TermoconformadoTermoconformado
Alberto Rosa + Francisco MadariagaTecnología de Materiales
El termoformado es un proceso que consiste en dar forma a una lámina plástica por medio de calor (120 ºC a 180 ºC) y vacío (600 a 760 mmHg) utilizando un molde o matriz (madera, resina epóxica o aluminio).
Un exceso de temperatura puede "fundir" la lámina y la falta de calor o una mala calidad de vacío incurrirá en una pieza defectuosa y sin detalles definidos.
Descripción
A diferencia de otros procesos como la inyección, el soplado y el rotomoldeado, el termoformado parte de una lámina rígida de espesor uniforme realizada por el proceso de extrusión, y permite realizar pequeñas producciones por su bajo costo en matricería llegando a ser rentable en altas producciones también.
Los materiales más utilizados son PP, PS, PET, ABS, PEAD, PVC.También se puede termoformar PVC espumado, policarbonato, acrílico, etc. Los espesores más comunes van de 0,2 mm (envases desechables) a 6mm o más (carcazas para maquinaria).
Una restricción característica de este proceso es que la pieza a termoformar debe ser fácilmente "desmoldable" esto significa que la matriz debe ser más ancha en la base y más angosta en la parte superior. Esto se denomina ángulo de desmolde o de salida y generalmente es de 5 grados como mínimo.
Descripción
El proceso de termoformado se encuentra las siguientes áreas de la industria:
EMPAQUES: Tambien conocido como BLISTER, ésta área es la que tiene mayores volúmenes de producción, y se utiliza para el empacado de alimentos, autopartes, cosméticos, juguetes, esferas, etc.ALIMENTICIA: El termoformado se utiliza para la fabricación de platos y vasos desechables así como para los empaques de materiales médicos, ampolletas, cápsulas, pastillas, verduras, huevo, frutas, carnes frías, etc.AUTOMOTRÍZ: En esta área de la industria encontramos piezas internas fabricadas por termoformado para automóviles o externas que no sean estructurales.PUBLICIDAD: Su uso puede ser para señalización y material punto de venta, para piezas con impresión y que generalmente van ensambladas con otros materiales como por ejemplo estructuras de alambrón.LINEA BLANCA Y ELECTRÓNICOS: Actualmente se utiliza el termoformado para recubrimiento de refrigeradores, lavaplatos, para gabinetes de televisión, radio, ventiladores, etc.MEDICA: Generalmente para charolas o empaque, contando con regulaciones estrictas de producción, como por ejemplo, el no uso de materiales reciclados.
Variantes del proceso
60 Manual de termoformado
En esta sección trataremos de ampliar las técnicas anteriormente descritas. A pesarde que estos ejemplos están diseñados para equipos de calentamiento infrarojo, esposible aplicar éstas a los sistemas de moldeo convencionales utilizados en México.
Técnicas demoldeo en
horno decalentamiento
infrarojoFormado a vacío, molde hembra y ayuda mecánica
Formado a vacío, molde hembra y ayuda mecánica Formado a vacío, molde hembra
Pre-estirado a presión de aire , ayuda mecánica y vacío
60 Manual de termoformado
En esta sección trataremos de ampliar las técnicas anteriormente descritas. A pesarde que estos ejemplos están diseñados para equipos de calentamiento infrarojo, esposible aplicar éstas a los sistemas de moldeo convencionales utilizados en México.
Técnicas demoldeo en
horno decalentamiento
infrarojoFormado a vacío, molde hembra y ayuda mecánica
Formado a vacío, molde hembra y ayuda mecánica Formado a vacío, molde hembra
Pre-estirado a presión de aire , ayuda mecánica y vacío
61 Manual de termoformado
Pre-estirado a presión de aire, ayuda mecánica y vacío
Pre-estirado a presión de aire, molde hembra, ayuda mecánica y vacío
Formado a vacío, molde hembra, ayuda mecánica y presión de aire
Formado libre a presión de aire
Formado libre a presión de aire
61 Manual de termoformado
Pre-estirado a presión de aire, ayuda mecánica y vacío
Pre-estirado a presión de aire, molde hembra, ayuda mecánica y vacío
Formado a vacío, molde hembra, ayuda mecánica y presión de aire
Formado libre a presión de aire
Formado libre a presión de aire
Variantes del proceso 2
61 Manual de termoformado
Pre-estirado a presión de aire, ayuda mecánica y vacío
Pre-estirado a presión de aire, molde hembra, ayuda mecánica y vacío
Formado a vacío, molde hembra, ayuda mecánica y presión de aire
Formado libre a presión de aire
Formado libre a presión de aire
60 Manual de termoformado
En esta sección trataremos de ampliar las técnicas anteriormente descritas. A pesarde que estos ejemplos están diseñados para equipos de calentamiento infrarojo, esposible aplicar éstas a los sistemas de moldeo convencionales utilizados en México.
