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El curso de tecnologías de transformación de polímeros
En el ámbito del mundo de la química es necesario conocer las operaciones de transformación de polímeros termoplásticos. El curso, único en Mexico en el tema de las tecnologías plásticas, forma una figura profesional, con un alto nivel de conocimiento teórico y práctico, capaz de manejar con criterio y seguridad las máquinas y equipos auxiliares utilizados por las empresas del sector, para diversas técnicas de procesamiento de polímeros; hacer la elección óptima de los materiales termoplásticos, termoestables, elastoméricos y sus compuestos, de acuerdo con su uso, reutilización, recuperación y reciclaje; adoptar criterios de diseño adecuados para productos en materiales plásticos y compuestos y los moldes relativos; controlar y supervisar la calidad de los procedimientos de diseño y procesamiento de materiales; brindar asistencia técnico-comercial a empresas que utilizan máquinas y auxiliares, materias primas y composites. El programa educativo del curso de formación, también se implementa para recoger informes y sugerencias de empresas del sector y se ha actualizado en relación con las innovaciones tecnológicas y las nuevas necesidades económico-ambientales, en primer lugar la de un una aplicación más amplia de las cuestiones de la economía circular y el ahorro energético, con la consiguiente atención específica a los criterios de diseño de los ciclos de producción de los productos y a los de recuperación al final de la vida de los propios productos y al reciclaje y reutilización de materias primas y materiales secundarios. Realizamo recorridos de planta para conocer el tipo de maquinaria, tecnología, controles, grados de automatización y prácticas de manufactura, para incremento de productividad, eficiencia, buenas prácticas de manufactura, seguridad, etc. Llevamos a cabo auditorias sobre la productividad de plantas, considerando los factores más importantes, empezando con el manejo de la resina, los aditivos, las carfas/refuerzo, los parámetros del proceso, los tiempos ciclo y la pieza no idonea, con lo que generamos un reporte del estado productivo de la planta, puntos críticos a resolver, recomendaciones de mejora y un comparativo contra los estándares óptimos del mercado.
Destinatarios del Curso
Este curso está dirigido a los profesionales del mundo de la química concretamente en operaciones de transformación de polímetros termoplásticos, dentro del área profesional transformación de polímeros, y a todas aquellas personas interesadas en adquirir conocimientos relacionados con el acondicionado de materiales termoplásticos para su transformación, la preparación de máquinas e instalaciones para la transformación de polímeros, las operaciones de transformación de termoplásticos, y el acabado de transformados poliméricos.
Objetivos del Curso
- Acondicionar los materiales termoplásticos para su transformación.
- Preparar máquinas e instalaciones para la transformación de polímeros.
- Realizar las operaciones de transformación de termoplásticos.
- Realizar las operaciones de acabado de los transformados poliméricos.
El curso de inyección, extrusión y soplado cubrirá los siguientes temas
Con el presente curso se pretende aportar los conocimientos necesarios para conocer el acondicionado de materiales termoplásticos para su transformación, la preparación de máquinas e instalaciones para la transformación de polímeros, las operaciones de transformación de termoplásticos, y el acabado de transformados poliméricos.
- Familiarizándose con las Resinas
- Clasificación de los Polímeros
- Propiedades Físicas
- Procesos
- Antes de Moldear
- El Equipo de Inyección
- Tornillos
- El Molde
- El Proceso
- Tipos de Moldeo por Inyección
- Las fases del Moldeo
- Principales Factores Físicos
- Etapas del Ciclo de Moldeo
- Inyección
- Sostenimiento
- Enfriamiento
- Diferencias del proceso: Amorfo vs. Cristalino
- Temperatura de Molde
- Optimizaciones de moldeo
- 2K, sobremoldeo y co-inyección
- Controlando la Cristalización
- Calidad de la Masa
- Tiempo de Residencia
- Extrusion, co-extrusion y compound perfil tornillos
- Plantas de extrusión
- Moldeo por soplado y rotomoldeo
- Deshumidificación/secado
- Compuestos y perfiles tornillos de tecnopolímeros y elastómeros
Nuestros técnicos están calificados para ofrecerle el mejor producto para su aplicación de acuerdo con el molde, el proceso y los estándares requeridos.Si no encuentra toda la información necesaria en este sitio, comuníquese con uno de nuestros técnicos para una consulta de presupuesto a su fábricas, al siguiente correo electrónico info@mexpoliros.com
Técnicas de transformación
La tecnología de la transformación o procesado de polímeros tiene como finalidad obtener objetos y piezas de formas predeterminadas y estables, cuyo comportamiento sea adecuado a las aplicaciones a las que están destinados. Una de las características más destacadas de los materiales plásticos es la gran facilidad y economía con la que pueden ser procesados a partir de unas materias primas convenientemente preparadas, a las que se les han añadido los pigmentos, cargas y aditivos necesarios para cada aplicación. En algunos casos pueden producirse artículos semi-acabados como planchas y barras y posteriormente obtener la forma deseada usando métodos convencionales tales como mecanizado mediante máquinas herramientas y soldadura. Sin embargo, en la mayoría de los casos el producto final, que puede ser bastante complejo en su forma, se obtiene en una sola operación, con muy poco desperdicio de material, como por ejemplo la fabricación de tubería por extrusión (proceso continuo) o la fabricación de teléfonos por moldeo por inyección (ciclo repetitivo de etapas). Los polímeros termoplásticos suelen trabajarse previamente fundidos o reblandecidos por efecto simultáneo de la aplicación de calor, presión y esfuerzos de cizalla.
