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Proceso de termoformado del polipropileno

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Abstract

Se describen las características generales del termoformado del polipropileno, su proceso y los equipos necesarios.
160 170
180 190
200
120
130
140
150
TEMPERATURA °C
FPFS
V__1> (SP P F)
109
103
PP
)
7
* (POISE)
10
7
106
-
FORMADO EN FASE FUNDIDA
105
PS
INFORMADOR TECNICO
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PROCESO DE TERMOFORMADO
DEL POLIPROPILENO
Por: Polipropileno del Caribe S.A.
CARACTERISTICAS GENERALES
DEL PROCESO
Calentamiento de una lamina termoplastica
hasta su punto de ablandamiento.
ConformaciOn forzada de Ia lamina sobre el
molde.
Enfriamiento y expulsiOn de la pieza del molde.
RemociOn adecuada del Scrap sobrante.
En la conformaciOn forzada existen varias
metodologias, como operar con moldes machos y
hembras simultaneos, o bien solamente con molde
macho o con molde hembra, donde la presiOn
atmosferica actua como agente de presidn, con el use
de bombas de vacio y moldes microperforados.
El manejo de tiempos y ciclos de calentamiento es
critic°, puesto que la lamina debe ser formada durante
su punto ideal de fundido. Una idea más precisa la da
la grafica siguiente:
EL PROCESO DE TERMOFORMADO
El termoformado es un proceso conocido en el
area de alimentos, el cual consiste en precalentar una
lamina de Polipropileno hasta su estado plastic° para
ser moldeado posteriormente dentro de una cavidad
que tendra la forma del articulo deseado. Para lograr
este propOsito se combinan fuerzas y acciones
neumaticas y mecanicas.
Esta tecnologia fue desarrollada para P.V.C. y
Poliestireno. Ahora es empleada exitosamente en el
Polipropileno por un esfuerzo de los productores de Ia
resina y de los fabricantes de los equipos de
termoformado, aprovechando las ventajas que of rece
el material:
1.
Excelente estabilidad dimensional.
2.
Rigidez en un amplio rango de condiciones.
3.
Quimicamente inerte.
MODULO DE ELAST1CIDAD DINAMICA CONTRA TEMPERATURA
0
1
2
3
4
5
6
7
0.050
0.040
0.030
0.020
0.010
0
ESPESOR INYECTADO mm.
ENCOGIMIENTO DEL POUPROPLILENO COMPARADO A NYLON Y POLIETILENO
POUETILENO
POUPROPILENO
NYLON
POUPROPILENO
(CARGA TALCO 40%)
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INFORMADOR TECNICO
Los equipos empleados en termoformado son tan
variados como variadas son sus aplicaciones. No
existe una diferenciaciOn de ellos, de alli, que muchas
clasificaciones se hacen por la forma de alimentaciOn
de la lamina, por el sentido de movimiento de los
moldes y por la forma en que fabrican la pieza en el
molde.
Los equipos que emplean laminas cortadas son
generalmente equipos de estaciones, en las cuales el
material va pasando de una a otra estaciOn facilitando
el proceso. Son equipos de alta produccion.
Los equipos alimentados por lamina continua
pueden ser verticales u horizontales. Las maquinas
verticales se emplean en Ia producciOn de piezas de
gran tame°, pero que puedan tener dentro de si
cavidades pequenas. Las horizontales se emplean
cuando se debe maximizar la produccion.
De acuerdo al modo como forman la pieza las
maquinas pueden diferenciarse asi:
1.
Termoformado por vacio directo.
2.
Termoformado por recubrimiento del molde.
3.
Presionado de Ia lamina contra el molde.
4.
Formado en vacio contra burbuja.
FORMADO EN FASE SOLIDA (SOLID
PHASE PRESSURE FORMING - SPPF)
La tecnica de formado en caliente es la mayor
innovacion en la industria del plastic° desde el moldeo
por inyecciOn. Ello ha multiplicado la capacidad de
fabricaciOn mundial, muchas veces convirtiendo cada
prensa de estampado existente, en una maquina
potencial de moldeo plastic°. Este proceso fue
reported° hace ya treinta &los. Los primeros
desarrollos fueron con base en trabajos realizados por
SHELL, BORG WARNER y CONTINENTAL CAN CO.
de los Estados Unidos sobre muchos materiales.
Algunos otros fabricantes realizaron importantes
aportes en beneficios del proceso.
Por la necesidad de suplir piezas para autombviles
y el desplazamiento de esta industria hacia estas
materias primas, motivaron el estudio comercial de
emplear los equipos de estampaciOn usuales, para
conseguir la tecnologia y producir partes estructurales
grandes de paredes delgadas, evitando asi la gran
inversion que representaba cambiar sistemas
existences por nuevos equipos para plasticos,
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salvando asi muchos millones de dOlares en la
produccion de autos más livianos. Se identifican tres
procesos para formado por presion en fase solida:
1.
