INDICE.
1.- INTRODUCCIÓN.
2.- TÉCNICAS DE CONFORMACIÓN.
2.1 MOLDEO
2.2 EXTRUSION.
2.3 CALANDRADO.
2.4 TERMOCONFORMADO.
2.5 ESPUMADO
2.6 PASTAS
2.7 HILADO
2.8 TEÑIDO
3.- MECANIZADO.
3.1 DE TUBOS
3.2 DE PERFILES
3.3 DE LAMINAS
4.- UNIÓN DE PLÁSTICOS.
4.1 METODOS MECANICOS
4.2 METODOS DE ADHESION
4.3 METODOS DE SOLDADURA.
5.- APLICACIONES.
1.- INTRODUCCIÓN.
Una de las ventajas de los materiales plásticos estriba en la gran facilidad y economía con la que se obtienen productos acabados a partir de unas materias primas convenientemente preparadas a las que se les ha añadido las cargas, los pigmentos, y otros aditivos necesarios para conseguir las cualidades que queremos que tenga el producto acabado.
Son muy pocas operaciones las que debemos realizar sobre un plástico para conseguir el objeto final, generalmente se tiene poco desperdicio y se necesita poco mecanizado, por lo que la transformación y procesado se limita a realizar un molde y estudiar el mejor método para realizarlo, cosa que no es nada fácil.
Las técnicas más utilizadas en los termoplásticos son el moldeo por inyección y la extrusión. En el moldeo por inyección, el material, se calienta hasta fluidez y se fuerza a pasar por unas boquillas que lo llevan hasta el molde en los que se enfría y adquiere la forma de dicho molde, el método es discontinuo, por la necesidad de abrir el molde para extraer las piezas.
En la extrusión el material plastificado fluye por una boquilla que lo conforma y el enfriamiento se lleva a cabo fuera de ella y en contacto con el aire o cualquier superficie fría; el método es continuo y proporciona perfiles macizos o huecos, que después se mecanizan para estandarizarlos.
Existen infinidad de procesos adjuntos que preparan, favorecen o necesitan los polímeros para poder acceder a la conformación de manera que se consigan unas propiedades en concreto, caso del hilado, calandrado o el termoconformado.
En los duroplásticos se trabaja, en general, por compresión en moldes de la forma adecuada, que se cargan con la cantidad exacta de resina, catalizador y aditivos, y a los que se aplica calor para facilitar y acelerar las reacciones de reticulación o curado.
En los elastómeros, se utilizan las mismas técnicas que con los duroplásticos. Incluso las de los termoplásticos, siempre que la velocidad de la reacción sea lo suficientemente lenta.
En todos los casos, cualquiera que sea la técnica de transformación, las piezas fabricadas deben enfriarse convenientemente para que su forma permanezca estable. La velocidad de enfriamiento es un parámetro crítico que puede influir en las propiedades del material y del producto acabado, sobre todo si en el proceso de transformación han estado sometidos a importantes esfuerzos de tracción y/o cizalla.
Tras la conformación algunas veces puede necesitar un pequeño mecanizado y además veremos los métodos de unión de plásticos que son parte importante de este mecanizado.
2.- TÉCNICAS DE CONFORMACIÓN.
Partiendo de un producto “virgen” o de un producto recuperado, al que se le han añadido todos los aditivos, se mezcla y se muele para homogeneizarlo, una vez molido y mezclado obtenemos un producto, líquido, pastoso o sólido, que necesitaran disolventes o molienda o granulado para una perfecta homogeneización y uso. A partir de este momento existen diferentes métodos para darle forma al producto acabado, y son:
Moldeo por compresión, por inyección, por soplado, centrifugo y por
transferencia.
Extrusión, extrusión-soplado.
Calandrado
Transferencia o termoconformado.
Espumado
Pastas
Hilado
Tintes
2.1 El moldeo.- La fabricación de piezas mediante moldes que le proporcionan la forma deseada es una de las técnicas más generalmente utilizadas para los materiales termoplásticos, termoendurecibles y los elastómeros.
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La modalidad más sencilla y antigua es la de moldeo por compresión, según la cual una cierta cantidad en peso o en volumen del polímero, generalmente precalentado, se introduce, en forma de polvos, de gránulos o de pastillas precalentadas, en la cavidad del molde hembra, en el que es comprimido a presiones de 100 –600 atm. mecánicamente por un contramolde macho mientras que, mediante un sistema de calentamiento se reblandece el material, con lo que llega a tomar la forma de la cavidad. Seguidamente se refrigera, se abre el molde y se extrae la pieza moldeada.