Métodos de procesamiento
Para convertir los polímeros brutos en productos finales con la forma deseada, se utilizan distintos métodos de procesamiento. Esta transformación se suele realizar fuera de las instalaciones de producción de granulado de polímero. El procesamiento es, básicamente, un proceso de transformación física que se consigue con distintas tecnologías, como por ejemplo:
- extrusión: para tuberías, perfiles, láminas y aislamiento de cables;
- moldeo por inyección: para productos de formas distintas y, con frecuencia, muy complejas, como piezas de máquinas, enchufes eléctricos y utensilios médicos, como jeringuillas; termoplásticos y termoestables;
- moldeo por soplado: para botellas, contenedores y películas;
- calandrado: para películas y láminas;
- moldeo por rotación: para grandes estructuras;
- pultrusión: para barras, tubos, etc.;
- película soplada: para termoplásticos;
- película colada: para termoplásticos;
- revestimiento: para capas delgadas en distintos sustratos;
- prensado: para resinas; z hilado: para fibras;
- moldeo por transferencia: para termoestables;
- moldeo por compresión: para termoestables;
- vulcanización: para cauchos; z mezclado: técnica de aplicación general
Durante estos procesamientos no se suelen producir reacciones químicas, excepto durante la vulcanización del caucho, la reticulación durante el proceso de determinados tipos de aislamiento de cables realizados con polietileno, y cuando se procesan ciertas resinas con polimerizaciones in situ.
Moldeo por inyección
l material plástico se funde con calor y energía de corte y se inyecta a presión en un molde para lograr la forma requerida. Con esta técnica se producen bloques de construcción, figuras, mordedores duros / flexibles y otros tipos de juguetes. Técnica que ve al polímero fundido alimentar un molde del cual, por compresión y enfriamiento, adquiere la forma deseada. El moldeo puede ser de cuatro tipos :
- Compresión, para obtener artículos manufacturados con características mecánicas mejores y homogéneas (como para objetos de forma compleja, como enchufes y enchufes eléctricos); para estratificación, para hacer incluso productos grandes, como cascos de barcos
- Inyección, por ejemplo para hacer contenedores, calzado, ruedas dentadas;
- Rotacional, que se utiliza para artefactos como tanques, tambores, contenedores grandes y cables.
La naturaleza del moldeo por inyección convencional significa que es imposible producir formas cerradas o con cortes excesivos. Se pueden moldear por inyección formas extremadamente complejas incorporando núcleos deslizantes en la herramienta, pero esto implicará costos más altos y tiempos de ciclo más largos. A menudo existe una compensación entre costos de herramientas más altos y costos de moldeo directos más altos. El alcance del proceso de moldeo por inyección se ha ampliado en los últimos años mediante algunas elaboraciones muy ingeniosas:
Moldura multicolor. Este concepto fue ideado para la industria automotriz, específicamente para grupos de lentes de luz trasera en PMMA (polimetilmetacrilato). Se trata de un ensamblaje de molde rotatorio, en el que los diferentes colores se inyectan secuencialmente desde cilindros separados a medida que gira el molde.
