vidrio el otro tramo de 
película de PET cortado y con la ayuda del rodillo metálico, elimine las “burbujas de 
aire” formadas y al mismo tiempo asegúrese que la fibra de vidrio se impregne lo 
más uniformemente posible. Esta operación debe realizarse lo más rápidamente 
posible con el fin de evitar que la resina empiece a gelarse. 
 
8. Vacíe el sobrante de la mezcla de resina en un recipiente que será indicado por el 
profesor; pero si la resina no se impregna deberán repetirse los pasos 4, 5, y 6 de 
este procedimiento. En caso de que se requiera preparar más resina, reduzca las 
cantidades a la mitad. Vea nota importante al final del procedimiento y asegurarse 
de que todos los materiales empleados se introduzcan dentro del vaso con un 
thinner para su inmediata limpieza. 
 
9. Una vez se haya terminado de impregnar la fibra de vidrio, espere el tiempo 
necesario para que la resina se endurezca o cure. Anote los tiempos empleados en 
el desarrollo de la práctica en la tabla 1. 
 
10. Una vez endurecida la lámina, retírela de la tabla de triplay, separe la película de 
PET, corte los bordes de las orillas y llene los datos pedidos en la tabla 1. 
 
Nota importante: 
 
Mientras realiza las operaciones anteriores, coloque en el vaso de precipitados de 400 ml, 
250 ml de thinner, para la limpieza de la brocha, del agitador de vidrio, del rodillo metálico y 
otros utensilios que se hayan manchado con resina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TABLA 1 
 
Peso de la lámina (g) 71g 
Volumen de la lámina (cm) 90 cm^3 
 
Espesor de la lámina (cm) 0.3 cm 
Dureza 45 en dureza Barcol 
Densidad, p (g/cm^3) 0.78 g/cm^3 
Tiempo de gelado (min) 15 a 20 minutos 
Tiempo de Curado (min) 1440 minutos aprox. 
Temperatura Máxima exotérmica (c) 120 °C 
Tiempo total empleado en la práctica (min) 30 minutos 
 
 
Cuestionario: 
 
1. Describe 3 tipos de polimerización que se utilicen en la industria. 
 
1) Polimerización por adición. 
 
a) Polimerización en bloque: 
 
Se parte de un monómero puro no diluido, que se transforma lentamente en el polímero 
sólido. El proceso es difícil de conducir porque a causa de la creciente viscosidad que la 
masa va adquiriendo durante el proceso resulta cada vez más desigual la distribución de 
temperaturas. Debido a que las reacciones de polimerización son exotérmicas y como 
consecuencia de la baja conductividad de los polímeros existe un riesgo de 
sobrecalentamiento de modo que la reacción salga de control. • Este procedimiento se 
emplea para la fabricación de polímeros puros sólidos (poliestirol, vidrios acrílicos, etc.) y 
cuando pueden fracasar otros métodos, por ejemplo, éteres de polivinilo. 
 
b) Polimerización en solución: 
 
En esta polimerización se diluye el monómero con disolventes en los cuales también se 
disuelve el polímero. Empleando un disolvente adecua-do se evita los problemas derivados 
de la reacción exotérmica de poli-merización, aunque por otra parte crea el problema de la 
separación posterior del disolvente.c) polimerización en suspensión: 
 
Este método también disminuye el problema de la eliminación del calor durante la 
polimerización. El monómero se agita vigorosamente en agua para formar gotas de 
pequeño tamaño. Para evitar que las gotas se unan entre sí se emplean agentes de 
suspensión tales como talco, alcohol polivinílico y gelatina, con objeto de formar un 
recubrimiento protec-tor de las gotas. Se emplea un iniciador soluble en el monómero, 
obteniéndose el polímero en forma de pequeñas perlas libres de conta-minación de los 
otros productos empleados en la polimerización. 
 
d) Polimerización en emulsión: 
 
Se emplea además de agua, que sirve de medio, un emulsionante de tipo jabonoso y un 
sistema iniciador soluble en agua. La reacción se realiza en un reactor en el que se agita 
convenientemente la mezcla de reacción formada por monómero, agua, iniciador, jabón y 
otros componentes. El monómero se encuentra disuelto dentro de las micelas del jabón y 
formando gotas rodeadas de moléculas de emulsionantes. Estos polímeros son de grano 
muy fino. Además puede controlarse bien técnicamente debido a que la dispersión del 
plástico se mantiene esca-samente viscosa. Los productos contienen residuos de 
emulsionante que pueden afectar las propiedades eléctricas y la transparencia. 
 