El moldeo por inyección, se realiza sobre todo en los termoplásticos, el material original con todo tipo de aditivos, se calienta casi hasta el punto de su fluidez, entonces un émbolo empuja hasta introducirlo en el molde a gran presión y por unas boquillas que lo proyectan sobre la superficie del molde, se enfría y se abre el molde para sacar la pieza. Se reduce así el tiempo del ciclo de producción. Se requieren temperaturas y presiones más elevadas que cualquier otra técnica de conformación, pero proporciona piezas y objetos de bastante precisión, con superficies lisas y limpias, además de proporcionar un magnífico aprovechamiento del material.
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El ciclo completo de la inyección consta de: Cierre del molde, avance del grupo de inyección, inyección del material en el molde, mantenimiento de la presión, refrigeración y solidificación del objeto(comienza a terminar la inyección y dura hasta que empieza la abertura del molde), retroceso del grupo de inyección, plastificación del material para el ciclo siguiente, abertura del molde y expulsión del objeto.
Las últimas tendencias en inyección están basadas en el aumento del rendimiento y en la precisión, ya se utilizan las de doble husillo, las de alta velocidad, cierres con multietapas, por supuesto la aplicación al control de proceso de la electrónica y sin duda la novedad: el multicomponente-multicolor.
Moldeo por soplado.- Esta modalidad se aplica muy ventajosamente a la producción de objetos huecos tales como botellas y frascos.
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Consiste fundamentalmente en la extrusión intermitente de un tubo o macarrón de longitud determinada que se aprisiona por dos semimoldes, cuya superficie interior corresponde a la superficie exterior del objeto deseado. Mediante la inyección de aire comprimido en el interior del macarrón, el material que lo constituye lo aplasta contra las paredes del molde, adoptando su forma, y enfriándose seguidamente. El molde se abre y expulsa el objeto y vuelve a introducirse otro tramo de macarrón.
Moldeo centrifugo.- Consiste en introducir cierta cantidad de polímero fundido en un molde rotativo, que gira alrededor de su eje de simetría, con lo que el material se adapta a la superficie del molde cilíndrico, enfriándose seguidamente y siendo expulsado longitudinalmente. Se utiliza para la producción de tubos cilíndricos de gran diámetro.
El moldeo por transferencia, utilizado para materiales termoendurecibles y elastómeros, las piezas se conforman en un molde cerrado a partir del material fundido que se transfiere bajo presión desde una cavidad auxiliar, situada en la unidad de moldeo, a la cavidad del molde.
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Esta técnica combina algunas características del moldeo por compresión y del moldeo por inyección, ya que por una parte, el material es inyectado, y por otra debe cargarse al comienzo de cada ciclo.
El moldeo con vapor, el caso más significativo es el del poliestireno expandido, que se utiliza como material aislante térmico y acústico, este procedimiento consta de tres fases: preexpansión, maduración y moldeo. Se parte de PS en perlas, obtenidas por polimerización en suspensión, o de granza, que se impregnan con un agente expansor (pentano, p.ej.) a la alta presión y temperatura, aunque también puede llevarse a cabo la impregnación simultáneamente con la polimerización. En la preexpansión se les calienta con vapor de agua, lo que produce un doble efecto: ablandamiento del material e hinchamiento de las perlas por efecto de la dilatación del pentano. Durante la maduración se enfrían y estabilizan las perlas preexpandidas, en cuyo interior condensa el pentano, introduciéndose aire. El molde se llena completamente de perlas preexpandidas, se cierra y se calienta inyectando vapor de agua. El agente expansor residual y el aire se dilatan a la vez que el PS se ablanda y expande, produciéndose una deformación de las perlas que rellenan los espacios vacíos entre ellas, soldándose entre sí y formando una estructura multicelular.
2.2. – La extrusión, es un proceso por el cual el material termoplástico es forzado a fluir continuamente en estado fundido a través de una hilera o boquilla, al aplicarle presión y calor; a su salida el material ya conformado es recogido por un sistema de arrastre, con velocidad regulable, que le proporciona las dimensiones finales mientras se enfría y adquiere la necesaria consistencia. La extrusión se emplea normalmente para producir varillas, láminas, tubos, recubrimientos de cables, filmes, etc.
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Las extrusoras constan de un cilindro en cuyo interior se aloja un husillo que al girar recoge el material de la tolva de alimentación, le hace avanzar a lo largo del cilindro, le somete a importantes esfuerzos de cizalla a la vez que le comprime y le dosifica a través de un plato rompedor hasta la boquilla, el cilindro es calentado por resistencias lo que hace sobrecalentar el material.
