0. Introducción - RiuNet - Universidad Politécnica de Valencia

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I. Antecedentes. 68 4 Propiedades reológicas de los materiales termoplásticos. 4.1 Principios básicos de la reología El método más habitual de transformación de un polímero es mediante moldeo, donde el plástico en estado fluido adapta su forma a un molde o matriz para posteriormente solidificar, y por tanto tomar “forma”. Es pues la viscosidad (y su concepto opuesto, la fluidez) una propiedad de la materia que intuitivamente todo el mundo conoce (lo mismo que rigidez, dureza). Pero desde un punto de vista técnico hemos de definir las expresiones matemáticas que nos determinan esta propiedad. La ciencia encargada de este fenómeno es la Reología, que relaciona las tensiones y deformaciones permanentes e irreversibles que se producen al aplicar estos esfuerzos sobre la materia; es a la fin el fenómeno de flujo de un material, una deformación irreversible en la cual un material no vuelve a su configuración original una vez termina de aplicarse un esfuerzo. La Reología, dentro del estudio de los plásticos, se aplica dentro de dos campos muy importantes para el conocimiento de estos materiales: • El estudio del plástico cuando se encuentra en estado fluido, previo a la transformación. • La deformación del material plástico cuando en estado sólido sufre esfuerzos por encima de su límite elástico. Son los fenómenos de viscoelasticidad y plastodeformación, de capital importancia para los materiales plásticos. Es dentro del primer apartado, donde nos centraremos en el presente estudio, en aquella parte de la Reología que estudia las propiedades en cuando el material se encuentra como fluido. Cuando aplicamos un esfuerzo cortante o de cizalla a un fluido vamos a originar un flujo laminar en este; las diferentes láminas se moverán a diferente velocidad según su posición, originando una deformación, es la velocidad de cizalla; si con poco esfuerzo conseguimos gran movilidad hablamos de fluidos poco viscosos, si es necesario realizar un esfuerzo importante o el deslizamiento es lento hablamos de fluidos viscosos.
I. Antecedentes. 69 τ = F/A La relación entre el esfuerzo de cizalla y el gradiente de velocidades generado es lo que definimos como la viscosidad: ( τ ) τ η = = •. dv dx γ La exposición original de esta relación es la Ley de Newton, la cual establece que para líquidos ideales la razón del esfuerzo a la velocidad de cizalla es una constante. Esta constante es la viscosidad (η). • (I. 8) τ = ηγ (I. 9) Esta es una hipótesis cierta para líquidos ideales (o newtonianos), pero las viscosidades de muchos líquidos, particularmente muchos de interés industrial, son dependientes del esfuerzo/velocidad de cizalla. Los plásticos, en estado fundido, presentan un comportamiento que se desvía de la ley de Newton. Las diferencias que existen a nivel molecular entre los materiales poliméricos y los fluidos son las causas de este comportamiento anómalo: • Los pesos moleculares son muy altos (usualmente entre 10 4 y 10 9 g/mol). • Raramente todas las moléculas de un polímero tienen exactamente el mismo peso molecular (lo cual afecta al comportamiento reológico) d v d x
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