Procesos utilizados con los materiales termoplásticos

Procesos utilizados con los materiales termoplásticos

Moldeo por inyección El moldeo por inyección es uno de los métodos de procesado más importantes que se usan para dar forma a los materiales termoplásticos. La máquina moderna de moldeo por inyección utiliza un mecanismo de mono husillo para derretir el plástico e inyectarlo en un molde. Las máquinas de moldeo por inyección de tipo antiguo usan un émbolo para inyectar el material fundido. Una de las principales ventajas del método del mono husillo sobre los de tipo émbolo es que el tornillo impulsor entrega un material fundido más homogéneo para la inyección. En el proceso de moldeo por inyección, los gránulos de plástico son alimentados en el cilindro de inyección a través de una abertura, desde una tolva, sobre la superficie de un tornillo rotatorio que los transporta hacia adelante en dirección al molde. La rotación del tornillo fuerza a los gránulos contra las paredes precalentadas del cilindro, lo cual hace que se fundan por el calor de la compresión, la fricción y las paredes calientes del cilindro. Cuando se funde suficiente material plástico en el extremo del tornillo unido al molde, el tornillo se detiene, y mediante un movimiento similar al de un pistón inyecta un “disparo” de plástico fundido a través de un sistema de puerta corrediza a partir del cual el plástico llegan hasta las cavidades cerradas del molde. El eje de tornillo mantiene la presión sobre el material plástico alimentado en el molde por un corto tiempo a fin de dejar que se vuelva sólido, y luego se retrae. El molde se enfría con agua para permitir el enfriamiento rápido de la parte plástica. Por último, se abre el molde y la parte es extraída de éste con aire o con pivotes eyectores accionados por muelles. Entonces el molde se cierra y está listo para otro ciclo.

Las principales ventajas del moldeo por inyección son:

1. Se pueden producir piezas de alta calidad a una alta velocidad de producción.

2. Los costos de la mano de obra del proceso son relativamente bajos.

3. Se pueden producir buenos acabados en la superficie de la pieza moldeada.

4. El proceso puede ser altamente automatizado.

5. Se pueden producir formas complicadas.

Las principales desventajas del moldeo por inyección son:

1. El alto costo de la maquinaria impone la necesidad de producir un gran volumen de piezas para que su uso sea rentable.

2. El proceso se debe controlar cuidadosamente para elaborar un producto de calidad.

Extrusión. Algunos productos manufacturados por el proceso de extrusión son tuberías, varillas, películas, láminas y formas de todo tipo. En el proceso de extrusión, la resina termoplástica es alimentada en un cilindro calentado y el plástico fundido es forzado mediante un tornillo giratorio a través de una abertura en un troquel maquinado con precisión para producir formas continuas .Después de salir del troquel, la parte extrudida debe ser enfriada por debajo de su temperatura de transición vítrea para asegurar su estabilidad dimensional. El enfriamiento se realiza generalmente bajo un chorro de aire o con un sistema de enfriamiento por agua.

Moldeo por soplado y termoformado Otros métodos importantes de procesado de los termoplásticos son el moldeo por soplado y el termoformado de láminas. En el moldeo por soplado, un cilindro o tubo de plástico caliente, llamado parison, se coloca entre las mordazas de un molde. El molde se cierra para excluir los extremos del cilindro y se insufla en él un chorro de aire comprimido que empuja al plástico contra las paredes del molde .

En el termoformado, una lámina de plástico calentada es forzada a adaptarse a los contornos de un molde por medio de presión. Se puede aplicar presión mecánica con troqueles coincidentes o se puede usar vacío para que la lámina calentada se acople al interior de un troquel abierto. También se puede usar aire a presión para forzar a la lámina calentada hacia el interior de un troquel abierto.

Procesos utilizados con los materiales termofijos

Moldeo por compresión Muchas resinas termofijas, como las de fenol-formaldehído, urea-formaldehído y melamina-formaldehído, son moldeadas como piezas sólidas mediante el proceso de moldeo por compresión. En el moldeo por compresión la resina plástica, que puede estar precalentada, se carga en un molde caliente que tiene una o varias cavidades. La parte superior del molde es presionada hacia abajo sobre la resina plástica y la presión aplicada y el calor funden la resina y fuerzan al plástico licuado a llenar la cavidad o cavidades. Es necesario continuar con el calentamiento (generalmente un minuto o dos) para completar los enlaces entrecruzados de la resina termoestable y luego se extrae la pieza del molde. La rebaba excedente se recorta de la pieza más tarde.

