Tarea 3. Procesos de moldeado y conformado de plásticos
Proceso
Descripción
La extrusión es uno de los procesos fundamentales para dar forma a los metales y cerámicos, así como a los polímeros. La extrusión es un proceso de compresión en el que se fuerza al material a fluir a través de un orificio practicado en un troquel a fin de obtener un producto largo y continuo, cuya sección transversal adquiere la forma determinada por la del orificio. Como proceso para dar forma a polímeros, se emplea mucho para termoplásticos y elastómeros (rara vez para termofijos) para producir en masa artículos tales como tubería, ductos, mangueras y formas estructurales (tales como molduras para ventanas y puertas), hojas y película, filamentos continuos, así como recubrimientos para alambres y cables eléctricos.
Extrusión
El moldeo por inyección es un proceso con el que se calienta un polímero hasta que alcanza un estado muy plástico y se le fuerza a que fluya a alta presión hacia la cavidad de un molde, donde se solidifica. Entonces, la pieza moldeada, llamada moldeo, se retira de la cavidad. Es posible obtener formas complejas e intrincadas con el moldeo por inyección. El reto en esos casos es fabricar un molde cuya cavidad tenga la misma forma que la pieza, y que también permita el retiro de ésta.
Moldeo por inyección
Espuma estructural
Soplado
Una pieza de espuma estructural se produce ya sea con la introducción de gas en el plástico fundido en la unidad de inyección o con la mezcla de un ingrediente que produzca gas con los pellets de inicio. Durante la inyección, se fuerza dentro de la cavidad del molde una cantidad insuficiente de material fundido, donde se expande (espuma) y lo llena. Las celdas de la espuma en contacto con la superficie fría del molde se colapsan y forman una capa densa, en tanto que el material en el núcleo retiene su estructura celular. Los artículos hechos con espuma estructural incluyen estuches para electrónica, carcasas de máquinas para negocios, componentes de muebles y tanques para lavadoras.
El moldeo por soplado es un proceso en el que se utiliza presión del aire para inflar plástico suave dentro de la cavidad de un molde. Es un proceso industrial importante para fabricar piezas de plástico huecas, de una sola pieza y con paredes delgadas, como botellas y contenedores similares.
El rotomoldeo utiliza la gravedad en lugar de un molde rotatorio, a fin de lograr una forma hueca. Es una alternativa al moldeo por soplado a fin de fabricar formas grandes y huecas. Se emplea principalmente para polímeros termoplásticos, pero cada vez son más comunes las aplicaciones para termofijos y elastómeros. El rotomoldeo tiende a favorecer configuraciones geométricas externas más complejas, piezas más grandes y cantidades de producción pequeñas, más que el moldeo por soplado.
Rotomoldeo
Termoformado
Moldeo por compresión
El termoformado es un proceso en el que se calienta y deforma una hoja plana termoplástica para hacer que adquiera la forma deseada. El proceso se utiliza mucho para empacar productos de consumo y para fabricar artículos grandes como tinas de baño, reflectores de contorno y forros interiores de puertas para refrigeradores. Consiste en dos etapas principales: 1) calentamiento y 2) formado.
Es un proceso antiguo y muy utilizado para plásticos termofijos. Sus aplicaciones también incluyen discos de fonógrafo termoplásticos, llantas de caucho y varias piezas compuestas de matriz de polímero. El proceso consiste en 1) cargar la cantidad precisa del compuesto de moldeo, llamada carga, en la mitad inferior de un molde calentado; 2) juntar las mitades del molde para comprimir la carga, forzarla a que fluya y adopte la forma de la cavidad; 3) calentar la carga por medio del molde caliente para polimerizar y curar el material en una pieza solidificada; y 4) abrir las mitades del molde y retirar la pieza de la cavidad.
Transferencia de calor
En este proceso se introduce una carga termofija (preformada) a una cámara inmediatamente delante de la cavidad del molde, donde se calienta; después se aplica presión para forzar al polímero suavizado a fluir hacia el molde caliente en el que ocurre la cura. Hay dos variantes del proceso: a) moldeo por transferencia de vasija, en el que la carga se i nyecta desde una “vasija” a través de un canal de mazarota vertical en la cavidad; y b) moldeo por transferencia de pistón, en el que la carga se inyecta por medio de un pistón desde un depósito caliente a través de canales laterales hacia l a cavidad del molde.
Fundición
La fundición involucra verter una resina líquida a un molde, con el uso de la gravedad para llenar la cavidad, y dejar que el polímero se endurezca. Tanto los termoplásticos como los termofijos se funden. Algunos ejemplos de los primeros incluyen los acrílicos, poliestireno, poliamidas (nylon) y vinilos (PVC). Las ventajas de la fundición sobre procesos alternativos como el moldeo por inyección incluyen las siguientes: 1) el molde es más sencillo y menos costoso, 2) el artículo fundido está relativamente libre de esfuerzos residuales y memoria viscoelástica y 3) el proceso es apropiado para cantidades pequeñas de producción.
Materiales compuestos
Un compuesto de matriz de polímero (PMC, por sus siglas en inglés) consiste en una fase primaria de polímero en la que está incrustada una fase secundaria en forma de fibras, partículas u hojuelas. En el comercio, los PMC son los más importantes de las tres clases de compuestos sintéticos. Incluyen la mayoría de compuestos de plástico moldeado, caucho reforzado con negro de humo y polímeros reforzados con fibras (FRP). De los tres, los FRP son los que se identifican más de cerca con el término compuesto. Si a un ingeniero de diseño se le dice “material compuesto”, por lo general piensa en un FRP.
Bibliografía: Groover, Mikell. Fundamentos de manufactura moderna. Tercera edición. México Mc Graw Hill. 2007.