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El husillo está dividido en tres zonas claramente diferenciadas que cumplen tres misiones principales: alimentación, compresión y dosificación. Pudiendo existir otras complementarias, como por ejemplo la desgasificación.
En la zona primera de alimentación el husillo es cilíndrico, mientras que en la segunda es tronco-cónico, disminuyendo la profundidad de los canales, con lo que se produce la compresión y cizalladura del material. En la zona de dosificación es de nuevo cilíndrico. La longitud total es de 20 a 35 veces el diámetro.
Los elementos de calefacción pueden ser resistencias eléctricas, aceite caliente circulante, la regulación de la temperatura se debe hacer por tramos independientes, para conseguir el más adecuado perfil de temperatura.
El plato rompedor está formado por varias placas perforadas, entre las que se disponen tamices metálicos. Las misiones que desempeña son: transformar el flujo helicoidal del material en flujo paralelo más regular; homogeneizar más su temperatura; retener cualquier cuerpo extraño o granza parcialmente fundida, y crear una contrapresión, regularizando así el flujo del material por la hilera.
La forma y disposición de la hilera es función de la forma deseada del producto. Si ésta es hueca, se dispone de un núcleo central (torpedo), soportado por una serie de aletas. El material fluye a su alrededor en forma de corona circular, hasta alcanzar la hilera. En la boquilla o hilera el material asoma al exterior, enfriándose uniformemente. Este extremo de la extrusora se llama cabezal.
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Extrusión de tubos.- Una unidad típica de extrusión de tubos consta de: una extrusora, un dispositivo de calibrado de tubos, un baño de refrigeración, un sistema tractor y un sistema de corte y recogida de tubería. En el calibrador se enfría el material a la vez que se le da al tubo sus dimensiones definitivas
Los métodos de calibrado son: el tubo de calibrado externo, las placas de calibrado y el mandril interno.
Los tubos de grandes diámetros (q > 500 mm) se fabrican con más facilidad mediante moldeo centrifugo.
La extrusión de perfiles, es una variante de la anterior en la que tras la boquilla, se dispone un molde abierto es decir, tipo hilera que es por donde se ve forzado a salir el polímero fundido, tras el se enfría y se controla la calidad por los mismos métodos vistos para los tubos.
La extrusión de filmes (extrusión-soplado), De la extrusora sale un tubo de gran diámetro que se hincha mediante aire comprimido, formando una larga burbuja cilíndrica de varias veces el diámetro del tubo extruido.
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El film se enfría luego y se aplasta entre dos rodillos de arrastre, pasando seguidamente a la calandra de enrollado, donde se recoge la bobina, suele existir un dispositivo de eliminación de carga electrostática. A la salida del cabezal el material se enfría bruscamente mediante una corriente forzada de aíre que pasa a través de una cámara anular y se dirige concéntrica y uniformemente sobre la burbuja, el espesor de la lamina depende de la velocidad de arrastre que se fije a los cilindros de la calandra de tiraje.
Los filmes también se pueden fabricar por extrusión a través de boquillas con hilera delgada y larga, de la que salen verticalmente, (productos orientados, biaxialmente) enfriándose seguidamente entre cilindros refrigerados o en un baño de agua. Como la velocidad de enfriamiento es mayor que por el sistema de soplado se obtienen productos mas transparentes, aunque su tenacidad resulta inferior.
La extrusión de láminas y planchas.- Para la fabricación de láminas o planchas de termoplásticos rígidos o flexibles se utilizan extrusoras con cabezales transversales, como las de los filmes planos, que disponen de una hilera cuyo ancho es algo mayor que el producto final. El espesor se regula con la separación de los labios de la boquilla. La lámina extruida, todavía caliente, pasa a través de unos rodillos o cilindros de enfriamiento que, además, estiran el material, reduciendo el material a la medida deseada.
También se pueden fabricar láminas y planchas por extrusión tubular horizontal. El tubo de corta y abre a la salida de la boquilla.
Las láminas y planchas pueden conformarse a continuación en una variedad de formas mientras están todavía calientes.
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Recubrimiento por extrusión.- En la actualidad se recubren gran cantidad de materiales (papel, cartón, tejido, hoja de aluminio, etc.) con filmes de plástico, mediante extrusión directa. El fundamento del proceso consiste en la extrusión de un film delgado, que se aplica por presión sobre el sustrato sin utilización de láminas ni placas. El fundido que sale de la cabeza de la extrusora es estirado por dos rodillos cilíndricos directamente situados debajo de la hilera y entre los cuales pasa el sustrato con una velocidad mayor que la de salida del polímero de la extrusora, con lo que se produce un estirado del film de forma que se consigue ele espesor deseado, mientras que la presión entre los rodillos lo suelda al sustrato. Seguidamente se refrigera con otro rodillo, se cortan los bordes laterales y se bobina.
