6.4. Termoformado (thermoforming)

6.4.
Termoformado (thermoforming)
6.4.0. Introducción
•
Material de partida: filmes o chapas (0,1-12mm) de termoplásticos.
•
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.
•
Calentamiento hasta meseta elastomérica. Si material semicristalino, hay que
superar Tfc y para que Treblandecimiento>Tfc, es necesario muy alto Mw:
•
Problema en semicristalinos: alineación de cristalitas y tensiones residuales. De
los materiales con alta cristalinidad sólo se termoforman las poliolefinas.
•
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.
GRPB Transparencias de clase. 6.4 Termoformado.
1 de 5
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:
GRPB Transparencias de clase. 6.4 Termoformado.
2 de 5
•
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].
ƒ
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.
GRPB Transparencias de clase. 6.4 Termoformado.
3 de 5
3) Temperatura de la lámina:
ƒ
Generalmente calentamiento mediante radiación IR.
ƒ
Para reducir anisotropía inicial del material si ha sido estirado
unidireccionalmente:
calentamiento
a
temperatura
suficientemente alta.
ƒ
La temperatura no debe ser excesiva para no superar la meseta
elastomérica y para que no se degrade el polímero.
4) Temperatura del molde:
ƒ
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).
ƒ
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.
ƒ
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.
•
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
•
•
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.
GRPB Transparencias de clase. 6.4 Termoformado.
4 de 5
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
GRPB Transparencias de clase. 6.4 Termoformado.
5 de 5