Moldura de espuma estructural. En su forma más simple, incorpora un agente de soplado químico en los gránulos de polvo de moldeo, lo que da como resultado una estructura de espuma rígida y ligera con una relación rigidez / peso muy alta. Las limitaciones del proceso son un acabado superficial deficiente y un tiempo de ciclo prolongado. La mejora de alta presión de este método proporciona una piel sólida con un buen acabado superficial.
Sistemas de inyección de gas. La esencia de estos sistemas (asociados principalmente con Cinpres y con Battenfeld) es que el gas se localiza, más o menos en la mitad de la sección de la moldura, y no se dispersa por todo el material. Se mantienen la alta relación de rigidez y el buen acabado de la superficie, con la potencial ventaja funcional de una cavidad central.
Moldura sandwich. Esta es una forma de combinar las mejores características de dos materiales inyectándolos secuencialmente a través del mismo bebedero, de modo que uno se convierta en la piel de la moldura y el otro en el núcleo. El material de piel puede proporcionar una superficie de alto brillo o resistente a la abrasión, por ejemplo, mientras que el núcleo proporciona alta rigidez o bajo costo, quizás como polímero reciclado. El proceso original, centrado en aplicaciones que utilizan un núcleo de espuma para maximizar las relaciones de peso rígido.
Extrusión
A diferencia del moldeo por inyección y la mayoría de las otras operaciones, la extrusión es un proceso continuo. Los gránulos termoplásticos se plastifican y funden en un barril calentado y se transportan hacia adelante por medio de un tornillo a través de una matriz perfilada para producir una sección continua. Los productos de automoción son bien conocidos:
- Revestimiento de cables; en la industria del motor, normalmente en PVC
- Monofilamentos, en aplicaciones antiguas establecidas como el relleno de nailon brmh, y nuevas como filamentos acrílicos de fibra óptica
- Película, en usos básicos como película protectora de LDPE en la sala de exposición, y aplicaciones sofisticadas como el PET orientado biaxialmente Fdm utilizado en pantallas de tablero de instrumentos
- Tubería, como nailon 12 en líneas de combustible y aire presurizado
- Perfiles perfilados, como p. Ej. Banda de protección lateral de PVC perfilada
En la extrusión el material plastificado fluye por una boquilla que lo conforma y el enfriamiento se efectúa a la salida de la misma, en contacto con el aire, agua o una superficie frío. El método es continuo y proporciona perfiles macizos o huecos de sección transversal constante, que se cortan en largos estandarizados. La función de la máquina de extrusión es fundir y mezclar la alimentación (pelets) y bombearla o empujarla hacia fuera a través de una boquilla o dado a velocidad uniforme. El producto debe ser enfriado tan rápidamente como sea posible, por lo general en un baño de agua.
Moldeo por soplado
El moldeo por soplado es el método más simple y eficaz de fabricar artículos de plástico huecos. Hay tres etapas principales en la operación: la masa fundida se extruye continuamente en un acumulador, las preformas tubulares se expulsan repetidamente hacia abajo desde el acumulador mediante extrusión del pistón hacia la herramienta de soplado abierta, luego se cierra la herramienta y se infla la preforma. Es necesario fundir polímeros muy viscosos para asegurar la estabilidad de la forma del "parisón" tubular entre su salida de la matriz y la etapa de soplado. No es un proceso de alta presión y las herramientas son relativamente baratas. Inevitablemente, la calidad de la superficie tiende a ser inferior a la del moldeo por inyección, y la superficie interna no es moldeada directamente por la herramienta. El moldeo por soplado no se limita a las piezas huecas. Las formas de 'caparazón gemelo' se pueden soplar como una sola entidad y luego dividirse; esta puede seguir siendo una solución muy rentable en comparación con el moldeo por inyección. El moldeo por soplado ha madurado con la ayuda de la tecnología informática moderna. Ahora es posible soplar formas altamente asimétricas sin una variación inaceptable en el grosor de la pared mediante un control de parisón computarizado, y ubicar insertos de plástico o metal con precisión en la herramienta. El moldeo por soplado multicapa es ahora una realidad, que ofrece la posibilidad de combinar los beneficios de dos materiales diferentes. Los tanques de expansión, las secciones del panel de instrumentos y los conductos del calentador son aplicaciones de moldeo por soplado establecidas desde hace mucho tiempo (en PP), pero con mucho la aplicación más importante es el tanque de combustible, en formas de HDPE de alto peso molecular. Desde su primera aplicación de volumen en el VW Passat de 1973, el concepto se ha extendido ampliamente, en algunas formas muy extrañas hechas a medida, literalmente diseñadas para adaptarse al espacio disponible.En este proceso, un tubo obtenido por extrusión (parison) es encerrado en un molde abierto, que a continuación se cierra y el parison es inflado para tomar la forma de la superficie de molde. Alternativamente, el parison puede ser moldeado por inyección antes de su inflado. Como en el caso del moldeo por inyección, el molde esta frío en relación con el polímero fundido, de modo que el producto moldeado sea enfriado rápidamente. Este proceso es usado para producir componentes huecos como botellas, contenedores grandes y depósitos de gasolina de automóviles, la mayoría de las muñecas, pelotas blandas y juguetes huecos están hechos con esta técnica.