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El recubrimiento por extrusión también se utiliza para el recubrimiento de cables eléctricos, usando boquillas especiales, a las que se alimenta simultáneamente plástico fundido y el cable o alambre a recubrir.
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A la salida de la extrusora, el cable pasa por un baño de refrigeración y, a continuación, por un control en línea de calidad del recubrimiento.
Existe, además, una modalidad de extrusión, denominada extrusión húmeda, mediante la cual el material es previamente acondicionado o reblandecido mediante la adición de disolventes, de forma que prácticamente no se necesita más reblandecimiento durante la extrusión. Posteriormente, hay que eliminar el disolvente por secado. Este procedimiento se emplea con materiales muy sensibles a la temperatura yo a la cizalla, como pueden ser los materiales inflamables como el nitrato de celulosa.
2.3 El Calandrado es un proceso de transformación de materiales termoplásticos y elastómeros para la fabricación de láminas y placas continuas, consistente en hacer pasar el material previamente plastificado entre tres o más cilindros, que proporcionan una lámina bruta, que luego se refina y ajusta en otra serie de cilindros de calibración, enfriamiento, corte y recogida. Mediante el calandrado se pueden obtener distintos acabados superficiales, dependiendo del último rodillo, antes del enfriamiento.
La alimentación a la calandra puede hacerse de muy diferentes formas, en forma de masa fundido o en precaliente desde una extrusora. Pueden tener de dos a cinco pares de cilindros.
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Recubrimiento por calandrado.- Las calandras son máquinas muy adecuadas para el recubrimiento de sustratos o soportes diversos (papel, cartón, tejidos, film de aluminio, etc.) con materiales fácilmente termodegradables, permitiendo la incorporación del material plástico en estado fundido o plastificado, tienen la ventaja de poder jugar con colores y expandirse por zonas, siguiendo un dibujo determinado, con altos y bajorrelieves (grabado químico).
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2.4 La Transferencia o termoconformado, utilizado en termoplásticos. En un molde que es el negativo de lo que queremos obtener se superpone una plancha del material original y por medio de calor, presión y generalmente vacío. La plancha coge la forma del molde que una vez separados se enfría y se separa.
En esta técnica de conformación se parte de materiales semielaborados, en forma de film o láminas, es el procedimiento generalmente utilizado para grandes piezas moldeadas.
Tres son las variantes del proceso:
– Conformado a vacío: La lámina, previamente precalentada hasta alcanzar la plasticidad necesaria, queda sujeta mediante una brida a la caja del molde y a continuación se hace el vacío. La presión atmosférica adapta la hoja contra las paredes del molde; allí se enfría lo suficiente para conservar su forma y seguidamente se extrae.
– Conformado a presión Similar al anterior pero utilizando aire comprimido.
– Conformado mediante moldes adaptados.- por aprisionamiento entre dos moldes, calentando la placa y posteriormente enfriándola una vez prensada.
2.5 El espumado, algunos productos como los PE y los PP, pueden espumarse mediante adición de determinados agentes gasificantes, para producir distintos objetos y prefabricados (paneles, láminas, etc.), cuyo interior se encuentra formado por pequeñas y numerosas burbujas o celdillas vacías, uniformemente distribuidas por toda la masa, que añaden ventajas, una menor densidad, una mayor capacidad aislante y una importante economía. La espumación tiene lugar generalmente a la vez que se procesa el compuesto, mediante extrusión o moldeo por inyección o el moldeo rotacional.
Como agentes gasificantes se pueden utilizar gases comprimidos o líquidos que se disuelven a presión en la masa polimérica sean físicos o químicos, para que el gas se reparta uniformemente en burbujas muy pequeñas se utilizan agentes nucleantes y todas al final se estabilizan por radiaciones ionizantes o por agentes reticulantes con lo que se culmina la reticulación.
Existe una gran variedad de productos que se gasifican para producir espumas, en la actualidad esta tomando importancia además de todo el espumado destinado a esponjas, colchones etc. el destinado a embalaje, y protección de objetos en viajes o traslados, el recubrimiento con espumas extrusionadas o moldeadas hace que el objeto se encuentre protegido por una protección total, tan solo una fatalidad le llevaría a la rotura.
