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6.4.
Termoformado (thermoforming)
6.4.0. Introducción •
Material de partida: filmes o chapas (0,1-12mm) de termoplásticos.
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El proceso consiste en calentar el material para reblandecerlo y deformarlo (por efecto de gas a presión, de vacío, o de émbolo) para que adopte la forma de un molde formero de única cara (en principio), que además produce el enfriamiento. Posteriormente, corte y apilado.
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Calentamiento hasta meseta elastomérica. Si material semicristalino, hay que superar Tfc y para que Treblandecimiento>Tfc, es necesario muy alto Mw:
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Problema en semicristalinos: alineación de cristalitas y tensiones residuales. De los materiales con alta cristalinidad sólo se termoforman las poliolefinas.
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Ejemplos de aplicación: o
Mediante vacío sobre molde negativo.
o
Mediante vacío contra molde positivo. Problema por rápido contacto con el molde: menor homogeneidad de espesores y deformación a menor temperatura.
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o
Termoformado positivo asistido con aire a presión y vacío. Solución al problema de contacto demasiado rápido con el molde.
o
Empleo de pistón.
o
Empleo de varios moldes.
o
Termoformado de dos láminas gemelas:
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Esquema de tren de termoformado (caso de lámina de partida continua):
6.4.1a. Variables del proceso 1) Material de partida en termoformado: necesidad de un material deformable pero no excesivamente: trabajo dentro de la meseta elástomérica [esto mismo ocurre en extrusión y soplado de filmes y en moldeo por soplado].
En el caso de materiales semicristalinos: deben presentar resistencia del fundido, esto es, una meseta elastomérica por encima de la temperatura de fusión cristalina Tfc. Necesidad de Mw suficientemente alto.
2) Velocidad del proceso: conveniencia de deformación rápida de la lámina antes de tocar las paredes del molde, para mayor homogeneidad del espesor y por productividad.
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3) Temperatura de la lámina:
Generalmente calentamiento mediante radiación IR.
Para reducir anisotropía inicial del material si ha sido estirado unidireccionalmente: calentamiento a temperatura suficientemente alta.
La temperatura no debe ser excesiva para no superar la meseta elastomérica y para que no se degrade el polímero.
4) Temperatura del molde:
En el caso general interesa moldes fríos y que el material se deforme antes de entrar en contacto. De este modo el enfriamiento es más rápido y mayor la productividad (puede no ser posible si hay cavidades profundas, para no producir excesiva orientación molecular con partes enfriadas demasiado rápido).
Problema de post-cristalización: el enfriamiento de materiales semicristalinos debe ser suficientemente lento para que se alcance cristalinidad de equilibrio. Si no se ha alcanzado, un calentamiento posterior suficiente produce post-cristalización y contracción.
Problema de envejecimiento físico: material enfriado muy rápidamente Î poco envejecido, más deformable y mayor contracción posterior (diferida).
6.4.1b. Tensiones residuales y orientación molecular •
Tensiones residuales: inducidas por enfriamiento diferencial de diferentes partes y por las tensiones desarrolladas por efecto de la memoria del material.
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El alineamiento de las cadenas en las regiones amorfas vitrificadas produce la propensión del material a deformarse cuanto se recaliente cerca de Tg (las cadenas alineadas en las zonas amorfas tienden a ovillarse).
6.4.2. Moldes •
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Materiales: o
Poliéster o epoxi reforzados con fibras para series cortas.
o
Aluminio o acero para series largas
o
Nylon, goma o madera para pistones.
Características generales: o
Taladros para evacuar aire entre lámina y molde.
o
Refrigeración y control de temperatura mediante circulación de líquido en conductos internos en el caso de moldes metálicos.
o
Reducido coste (en comparación con moldes para inyección).
6.4.3. Aplicaciones •
Técnica competitiva frente a moldeo por inyección para: o
Formas grandes.
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o
Envases de pared delgada.
o
Productos de series cortas.
Blisters y tarrinas de PVC a) Recipientes de pared delgada: vasos, tarrinas, envases… Materiales típicos: PS, HIPS, PET. Cargas de TiO2 para color blanco sanitario. b) Envases tipo ampolla (blister): Material típico: PVC, con plastificante (semirrígido). c) Pieles flexibles: calzados, tapicerías, salpicaderos de automóviles, etc. d) Piezas y componentes: paneles para electrodomésticos, bañeras, claraboyas, puertas, etc. Materiales típicos: ABS, PP+GF, PMMA, PC… e) Piezas huecas, conductos y recipientes de grandes dimensiones: termoformado de dos mitades + soldadas. Material típico: HDPE.
Carcasa de equipo de dentista y componente de PC
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