Blow moulding
El moldeo por soplado es un proceso que utiliza presión de aire interna para forzar el polímero hacia afuera en un molde de concha. Esta técnica es una forma muy práctica de moldear piezas huecas. Las botellas para envasado son la aplicación principal; sin embargo, se fabrican piezas tan grandes como bidones de plástico y botes de basura. Los dos tipos de moldeo por soplado son el moldeo por extrusión y el moldeo por soplado por inyección. El color se incorpora mediante los mismos procesos que en el moldeo por inyección. El concentrado de color líquido y granulado se convierte en resina virgen. Para el moldeo por inyección-soplado, el color se incorpora durante el moldeo de la preforma. En el moldeo por extrusión-soplado, el color se extruye en el polímero, formando la burbuja de polímero o parisón. Se sabe que algunos colorantes se esparcen y tiñen el molde y / o el perno de soplado. Las formulaciones que utilizan pigmentos y aditivos adecuados pueden prevenir esta ocurrencia. El tiempo de inactividad requerido para limpiar el molde y el perno de soplado generalmente se considera inaceptable.
Moldeo por extrusión-soplado
Esto es simple y económico. Puede producir una variedad de formas, con un control bastante bueno sobre el espesor de la pared. El proceso es de varios pasos. En el primer paso, se extruye una extrusión de un tubo de polímero parcialmente fundido hacia abajo en un área de molde. Luego, las dos mitades del molde se cierran sobre el tubo de polímero. Esto lo corta del extrusor y captura la burbuja de polímero en su interior. Se inserta un perno de soplado (un tubo hueco) y se sopla aire en el molde. El aire obliga al parisón a llenar la cavidad (2). El flash o el exceso se corta del suelo del contenedor y se recicla cuando es posible. Moldeo por inyección y soplado. Este es un proceso de dos pasos. El primer paso es moldear por inyección una preforma que se utilizará en lugar del parisón en el moldeo por extrusión y soplado. A continuación, la preforma se coloca en el molde de soplado. La preforma puede ser blanda, procedente directamente del moldeo por inyección, o puede requerir precalentamiento. Esto depende del tipo de proceso involucrado. El segundo paso es la introducción de aire a través de una varilla central que se inserta en la garganta de la botella o pieza. Las presiones de aire son más altas que las que se utilizan en el moldeo por extrusión y soplado.
Moldeo rotacional
El proceso de rotomoldeo es ideal para crear piezas huecas. El polietileno es el polímero más utilizado en el moldeo rotacional. El plástico en polvo se introduce en un molde de concha. Se agregan colorantes y aditivos, generalmente una mezcla micro-pulverizada, y se cierra el molde. A continuación, se hace girar el molde. El polvo se distribuye a la superficie del molde mediante la fuerza centrífuga. El molde se calienta y se forma una piel fundida en la superficie del molde. El centrifugado continúa mientras se deja enfriar el molde. Luego se abre el molde, se retira la pieza y el proceso comienza de nuevo. La falta de mezcla o cizallamiento hace que el tipo de concentrado suministrado al moldeador rotacional sea único. Los concentrados de color típicos, en forma granulada, no son efectivos para el moldeo rotacional. Los gránulos carecen de una superficie adecuada para fundirse y colorear una pieza. Por lo general, todos los colorantes y aditivos se mezclan y micro-pulverizan en una casa de concentrados. La fuerza del pigmento lograda por micropulverización no es igual a la de un concentrado extruido. El moldeador simplemente agrega la mezcla en el momento en que se llena el molde. Esto asegura que se logre el color requerido. El material plástico categóricamente en polvo, se calienta hasta que las partículas se funden, y mientras se produce esta fusión, el molde cerrado gira en los ejes "X" y "Y" para lograr un espesor de pared uniforme aprovechando de la fuerza centrífuga. El molde entonces se enfría mientras todavía está girando. Aunque es un proceso más lento que el moldeo por soplado, esta técnica es capaz de producir grandes componentes con un espesor muy uniforme de la pared, de hasta 10 mm. Con esta técnica se fabrican juguetes como botes de plástico, figuras de bustos, cabezas de muñecas y juguetes grandes y huecos.