 
2) Poliadición. 
 
En esta polimerización pueden asociarse macromoléculas mediante la acción de distintos 
grupos químicos. Los productos iniciales pueden ser moléculas algo mayores obtenidas por 
reacciones previas. En la poliadición se tiene la posibilidad de dirigir, según los casos, la 
estructura dé las macromoléculas y con ello las propiedades, mediante la selección de los 
productos preliminares con estructuras variadas. 
 
3) Policondensación. 
 
Es el procedimiento clásico para la fabricación de resinas solidificables, por ejemplo para 
resinas fenólicas. 
Otro procedimiento es la esterificación, por una parte, de productos preliminares, con varios 
grupos alcohólicos, y por la otra, con varios grupos ácidos (resinas alquídicas, poliésteres 
no saturados). 
En la policondensación se asocian distintas moléculas que poseen grupos reactivos en 
varias posiciones, realizándose el proceso con separación de agua, amoníaco u otras 
sustancias volátiles. 
 
 
2. ¿Considera que el tipo de fibra de vidrio empleado es el correcto?...¿Qué resultados 
se habrían obtenido si se hubiera utilizado roving? 
 
Sí, es el correcto porque para la práctica el utilizar roving no hubiese sido correcto ya 
que son hilos de fibra unidos en haces o enrollados. Para la pieza que realizamos 
esto no sería indicado. 
 
3. Defina el concepto de Dureza y elabore una tabla que relacione durezas de 
diferentes plásticos algunos metales. 
 
La Dureza es una propiedad física de los materiales que consiste básicamente en la 
firme unión de las moléculas que la conforman, impidiendo así que cualquier otro 
objeto o sustancia lo parta, lo penetre, o lo comprometa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. ¿Que es el tiempo de gelado? 
 
 Cuando la resina alcanza un estado más espeso, transición de líquido a sólido. 
 
5. ¿Que es el tiempo de curado? 
 
Es un periodo en el cual mediante reacciones químicas de dos compuestos que 
conducen a un proceso, que mediante diferentes velocidades de reacción, genera 
calor y dan origen a nuevos compuestos, estos en la pasta de cemento generan que 
este endurezca y aglutina al agregado un catalizador. 
 
6. ¿Que significado tiene el concepto temperatura máxima exotérmica? 
 
El punto en el que la temperatura desprendida alcanza su punto máximo en la 
reacción. 
 
7. ¿En qué aplicaciones prácticas considera usted que podría emplearse el plástico 
reforzado elaborado? 
 
 Para reparar ciertas partes de la carrocería de un auto, maniquies, etc. 
 
8. En cuanto a clasificación de materiales, ¿a que tipo de ellos pertenece el plástico 
reforzado elaborado en la práctica? 
 
Este material pertenece a los polímeros, ya que se compone de una fibra mineral (de 
vidrio) y un polímero termoestable (resina poliester). 
 
http://conceptodefinicion.de/fisica/
http://conceptodefinicion.de/sustancia/
Conclusión: 
 
El uso que se le puede dar a este proceso, en la utilización de plásticos reforzados nos da 
una amplia gama de posibilidades por sus distintas propiedades como material, dureza, 
flexibilidad, anticorrosivas y bastante dúctiles. 
 
Aunado a una gran gama de tratamientos para la obtención de distintos acabados o para 
objetivos distintos. 
 
En la práctica realizada logramos adquirir los conocimientos suficientes para en un futuro 
realizar diferentes actividades con este plástico reforzado, logrando con ello una posibilidad 
de empleo a futuro. 
 
Para la placa que se realizó se puso un marco de plastilina demasiado grueso, que tuvo 
como consecuencia que la placa quedará uniforme solo por la parte de en medio, dejando 
las orillas sin una forma plana.