2.6 Obtención de pastas.- Las pastas se obtienen por mezcla de la resina con cantidad suficiente de plastificante para obtener una dispersión. En algunos casos también se adiciona un disolvente orgánico.
El endurecimiento de la pasta, una vez procesada se produce por evaporación del disolvente y/o por interpenetración de las partículas del polímero con el plastificante o gelación (formación de un gel) a temperaturas de 145 a 175ºC.
Los tipos de pastas más utilizados son: plastisoles, organosoles, rigisoles y plastigeles, cada uno de ellos con unas características propias.
Por ejemplo, las pastas de PVC se procesan por diferentes técnicas, algunas de las cuales también resultan adecuadas para procesar otros materiales termoplásticos.
– En el procedimiento de extensión la pasta se usa para recubrir diferentes sustratos, como papel, cartón, etc. se está utilizando fundamentalmente en la fabricación de tejidos impermeables, cuero artificial, etc.
– En el moldeo por colada se vierte el plastisol en un molde hueco caliente donde gelifica, obteniéndose objetos macizos o huecos.
– El moldeo rotacional es especialmente adecuado para la fabricación de objetos huecos, partiendo de plastisoles o rigisoles. Esta modalidad una vez cargada la pasta en el molde, éste se cierra y se coloca en un horno en el que se le somete a una rotación simultánea alrededor de dos ejes. Se obtienen así objetos (pelotas) de mejor acabado superficial que en el moldeo por colada. Respecto del moldeo por inyección, que también puede utilizarse con pastas de PVC, tiene la ventaja de que prácticamente no produce orientaciones ni tensiones residuales. Actualmente su empleo se ha extendido al procesamiento de otros termoplásticos como los PE y el copolímero EVA (conos de tráfico).
– En el moldeo por inmersión se sumergen moldes de metal o porcelana en un organosol, normalmente, durante cierto tiempo, se sacan y se mantienen calientes hasta completar la gelificación. De este modo se fabrican guantes, botas, etc. La técnica de inmersión también se utiliza para recubrir. Para el recubrimiento de piezas de grandes dimensiones puede emplearse la técnica de proyección con pistola (spray)
2.7 El hilado, la aplicación más importante del poliacrilonitrilo (PAN) es la fabricación de fibras acrílica, el hilado de las fibras acrílicas se realiza en solución del polímero en dimetilformamida, que se evapora a la salida de la hilera múltiple. Los hilos extruidos deben estirarse para orientar las cadenas en el sentido de la fibra, lo que origina un aumento importante de la resistencia a la tracción.
La hilatura de las fibras sintéticas constituye un arte en el que hay que buscar el equilibrio optimo de todas las propiedades mecánicas del material. Como ejemplo puede citarse el proceso de hilado de las poliamidas, en las que la relación de estirado debe ser diferente cuando se desea la preparación de hilos para tejidos con destino a la confección de ropa, calcetines, medias, etc. que cuando se busca el tejido de refuerzo de neumáticos, en cuyo caso se busca una mayor resistencia a la tracción a costa de una menor flexibilidad al plegado.
2.8 El tinte, la facilidad para admitir los tintes y ofrecer suficiente estabilidad a la decoloración por efecto de la luz, del envejecimiento y de los detergentes. Este requerimiento exige a veces modificaciones químicas en las cadenas poliméricas. Así, en ciertos casos, se hace preciso modificar la estructura molecular de la fibra para posibilitar que los colorantes lleguen a morder y fijarse en las macromoléculas del material.
3.- MECANIZADO.
Mecanizados sobre tubos:
Para tener referencias nos referiremos a tubos de PVC
· Corte, una sierra de metales es suficiente. Otras herramientas permiten efectuar más rápida y fácilmente: corta-tubo de cremallera para plástico, corta-tubo achaflanador.
· Desbarbado – achaflanado, después del corte se debe desbarbar el tubo interiormente y realizar, imperativamente, un achaflanado en el exterior, estas operaciones se pueden realizar con ayuda de una lima basta semiredonda. O con un cono de desbarbar y achaflanar, esta herramienta es utilizable, por ambos lados. Por un lado permite el desbarbado interior del tubo, por otra parte el achaflanado exterior. Existe el corta-tubo-achaflanador, el desbarbador.