Formación por vacío y presión
El termoconformado es una técnica muy antigua. Los antiguos egipcios observaron que se podían calentar las astas de animales y los caparazones de las tortugas para moldear recipientes y figuras. Cuando se empezó a disponer de plásticos sintéticos, el termoformado fue una de sus primeras aplicaciones. La lámina de plástico se calienta justo por debajo de su temperatura de reblandecimiento, y luego se coloca presión sobre ella con un molde macho y / o hembra para producir una forma. La presión y el vacío se pueden usar para lograr el máximo espesor de pared, uniformidad y resistencia. Los materiales plásticos también se procesan en un estado gomoso usando esta técnica. Esta técnica se utiliza para hacer bandejas de juguetes, tazas, máscaras y tablas. Las técnicas de formación por vacío y presión se utilizan para dar forma a una lámina termoplástica alrededor de un formador. La formación a presión es un desarrollo más reciente y, por definición, puede utilizar una presión diferencial mayor; por tanto, puede reproducir detalles más precisos. Son procesos de costo relativamente bajo, tanto en términos de herramientas como de operación y, en consecuencia, son útiles para aplicaciones de ejecución limitada y también para prototipos y pruebas piloto para proyectos de moldeo por inyección de alta inversión. Su uso principal en la industria del motor es para superficies de revestimiento texturizadas en el habitáculo.
Inyección por compresión
La inyección compresión es una variante del proceso de inyección convencional. La inyección se realiza sobre un molde parcialmente abierto y, a continuación, se utiliza la prensa de la máquina inyectora para conformar la pieza cerrando completamente el molde. Ventajas ; reducción de la presión de inyección, reducción de la fuerza de cierre, reducción significativa de las tensiones residuales que quedan en la pieza, reducción de los alabeos en la pieza. Desventajas ; mayor coste de equipamiento, menor libertad en el diseño de la pieza, no aplicable a cualquier geometría.
Extrusión de láminas
Los materiales plásticos fundidos se extruyen continuamente a través de un troquel para formar láminas. Generalmente este método se usa para hacer láminas rígidas usadas en termoformado. Las películas y los tubos también se pueden hacer por extrusión.
Calandrado
La película plástica y la hoja pueden ser producidas por comprimiendo el polímero fundido entre rodillos contra - rotativos. Este proceso se prefiere a la extrusión, cuando hay que trabajar con materiales sensibles al calor, como es el caso del cloruro de polivinilo (PVC). Es capaz de producir hojas con velocidades de hasta 2 m/s. A través de este método se pueden producir películas y formas en lámina gofradas o texturazas. Este tipo de películas se emplea sobre todo en la industria textil. Las películas gofradas o con una textura especial se emplean para fabricar prendas de vestir, bolsos, zapatos y maletas de imitación de piel.
Dipping
Se aplica un gel líquido de plásticos sobre la superficie del molde y se agregan varias capas de agentes de refuerzo, como fibras de vidrio, para formar un artículo. Esta técnica se utiliza para hacer juguetes de formas y contornos complejos que serían difíciles de hacer, utilizando técnicas convencionales.
Recubrimiento por inmersión
il recubrimiento por inmersión es un proceso de recubrimiento industrial. Esta es una técnica simple de sumergir el molde en una solución plástica y fusionar el recubrimiento para hacer el artículo. El producto final puede incorporar el sustrato y el recubrimiento, o el recubrimiento puede despegarse para formar un objeto que consiste únicamente en el recubrimiento seco o solidificado. Con esta técnica se pueden fabricar juguetes blandos y flexibles, como globos, empuñaduras y cubiertas flexibles. Se utiliza a menudo en el procesamiento de látex.
