Técnicas Esenciales de Conformado de Polímeros para Fabricación Industrial

Etapas del Conformado de Polímeros

• Preparación
• Conformado
• Endurecimiento

Tipos de Conformado de Polímeros

1. Conformado por Extrusión

Proceso que fuerza el material reblandecido a través de un orificio con la geometría de la sección transversal deseada. La sección transversal se mantiene por enfriamiento o reacción química.

Zonas del Extrusor

• A. Zona de Alimentación:
  • Desde la tolva de entrada hasta la zona de compresión.
  • Sección constante (el volumen no cambia).
  • El material se calienta de forma gradual mediante resistencias cilíndricas.
  • El aire y los restos granulados se evacuan por la tolva de entrada.
• B. Zona de Compresión:
  • Disminuye el volumen disponible para el material al aumentar el diámetro del tornillo extrusor.
  • Aumenta la presión y el material plastifica por shear heating (calentamiento por cizallamiento).
• C. Zona de Medición:
  • Canal de sección constante, menor que la zona de alimentación.
  • Función: homogeneizar la composición, temperatura y viscosidad de la mezcla antes de pasar por el troquel.
  • También actúa como válvula de no retorno.

D. Troquel Extrusor

Funciones:

• Producir la sección requerida.
• Romper la rotación del flujo de material que viene del cilindro extrusor.
• Mantener flujo laminar a la salida.
• Asegurar un tiempo de residencia mínimo del material fundido en el troquel.
• Mantener la temperatura del polímero.

Partes:

• Placa Rompedora: Placa plana perforada que rompe la rotación, asegura el flujo laminar, ayuda a incrementar la presión y filtra los granos sólidos.
• Cabeza del Troquel.

Consideraciones de Diseño del Troquel:

• Mantener flujo laminar evitando cambios de sección bruscos y puntos muertos.
• Secciones convergentes para aumentar la presión antes de la salida.
• La sección final se mantiene constante para minimizar la recuperación.
• Control de Temperatura: Mantener la temperatura del extruido dentro del troquel ayuda a obtener mejores acabados y minimiza defectos de extrusión.

Recuperación Elástica:

La recuperación elástica se manifiesta como contracción longitudinal y expansión en la sección transversal. Para mitigarla, se puede aumentar la longitud de la zona final del troquel, aumentar la temperatura (Ta) y disminuir la velocidad.

2. Moldeo por Inyección

Método más habitual para la producción de piezas complejas con termoplásticos. Consta de 4 etapas:

• Plastificación
• Inyección
• Solidificación
• Expulsión

El polímero fundido se inyecta en la cavidad del molde cerrado, requiriendo una alta presión de llenado. Para evitar la separación debida a la presión hidrostática del polímero fundido, el sistema de cierre de los moldes aplica fuerzas desde 100 kN hasta 25 000 kN. Durante la solidificación, se mantiene la presión para evitar el efecto de la contracción del material. La contracción final (0.5% - 1%) influye en el diseño del molde y depende de la temperatura de fusión, la presión de inyección y el tiempo de enfriamiento en el molde.

3. Moldeo por Soplado

Proceso utilizado para la producción de botellas, contenedores, juguetes, etc. Consiste en el soplado de una preforma de termoplástico que adopta la forma del molde exterior. El molde sirve a su vez para enfriar el termoplástico conformado.

4. Calandrado

Proceso de conformado de polímeros.