¿Cómo se forman los productos de plástico?

Descubra los métodos básicos de procesamiento de materiales termoplásticos y termoestables:

Los plásticos son omnipresentes y aparecen en las tecnologías más vanguardistas, así como en los artículos más mundanos. Estos polímeros (moléculas en forma de cadena) se usan tan ampliamente que su ausencia se sentiría instantánea y profundamente. Los plásticos se pueden dividir en dos grupos: 1) termoplásticos, que una vez formados, pueden calentarse y reformarse repetidamente, y 2) termoestables, que no pueden volver a fundirse una vez formados. Estas son las formas básicas en que se procesan estos dos grupos de plásticos:

Moldeo por inyección

Este es el método principal para formar termoplásticos. En el moldeo por inyección, el material plástico se carga en una tolva y pasa a una unidad de inyección calentada. Un tornillo alternativo mueve el plástico a lo largo de esta larga cámara de calentamiento, donde el material se derrite a un estado fluido. Cuando el plástico ablandado llega al final de esta cámara, se fuerza a alta presión a través de una boquilla y dentro de un molde frío. El plástico está contenido dentro de este molde, cuyas mitades se mantienen cerradas con abrazaderas, hasta que fragua. Tan pronto como el material se solidifica, el molde se abre y la prensa expulsa el plástico formado.

A veces se utilizan versiones modificadas de esta técnica para procesar materiales termoestables. Pero pueden surgir problemas porque el plástico termoendurecible ablandado puede terminar endureciéndose mientras aún está en la cámara de calentamiento. Para solucionar este problema, el moldeo por inyección, el moldeo por compensación y el moldeo por máquina tipo tornillo licuan el plástico termoendurecible justo cuando pasa a través de la boquilla de inyección hacia el molde.

Moldeo por soplado

Este método se utiliza para formar objetos huecos a partir de materiales termoplásticos. En el moldeo por soplado, se forma un tubo fundido de material termoplástico y luego se usa aire comprimido para inflar el tubo, forzando al material a tomar la forma del interior de un molde de soplado enfriado. Las técnicas de moldeo por soplado más utilizadas son la extrusión, la inyección y la inyección-estiramiento.

En el moldeo por extrusión y soplado, el material plástico se fuerza a través de una matriz para formar el tubo de plástico fundido, que se infla con aire comprimido. Mientras tanto, el moldeo por inyección y soplado consiste en moldear por inyección una preforma, que se asemeja a un tubo de ensayo, y luego colocar la preforma en un molde por soplado para llenarla con aire comprimido. El tercer método, moldeo por inyección y estirado por soplado, incorpora el elemento de estirado antes de la formación por soplado.

termoformado

El proceso de termoformado de láminas de plástico ha avanzado rápidamente en los últimos años. Este método implica calentar la lámina termoplástica hasta un estado plástico compatible y luego usar aire y/o asistencia mecánica para que se ajuste a los contornos de un molde.

La presión del aire puede oscilar entre casi cero y varios cientos de psi. Hasta unos 14 psi de presión atmosférica, se consigue la presión necesaria desocupando el espacio entre la lámina y el molde para aprovechar esta presión atmosférica. Esto se denomina formación al vacío, un tipo de termoformación que reproducirá satisfactoriamente la configuración del molde en la mayoría de las aplicaciones de formación.

Moldeo por compresión

Este es el método más utilizado para procesar materiales termoestables. Normalmente no se emplea para formar termoplásticos. El moldeo por compresión implica aplicar calor y presión sobre un material en un molde para que se comprima en una forma particular.

En este proceso, el polvo de moldeo de plástico, mezclado con rellenos para mejorar las propiedades del producto final, se coloca directamente en una cavidad de molde abierta. Luego se cierra el molde, aplicando calor y presión sobre el plástico y obligándolo a fluir por todo el molde. Mientras el molde calentado está cerrado, el plástico termoendurecible cambia químicamente y se fija permanentemente en la forma del molde. Las tres variables de moldeo por compresión (presión, temperatura y tiempo de cierre del molde) difieren según el diseño del producto y el material que se forma.

Moldeo por transferencia

Al igual que el moldeo por compresión, este método se utiliza para formar materiales termoestables e implica el curado permanente del plástico en un molde bajo calor y presión. Sin embargo, a diferencia del moldeo por compresión, el moldeo por transferencia incluye calentar el plástico a un estado fluido antes de que llegue al molde y forzarlo a entrar en un molde cerrado utilizando un émbolo accionado hidráulicamente.

El moldeo por transferencia fue diseñado para moldear objetos complejos con agujeros pequeños y profundos o muchas inserciones de metal. Mientras que el moldeo por compresión se basa en un compuesto de molde seco que puede interrumpir la colocación de los insertos metálicos y los pasadores que forman los orificios, el material plástico en el moldeo por transferencia se licua para que pueda fluir alrededor de estas piezas metálicas sin alterar su posición.

Moldeo por inyección de reacción

Esta técnica de procesamiento es relativamente nueva pero ha ganado aceptación rápidamente. En el moldeo por inyección de reacción (RIM), dos componentes líquidos, polioles e isocianatos, se mezclan en una cámara a temperaturas comparativamente bajas (75 grados -140 grados F) antes de inyectarse en un molde cerrado, donde tiene lugar una reacción exotérmica. . Debido a esta reacción, este proceso consume mucha menos energía que cualquier otro sistema de moldeo por inyección.

El RIM reforzado (R-RIM) implica agregar material como fibra de vidrio picada o molida al poliuretano para mejorar la rigidez y el módulo y, por lo tanto, ampliar las aplicaciones.

Extrusión

Este método puede formar materiales termoplásticos en láminas, películas, tubos, varillas, perfiles y filamentos continuos. Además, este proceso se utiliza para formar termoplásticos en revestimientos para alambres, cables y cuerdas.

En el moldeo por extrusión, el material plástico seco se coloca primero en una tolva que alimenta una cámara de calentamiento larga. El material plástico es empujado a través de esta cámara por un tornillo que gira continuamente. Al llegar al final de la cámara, el material fundido es forzado a salir a través de una pequeña abertura o troquel, que tiene la forma requerida en el producto final. A medida que la extrusión de plástico emerge de la matriz, se coloca en una cinta transportadora donde se enfría, más comúnmente mediante sopladores o mediante inmersión en agua.