Slush molding
Esta es una técnica útil para producir objetos huecos que involucran llenar un molde hueco con una solución de material plástico en polvo, exponer el molde al calor, el molde cerrado gira en los ejes "X" y vibra en el eje "Y" para lograr un espesor de pared uniforme aprovechando de la fuerza centrífuga. El molde entonces se enfría mientras todavía está girando. Aunque es un proceso más lento que el moldeo por soplado, esta técnica es capaz de producir grandes componentes con un espesor muy uniforme de la pared, de hasta 2-3 mm. Con esta técnica se fabrican tablero, guanteras y piezas de interiro de automotriz, para simular la piel.
Formación de termoplásticos de estera de vidrio
Los termoplásticos de estera de vidrio (GMT) son materiales con características bastante diferentes, compuestos por una matriz termoplástica reforzada con una estera de vidrio. Hay dos procesos de producción distintos para GMT: uno utiliza extrusión por fusión para impregnar una estera de vidrio preformada, y el otro se basa en la fabricación de papel, comenzando con una suspensión de polímero en polvo y fibras de vidrio picadas, luego presionando, secando y consolidando. Se han utilizado varios plásticos de ingeniería como matriz en ambos sistemas GMT; sin embargo, el polipropileno versátil y de precio modesto es, con mucho, el más popular. Ambos tipos de GMT se fabrican mediante un proceso conocido como "estampado de flujo en caliente". Esto es similar al moldeo en láminas, pero utiliza espacios en blanco precalentados prensados en moldes en frío, con un tiempo de ciclo de menos de un minuto, comparable con el moldeo por inyección. (SMC utiliza herramientas de prensado calentadas para moldear piezas en bruto frías, con tiempos de ciclo bastante más largos). Además de un ciclo más rápido, las ventajas de GMT en comparación con SMC son la vida útil indefinida de las piezas en bruto y una mejor resistencia al impacto en el producto. La limitación más seria de GMT es la incapacidad de lograr un acabado de superficie de Clase A, que excluye el uso de esteras de vidrio de PP en los paneles de la carrocería. Se han propuesto sistemas de esterillas de vidrio a base de PET y PBT para paneles de carrocería exteriores, con una capa adicional de película sin vidrio para permitir que se logre un acabado de Clase A en todo el rango de temperaturas de la capa superior. Las aplicaciones comerciales específicas aún no habían aparecido al momento de escribir este artículo. Desde principios de la década de 1980 se han desarrollado numerosas aplicaciones, como los paneles inferiores del motor, las bandejas de batería, los paneles de soporte del radiador y los respaldos de los asientos. Todas estas son partes "invisibles" sin pintar, con PP como matriz polimérica.
Compuestos estructurales y preimpregnados de alto rendimiento
La industria aeroespacial utiliza ahora compuestos estructurales en cantidades significativas. La mayoría de estos cuentan con esteras de refuerzo que contienen fibras continuas tanto aleatorias como unidireccionales, con fibra de carbono como agente de refuerzo dominante. Las matrices poliméricas suelen ser termoendurecibles con resistencia a altas temperaturas y baja inflamabilidad, a veces endurecidas mediante la adición de termoplásticos aromáticos. Estos mismos materiales reforzados con fibras de carbono unidireccionales se utilizan para fabricar preimpregnados termoplásticos de alta resistencia. Todo esto está muy lejos de la industria del motor tal como la conocemos. La industria aeroespacial tiene que cumplir con especificaciones muy exigentes en cuanto a resistencia e inflamabilidad y, sobre todo, está dispuesta a pagar generosamente por la reducción de peso. La industria del motor no tiene esta motivación y, por lo tanto, es poco probable que estos compuestos sofisticados y de alto costo se utilicen más allá de las carreras de Fórmula Uno, donde las estructuras en compuestos de fibra de carbono de alta resistencia ya han demostrado su valor. Sin embargo, los desarrollos aeroespaciales son relevantes para la industria del motor. En muchos países se está trabajando en la aplicación de conceptos aeroespaciales utilizando materiales más baratos. Las estructuras compuestas, basadas principalmente en epoxi y fibra de vidrio continua, se han desarrollado durante muchos años. Las aplicaciones más conocidas son las ballestas, formadas por moldeo por compresión de fibra continua impregnada, y los ejes de transmisión de filamentos enrollados. El rendimiento técnico de estos componentes críticos y complejos se ha probado repetidamente, pero los costos siguen siendo inaceptables para la producción en volumen. Es sólo mediante una industrialización y automatización mucho mayores de los procesos de fabricación que estos excelentes materiales entrarán en uso automotriz general.