· Utillajes de sujeción, el tornillo de cadena, con apoya-tubos de poliuretano permiten sostener el tubo sin ningún rasguño. Torno de caballete de cadena. Tornillo, en este caso, es necesario el tomar todas las precauciones necesarias a fin de que el tubo no se vea aplastado ni arañado por las tenazas del tornillo. La llave de cinta, potencia máxima de ajuste sin riesgo de deformación de los tubos o racores (correa en nylon trenzado)
· Método de encolado.- Después de haber cortado, desbarbado y achaflanado el tubo, es necesario lijarlo y desengrasarlo, las partes a unir, el lijado, será sujetado con papel de lija fino (nº 80) o tela esmerilada (de preferencia nº 80) no debe utilizarse la escofina, la hoja de sierra o amoladora. El tubo debe ser lijado en una longitud igual a la longitud de encaje más aproximadamente 1 cm. Para accesorios, el lijado se realizará en toda la longitud de la parte macho o hembra, si el tubo estuviese manchado seria necesario el limpiarlo antes. El lijado tiene por finalidad la supresión de la película dura y brillante visible en la superficie de los accesorios y de los tubos. Esta película contiene unas sustancias cuya presencia hace que los encolados sean inseguros.
Se considera acabado el lijado cuando haya desaparecido la capa brillante de la superficie que se ha de lijar. Se deberá quitar el polvo de las superficies que hayan de ser lijadas antes de proceder al desengrase de las partes a unir.
El desengrase, tiene por finalidad la eliminación de cualquier huella de cuerpo graso, para lo que se utiliza un disolvente, derivado del petróleo o alcohol de quemar, que debe ser aplicado con un trapo o con un pincel limpio. Y en cualquier caso secar de agua la superficie a pegar.
Una vez limpio y desengrasado se procede a encolar las dos superficies a unir con un pincel limpio y apropiado ya que un exceso de adhesivo ambién es perjudicial (reduce el paso). La aplicación del adhesivo debe hacerse, en dos capas finas cruzadas, debiéndose realizar la segunda capa en sentido longitudinal, inmediatamente después se debe encajar al máximo los dos elementos empujando longitudinalmente y sobre todo sin torsión.
El tiempo de secado del adhesivo varía en función de la temperatura y de la higrometría ambiental, Se deberá respetar un plazo de 24 horas para el uso.
· El roscado, debe hacerse entre piezas del mismo material, se deben roscar a mano o sin presión, y como máximo el último cuarto de vuelta con llave de correa, no aconsejando estopa, si teflón o pasta no anaeróbica
Mecanizado sobre perfiles, es fundamentalmente igual que para tubos, tan solo la unión que se realiza por pegado o soldado multicomponente, pueden utilizarse bridas, con sus correspondientes taladros, atornillado o remachado, pero su resultado no es satisfactorio.
El mecanizado en planchas:
Por referencia trataremos el mecanizado del polimetacrilato de metilo (PMM).
La maquinaria a utilizar será la misma que para la madera o para el metal, con la salvedad de adaptarla a velocidades de rotación elevadas y suficientemente equilibradas. A ser posible, las máquinas a emplear, deben estar provistas de dispositivos de aspiración para la evacuación de virutas.
· El marcado, se realiza con lápiz blando o graso sobre una superficie protectora y si debe hacerse directamente sobre el material con lápiz especial.
· El doblado, se lleva a cabo calentando localmente la zona a doblar, se suele realizar con tubos de infrarrojo o con hilo de niquel-cromo o bien con cromo-vanadio, se puede regular la temperatura a voluntad según la potencia de salida que se aplique a los dos bornes del hilo conectados a un transformador de voltaje variable.
· Corte, para el corte de planchas, deben sujetarse fuertemente durante todo el proceso, no se debe forzar el avance de la máquina. En la medida de lo posible, se deben emplear hojas de sierra perfectamente afilada y que no hayan sido anteriormente utilizadas en madera. La separación de los dientes de la hoja debe ser siempre inferior a la del grosor del material, las características son:
Para sierras circulares: con dientes finos cuyo filo esté alineado con el radio de la hoja, o con dientes muy poco triscados, la velocidad de corte de 40 m/s, lo que significa 3000-5000 r.p.m. con refrigerante taladrina con agua.
Para sierras de cinta: velocidad de corte 25 m/s, con dientes finos y ligeramente triscados. El ancho de la cinta de 3 a 13 mm y de 3 a 8 dientes por cm, para velocidades de corte más pequeñas se usan cintas de más dientes.
Para caladoras: velocidad de corte: 25 m/s con hojas específicas.
· Torno, dado que la superficie del metacrilato no es muy dura, al fijar la pieza en el torno, deberá protegerse las partes trabajadas con madera o cartón, hay que tener en cuenta que el metacrilato cederá elásticamente. Para torneo fino, la velocidad de corte debe ser 5 m/s, y el avance 1/10 mm por revolución. Para tornear longitudinalmente, debe redondearse el filo para evitar estrías.