Las ventajas del moldeo por compresión son:

1. Debido a la relativa sencillez de los moldes, el costo inicial de éstos es bajo.

2. El flujo relativamente corto del material reduce el desgaste y la abrasión de los moldes.

3. La producción de piezas grandes es más factible.

4. Es posible que los moldes sean más compactos debido a la sencillez del molde.

5. Los gases que se desprenden de la reacción de curado pueden escapar durante el proceso de moldeo.

Las desventajas del moldeo por compresión son:

1. Con este proceso es difícil obtener piezas con formas complicadas.

2. Puede ser difícil mantener los insertos dentro de los márgenes de tolerancia.

3. Es necesario recortar las rebabas de las piezas moldeadas

Moldeo por transferencia El moldeo por transferencia se usa también para el moldeo de plásticos termofijos por ejemplo, fenólicos, ureas, melaminas y resinas alquídicas. El moldeo por transferencia difiere del moldeo por compresión por la forma en que se introduce el material en las cavidades del molde. En el moldeo por transferencia, la resina plástica no es alimentada directamente en las cavidades del molde sino en una cámara exterior a dichas cavidades En el moldeo por transferencia, cuando se cierra el molde, un émbolo empuja la resina plástica (que generalmente está precalentada) desde la cámara exterior, a través de un sistema de canales y compuertas, hasta las cavidades del molde. Después que el material moldeado ha tenido tiempo de curarse, de modo que se forme el material polimérico reticular rígido, la pieza moldeada es extraída del molde.

Las ventajas del moldeo por transferencia son:

1. El moldeo por transferencia tiene la ventaja, sobre el moldeo por compresión, de que no se forman rebabas durante el moldeo y, por tanto, la pieza moldeada requiere menos acabado.

2. Se pueden elaborar muchas piezas al mismo tiempo usando un sistema de canales de colada.

3. El moldeo por transferencia es especialmente útil para elaborar piezas pequeñas y complejas que sería difícil hacer mediante el moldeo por compresión.

Moldeo por inyección Con la tecnología moderna es posible moldear por inyección algunos compuestos termofijos utilizando máquinas de moldeo por inyección de mono husillo. Se han incorporado camisas especiales de refrigeración y de calentamiento a las máquinas de moldeo por inyección de tipo estándar, con lo cual la resina puede ser curada en el mismo proceso. Se requiere una buena ventilación de las cavidades del molde en el caso de algunas resinas termofijas que generan productos de reacción durante el curado. En virtud de la eficiencia de este proceso, el moldeo por inyección para producir piezas termofijas se volverá probablemente más importante en el futuro.

PROCESAMIENTO DE CERÁMICAS

La mayor parte de los productos de cerámica tradicionales y de ingeniería se fabrican compactando polvos o partículas en formas que posteriormente se calientan a una temperatura suficientemente alta para que las partículas se unan entre sí. Los pasos básicos del procesamiento de cerámicas por aglomeración de partículas son: 1) preparación del material, 2) formación o vaciado y 3) tratamiento térmico por secado (que generalmente no se requiere) y cocción por calentamiento de la pieza de cerámica hasta una temperatura lo bastante alta para que las partículas se unan.

Prensado en seco

Este método se usa comúnmente para productos tales como refractarios estructurales (materiales resistentes a altas temperaturas) y componentes electrónicos de cerámica. El prensado en seco se puede definir como la compactación y formación uniaxial simultáneas de un polvo granulado, con pequeñas cantidades de agua y/o un aglutinante orgánico, en un molde. Después del prensado en frío, generalmente las piezas deben ser sometidas a cocción (sinterizadas) para que alcancen las propiedades requeridas de resistencia y microestructura. El prensado en seco se usa ampliamente porque con él se puede formar una amplia variedad de piezas con rapidez, uniformidad y bastante precisión. Por ejemplo, las alúminas, titanatos y ferritas pueden prensarse en seco en tamaños que van desde unos cuantos milésimos a varias pulgadas, en dimensiones lineales, a una tasa de hasta 5 000 por minuto, aproximadamente.

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