Moldeo por inyección por reacción
El moldeo por inyección por reacción (RIM) implica reunir dos monómeros líquidos en un molde y hacer que se polimericen para darle forma. El proceso se ha desarrollado en torno a los poliuretanos, en sus diversas formas. Han surgido sistemas RIM con otros monómeros líquidos, pero ninguno se ha acercado al éxito de la familia PUR. Los productos RIM se diferencian de otros plásticos en que no se suministran como productos básicos en sacos o contenedores a granel, y los artículos terminados se crean directamente a partir de los monómeros. Aproximadamente el 90% del mercado mundial total de PUR está en espuma. La espuma resulta de la formación de burbujas de gas en el proceso de polimerización: originalmente eran todos CFC, pero los productores se están moviendo rápidamente hacia agentes de expansión sin cloro. Hay tres tipos distintos de espuma PUR:
- Espumas flexibles de baja densidad. Se trata de espumas de celda abierta, excelentes como material de amortiguación elástico y de uso universal en asientos de automóviles. Las variantes semirrígidas tienen buenas propiedades de absorción de impactos y se utilizan mucho en el acabado de automóviles y en el relleno de parachoques. PUR semirrígido es el material de respaldo que absorbe los golpes para la fascia revestida de ABS / PVC en la fascia.
- Espumas rígidas de baja densidad. Se trata de polímeros altamente reticulados con una estructura de celda cerrada, que no son en absoluto flexibles. Excelentes materiales aislantes, se utilizan ampliamente en refrigeración, pero muy poco en la industria automotriz.
- Espumas flexibles de alta densidad. Estos tienen un núcleo celular espumado, pero con una piel relativamente sólida. Son cada vez más importantes en la industria automotriz para molduras de revestimiento integral
Los elastómeros sólidos de PUR son materiales de ingeniería útiles, como juntas, casquillos, polainas, etc., con una extraordinaria resistencia a la abrasión. Las partes exteriores de la carrocería, como las cubiertas y las alas de los parachoques, son en realidad elastómeros microcelulares, con espuma de muy alta densidad. Las presiones generadas durante la reacción nunca superan el 5% de las experimentadas en el moldeo por inyección y, por lo tanto, los costos del equipo general y las herramientas individuales para RIM son mucho más bajos. Además, la producción de prototipos es mucho más barata y rápida. El moldeo por inyección convencional disfruta de economías de escala en comparación con RIM, debido a sus tasas de producción más altas, particularmente con componentes más pequeños. Sin embargo, la diferencia en el umbral de viabilidad entre RIM y el moldeo por inyección convencional está disminuyendo a medida que mejora la tecnología RIM y evolucionan variantes de PUR más reactivas como la poliurea. Flexible PUR se adapta bien a piezas de automóviles resistentes y deformables, como cubiertas de parachoques y alas. RIM reforzado (R-RIM) se desarrolló para abarcar aplicaciones más rígidas, sin sacrificar la valiosa resistencia de PUR. Esto implica incorporar fibras de vidrio muy cortas (molidas con martillo) en uno de los monómeros, con una concentración de hasta el 15% en el polímero final. El cambio en el perfil de la propiedad es suficiente para asegurar numerosas aplicaciones en automóviles especiales de pequeño volumen. Un desarrollo reciente que es más espectacular en capacidad de rendimiento y aplicación potencial es el moldeo por inyección de reacción estructural (S-RIM). Esto implica colocar una preforma, generalmente de estera de vidrio, en el molde y luego inyectar los líquidos monoméricos a presión. Es potencialmente un proceso de alta velocidad: las limitaciones (que ahora se están abordando ampliamente) están en las técnicas para formar y colocar las fibras de refuerzo y las preformas. Las primeras aplicaciones fueron en paneles rígidos para modelos de volumen pequeño y mediano. S-RIM ahora está comenzando a aparecer en partes más críticas y de mayor volumen, como las carcasas de los asientos y las armaduras del panel de instrumentos. En las estructuras reforzadas unidireccionales se afirma una mayor resistencia (en comparación con SMC y GMT), porque las fibras se pueden ubicar con mayor precisión.