· El lijado, se puede conseguir usando papel de lija, granulado 280-400. Si se mantiene mojado con agua, el acabado es más fino. Cuando se utiliza la lijadora, (caso de materiales gruesos o acabados y ajuste de cantos) la velocidad debe ser de 9 m/s, y poca presión por parte del operario, para evitar quemaduras o tensiones internas, siendo preferible la lijadora con refrigeración con agua.
· El pulido, se frota con un paño humedecido con grasa, aceite mineral o pasta de pulir. Si se utiliza mecánicamente, la pulidora, formada a base de paños laminados en disco, velocidad no debe sobrepasar los 18 m/s. La pasta de pulir es necesaria para conseguir brillo y para evitar recalentamientos excesivos.
· El roscado, Se deben evitar muescas demasiado agudas, usar herramientas bien afiladas, poca profundidad de corte, sacar viruta y engrasar durante el corte, evitar avances menores de 0,5 mm.
· El taladro, La perforación del PMM puede efectuarse con taladros helicoidales, de punta con ángulo e 60 a 90º , para avellanar se puede usar brocas fresadoras o normales (de mayor tamaño). A causa del recalentamiento es preciso extraer virutas, dejando el orificio limpio, llenándolo seguidamente con taladrina. De esta manera se evita el atascamiento y se logran paredes brillantes. Este procedimiento es muy necesario cuando se taladran materiales gruesos. La velocidad debe ser lenta al principio y mayor una vez penetrado el diámetro total.
· Fresadora Casi siempre se fresa en seco; el refrigerado se logra mediante aire comprimido, consiguiendo contornos limpios y exactos, la velocidad de la fresadora debe ser de 20.000 r.p.m.
· En las instalaciones de metacrilato es importante el tener en cuenta las dilataciones y contracciones por efectos de los cambios de temperatura, usando arandelas, junquillos elásticos de caucho o polietileno, las perforaciones, deben ser superiores al diámetro del tornillo y la presión de éste debe ejercerse únicamente a través de la arandela elástica.
· La estampación y el punzonado, pueden llevarse a cabo una vez conformado, pero es más sencillo llevarlo a cabo en la misma operación de extrusionado o moldeo.
4.- UNIÓN DE PLÁSTICOS.
4.1 Métodos mecánicos.- Para algunos tipos de piezas de plástico, la fijación se puede llevar a cabo por medio de tornillos y de remaches, se deben tener en cuenta la dilatación del material, y poner en cualquier caso juntas o arandelas de caucho que permitan cierto movimiento.
4.2 Métodos de adhesión.- El fundamento consiste en utilizar una zona del polímero próxima a la que queremos unir con otra, por medio de disolventes, la llevamos hasta el punto de su plastificación (pasar la temperatura de transición vítrea) y posibilitar la difusión de los segmentos macromoleculares próximos a la unión, de modo que lleguen a entrelazarse, desarrollando fuerzas de atracción, la existencia de presión entre ambas partes favorece en entrelazamiento molecular.
Para los duroplásticos que no se ablandan ni se disuelven, la adhesión se lleva a cabo por interposición de una capa fina de adhesivo que sea altamente compatible con las dos capas a unir y sea este adhesivo el que cree estas fuerzas de atracción.
En cualquiera de los dos casos, por los efectos del disolvente o del adhesivo, se perjudica la estructura del plástico por lo que seria favorable aportar a la unión material adicional, del mismo tipo que se esta pegando y fortalecer la unión.
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4.3 Métodos de soldadura.- El método de soldadura tiene el mismo fundamento que el de adhesión, donde en vez de un producto se le ha aportado calor, la forma de aportar el calor es la que diferencia unos sistemas de soldadura de otros, encontrándonos otras variaciones, fundamentalmente la posición que disponemos a las dos partes a soldar, función de la pieza o la geometría que tenga la pieza.
Se le conoce como: Termosoldadura:
Dos películas de polímeros termoplásticos funden juntas por aplicación del calor, produciendo una unión entre ambas suficiente para asegurar la integridad y hermeticidad del cierre durante el ciclo comercial.
No debe hacerse por contacto directo del material con la superficie calefactora, se hace por “impulsos”.