Estampado en caliente.
2.
Delineado en caliente (Hot Drawing).
3.
Forjado.
En estos procesos Ia lamina es presionada dentro
de una cavidad sin cambio significativo de espesor de
paredes; este proceso se realiza por debajo de la
temperatura de ablandamiento del polimero pero no
es posible en Ia misma operaciOn hacer paredes
gruesas y delgadas. Produce una altisima orientaciOn
y requerire un ajustado control tanto de la temperatura
de la lamina como de la temperatura del molde.
Para el proceso de delineado en caliente, el
formado se realiza con una temperatura por encima
del punto de ablandamiento. En el forjado, la resina
fluye como en el moldeo por compresiOn y es posible
obtener secciones adyacentes de paredes gruesas y
delgadas.
Las ventajas de estos metOdos son: Ciclos repidos,
menores presiones, mejoramiento de las propiedades
de orientacion, por ser estiradas bajo el punto de
ablandamiento; menores costos de moldes, rigidez y
mucho mejor estuerzo a la deformaciOn.
Cuando han sido convenientemente realizados los
procesos, los productos finales son comparables a
piezas inyectadas, con la equivalente funcionabilidad,
siendo mucho mes livianas en un 10% o 20%. Tambien
han requerido materiales de más alto peso molecular
que la inyeccion.
Desventajas:
Producen recortes de material reutilizables.
Son dos procesos con tres equipos.
El polipropileno ha sido el más apetecido de todos
los plasticos por:
1.
Su baja densidad
2.
Alta cristalinidad
3.
Resistencia al deslizamiento
4.
Resistencia a mayores temperaturas
5.
Resistencia a Ia corrosion
6.
Resistencia al vapor de agua
7.
Resistencia a vibraciones ciclicas
8.
Resistencia electrica y termica
9.
Resistencia quimica
FORMADO POR PRESION EN FASE SOLIDA
Vs. TERMOFORMADO
Una de las barreras tecnolOgicas para use del
Polipropileno en termoformado, es la necesidad de un
control uniforme de Ia temperatura de Ia lamina, hasta
ahora Ia pregunta no ha sido contestada. Los
calentadores infrarrojos no han podido garantizar Ia
uniformidad termica.
Los procesos de vacio operan por encima de la
temperatura de ablandamiento y los SPPF (SOLID
PHASE PRESSURE FORMING), funcionan por debajo.
En estos sistemas es posible calentar la lamina por
contacto directo con placas metelicas, laminas o
rodillos, mientras en el termoformado por trabajar
sobre el punto de ablandamiento, existe Ia tendencia
de adhesion del material a las superficies metalicas,
perdiendo integridad.
La otra ventaja del formado por Presi6n SPPF sobre
el termoformado, es la uniformidad de las paredes de
las panes estampadas, Ia lamina es empujada
uniformemente dentro de la cavidad; las paredes
laterales, fondo, curvas, y esquinas son más delgadas
que en el termoformado. El proceso SPPF esta
acompanado de orientaciOn, lo cual hace las piezas
más rigidas, fuertes y duras.
El remplazo del termoformado por sistemas SPPF
representan adernas ventajas econOmicas:
1.
Los contenedores o piezas merced a su mejor
rigidez, y fortaleza seran más delgadas.
2.
El proceso conlleva menor temperatura.
3.
El calor por conducciOn (en contacto) es
muchisimo mas eficiente que el calor
suministrado por radiaciOn.
4.
Las piezas seran más livianas y de menor
consumo de materia prima.
EQUIPOS
1.
Extrusora para Ia produccian de lamina.
2.
Aparato para el calentamiento de la lamina.
3.
Prensa formado.
El aparato para el calentamiento de Ia lamina debe
ser calentado por aceite; el calentamiento electric° no
es tan uniforme, la lamina debe it presionada contra el
calentador (10 psi) y la temperatura del calefactor
160°C.
La prensa preformadora debera tener reguladores
de temperatura entre 175 y 230°C. Pueden usarse
prensas mecanicas o hidraulicas preferentemente
estas tAtimas , que daran mejores resuftados por ser
programables. El control de presiOn es Ia más
importante caracteristica en el formado puesto que
requerira elevada presion para promover el flujo del
material. La velocidad y ciclos de Ia prensa deberan
ser modificados.
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FORMACION DE LAMINA DOBLE
(a)
—Presion de aire
a traves de
la aguja
Vacio
Lciminas formadas
contra el rnoide
con la presion
del aire
(C)
Las mitades
del mokie
se cierran
sellando las
laminas
(b)
11-
1
-41
lir
- Molde
hembra
mitad
superior
IM=
=MI
Dos
laminas
calientes
Molde
hembra
mitad
inferior
11111S
-
X MI=
(d)
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