Moldeo por transferencia de resina
El moldeo por transferencia de resina (RTM) se originó en Francia a principios de la década de 1960, particularmente con la organización Matra, que fabricaba paneles exteriores para vehículos especiales de series pequeñas. Al igual que S-RIM, el proceso consiste en colocar el refuerzo de fibra en un molde y luego polimerizarlo a su alrededor para producir el componente conformado terminado. En lugar de hacer reaccionar dos líquidos diferentes, RTM utiliza un polímero termoendurecible parcialmente reaccionado pero todavía líquido. El RTM se puede utilizar para una amplia gama de tipos químicos y, en consecuencia, una gama más amplia de efectos finales que S-RIM, pero inevitablemente la viscosidad de la matriz cuando se inyecta es más alta, la penetración es más lenta y el tiempo del ciclo es más largo. La demarcación entre RTM y S-RIM se difumina a medida que se realizan nuevos trabajos sobre la química de las resinas y la tecnología del refuerzo, produciendo preformas cada vez más sofisticadas. La resina de poliéster es la matriz más utilizada. RTM se ha utilizado recientemente para reemplazar el aluminio en los paneles de la carrocería de los autocares. Se utiliza un sistema presurizado, con el poliéster reforzado respaldado con espuma de poliuretano ignífuga y tela. Se han desarrollado varias resinas nuevas que ofrecen un mejor rendimiento y un curado más rápido.
Tipo de inyeccion
Para convertir los polímeros brutos en productos finales con la forma deseada, se utilizan distintos métodos de procesamiento. Esta transformación se suele realizar fuera de las instalaciones de producción de granulado de polímero. El procesamiento es, básicamente, un proceso de transformación física que se consigue con distintas tecnologías, como por ejemplo:
- extrusión: para tuberías, perfiles, láminas y aislamiento de cables
- moldeo por inyección: para productos de formas distintas y, con frecuencia, muy complejas
- moldeo por soplado: para botellas, contenedores y películas
- calandrado: para películas y láminas
- moldeo por rotación: para grandes estructuras
- pultrusión: para barras, tubos, etc
- película soplada: para termoplásticos
- película colada: para termoplásticos
- revestimiento: para capas delgadas en distintos sustratos
- prensado: para resinas
- hilado: para fibras
- moldeo por transferencia: para termoestables
- moldeo por compresión: para termoestables
- vulcanización: para cauchos
- mezclado: técnica de aplicación general
Durante estos procesamientos no se suelen producir reacciones químicas, excepto durante la vulcanización del caucho, la reticulación durante el proceso de determinados tipos de aislamiento de cables realizados con polietileno, y cuando se procesan ciertas resinas con polimerizaciones in situ.
Melt Spinning
Se utiliza con termoplásticos como polipropileno, poliamida y poliésteres. El polímero se mezcla con concentrado granulado seco o enjuagado que contiene los aditivos necesarios para colorear y estabilizar la fibra. La mezcla se extruye y se fuerza a través de un paquete de malla para eliminar los aglomerados. A continuación, el polímero se prensa a través de hileras. Las pequeñas hebras de polímero descienden verticalmente a través de una cámara de enfriamiento y se estiran y enrollan. Las fibras se pueden hilar en diferentes formas (redondas, pentagonales, octogonales, etc.) para lograr una variedad de apariencias y propiedades. Se necesita una excelente dispersión donde se utilizan pigmentos. Después del procesamiento, los aglomerados de pigmentos restantes no deben exceder los 5 µm. Las partículas más grandes (pigmentos o aditivos) pueden reducir la resistencia a la tracción y, a menudo, provocar fallas a medida que se estira la fibra. Teniendo esto en cuenta, se debe evitar el pigmento seco. Se requieren preparaciones de pigmentos, enjuagues o concentrados.
Hilado en húmedo
Se utiliza para hilar un polímero viscoso filtrado que se ha disuelto en un disolvente. Las hileras se sumergen y las fibras se introducen en un baño de coagulación química. Los filamentos precipitan de la solución y solidifican. Esto se denomina hilado en húmedo ya que las fibras se forman en un baño químico. El acrílico, el rayón y el spandex se producen con este tipo de hilado. En el hilado en húmedo, la estabilidad térmica de un pigmento es menos preocupante que en el hilado por fusión, pero se requiere resistencia a los disolventes.
Hilado en seco
En la hilatura en seco, el polímero se disuelve en un disolvente, se filtra y se pasa a través de hileras. A continuación, las fibras se extraen mediante vacío a través de una cámara calentada sin oxígeno. El polímero solidifica a medida que se evapora el disolvente. Los filamentos no entran en contacto con ningún líquido y, por tanto, no es necesario secarlos. La recuperación de solventes es fácil. Las fibras de acetato, acrílico y elastano se pueden producir mediante hilado en seco.