Los métodos de termosoldadura son:
a). Barras calientes, con una o dos barras calientes y unas mordazas que presionan, se utiliza en bolsas de laminados, tapas de laminados, tarrinas, etc.
b). Impulsos térmicos, unas mordazas selladoras, recubiertas con silicona elástica, la corriente eléctrica fluye a través de una cinta de Nicromo sobre una o ambas superficies de las mordazas, se aplica al sellado de termoplásticos finos, no soportados con materiales de otra naturaleza, formación y cierre de bolsas.
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c). Bandas, dos bandas móviles sobre mordazas metálicas primero calientes y luego frías, se aplica a cierre de bolsas llenas, de materiales simples o laminados.
d). Ultrasonidos, la aplicación de alta frecuencia (20.000 Hz) genera el calor necesario para el termosellado. Es algo lento y más caro, se utiliza en materiales orientados biaxialmente, películas gruesas, complejos de aluminio, componentes de envases rígidos.
e). Fricción, El calor generado por fricción de los componentes. Una de las partes gira rápidamente sobre la otra produciendo el calor necesario. Se aplica en ensamblaje de envases cilíndricos y en aplicación de tapas.
f). Gases, el aire caliente o la llama de gas aplicado a ambas superficies y posteriormente presionadas en frío forman un compacto soldado, se aplica en envases de leche con cartón y polietileno.
g). Dieléctrico, un campo magnético de alta frecuencia crea un calor por alineamiento de las moléculas y funde los materiales que se unen por presión, el calentamiento es rápido y no causa degradación. Solo se utiliza para polímeros polares, como el PVC y papel recubierto con PVC, no es adecuado para poliolefinas.
h). Campo magnético, una brida de un material férrico presiona las superficies a unir y se introduce en un campo magnético que genera el calor suficiente para la fusión, se utiliza en películas gruesas de poliolefinas.
i). Inducción, un campo eléctrico de corriente alterna es inducido en una hoja metálica, por ej. Una hoja de aluminio, colocada entre las superficies a ser selladas, se utiliza en cierres inviolables para botellas.
j). Calor radiante (IR), la aplicación de radiación infrarroja directamente sobre los materiales, sin aplicar presión.
Se utiliza para el sellado de películas no recubiertas de materiales altamente orientados y no horneables (poliéster, poliamidas, etc.,).
k). Adhesivos calientes, la aplicación de adhesivo termoplástico fundido en caliente, entre las superficies, presionando ambas hasta que se enfrían y quedan unidas. Se aplica a envases de cartón, y cierres pelables.
l). Disolventes, solubilizando las superficies a sellar, por el disolvente y unión por presión. El disolvente residual se difunde generalmente a la atmósfera. Se utiliza en configuraciones que el calor pueda dañar al termoplástico o no se pueda aplicar.
Características de polímeros termosellables
LDPE |
LLDPE |
VLLDPE |
EVA |
IONOMERO |
PP |
|
|
Máxima temperatura de utilización |
80 |
80 |
80 |
60 |
70 |
120 |
|
Temperatura de sellado |
120/180 |
120/170 |
110/150 |
65/150 |
107/155 |
130/170 |
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Fuerza de sellado |
* |
** |
** |
– |
**** |
– |
Dos son básicamente las propiedades que caracterizan la idoneidad de los cierres termosoldados: la hermeticidad y la fuerza de cierre.
La evaluación de los cierres termosellables ha sido objeto de gran atención por su transcendencia práctica, habiéndose desarrollado diferentes metodologías aplicables en función del tipo de envase e información deseada, el primero es la evaluación visual de la fusión y la ausencia de defectos, termografía de infrarrojos (no destructivo), luz polarizada (no destructivo, pero solo para transparentes), ensayo electrolítico, ensayo de penetración de colorantes, ensayo de penetración de helio (método, lento, caro pero muy seguro), resistencia a la presión interna, ensayo del estallido, se aplica presión al interior y se observa cualquier tipo de fallo.
Existe otro sistema de soldado, que si bien no se utiliza como tal si sé esta manejando en todo el tema de maquetización y fabricación de prototipos y muy pequeñas tiradas, es mediante láser, lo que hace es fundir por medio del rayo y se va añadiendo (soldando) pequeñas cantidades de componente, hasta formar el cuerpo, como digo es un tema novísimo en la realización figurada por ordenador, para la fabricación de moldes y de maquetas o tiradas muy cortas de productos.
5.- APLICACIONES.
En el desarrollo de este tema como del anterior se han visto gran cantidad de aplicaciones de los plásticos, exponiendo, los casos generales y cuando son algo especiales, motivo por el que no creo necesario enumerarlos aquí, si bien se puede adelantar al tribunal que este punto se irá tocando durante todo el tema.