Técnicas demoldeo en
horno decalentamiento
infrarojoFormado a vacío, molde hembra y ayuda mecánica
Formado a vacío, molde hembra y ayuda mecánica Formado a vacío, molde hembra
Pre-estirado a presión de aire , ayuda mecánica y vacío
8 Manual de termoformado
Polímeros adecuados para el termoformado
B ásicamente , todos los polímeros termoplásticos son adecuados para el proceso determoformado. Dichos materiales, cuando son sometidos a un calentamiento presen-tan una variación en su módulo de elasticidad , dureza y capacidad de resistencia bajocarga . Con un incremento de temperatura que rebase el H .D .T., el comportamiento delmaterial tenderá a volverse en un estado ahulado, teniendo como valor crítico la tem-peratura de revenido del polímero termoplástico. Esto puede observarse en el rápidopandeo de la hoja calentada , cuando la fuerza de gravedad se vuelve suficiente paracausar esta deformación.
La Tabla num. 1 contiene los polímeros adecuados y más comunes para el termofor-mado, así como su temperatura de formado.
POLÍMEROS
TEMPERATURA DEDEFLE C C IÓ N AL C ALOR
A 264 PSI(º C )
A 66PSI
(º C )
SINC ARGA
(º C )
TEMP. DELA H OJA
(º C )
TEMP DELMOLDE
(º C )
TEMP DEAYUDA
(º C )
TEMPERATURA DETERMO F ORMADO
Acrílico extruidoAcrílico cell-castAcetobutirato de celulosaPolietileno de alta densidadPolipropilenoPoliestirenoPoliestireno alto impactoSANABSPolivinilo de cloruro (RV. C .)Policarbonato
94 96
65-75
55-6570-9585-95100
75-11570
130
98 110
75-8060-80
110-11570-10090-95105
80-12075
140
120-150100 140 100 120
95 110 160
135-175160-180140-160145-190145-200140-170170-180220-230120-180135-175180-230
65-7565-75
95
45-6545-65
70-8545
95- 120
170
90 90
90 80
140
Uno de los aspectos que menos se toma en cuenta en la práctica del termoforma-do, es el de las propiedades térmicas de los polímeros, siendo éste uno de losaspectos más relevantes y críticos del proceso. La cabal comprensión de estos fac-tores disminuirá el riesgo de largas corridas de pre-producción o la mala ade-cuación del producto al entorno.
Propiedadestérmicas
24 Manual de termoformado
O tro de los factores importantes en el proceso de termoformado, es la determinaciónde la temperatura correcta en el material plástico. Se debe considerar que , independi-entemente del medio de transmisión de calor, la hoja debe ser calentada al rango detemperatura recomendado (rango de revenido), además de que la hoja deberá tener uncalentamiento uniforme .
Ya en la práctica , no es fácil el establecer con precisión la temperatura de la hoja , inclu-sive con termómetros de contacto; por lo tanto, la determinación está basada en elcomportamiento de la hoja . El cambio gradual en el cual la hoja cede durante el pro-ceso de calentamiento (punto de revenido), es uno de los signos que sirve paraestablecer una temperatura adecuada . Se han desarrollado algunos controles paraequipos de termoformado por radiación infraroja , donde la lámina es sujetada en posi-ción horizontal, y que utilizan el fenómeno del " cede " o " pandeamiento " y controlan eltiempo y/o temperatura de calentamiento, por medio de células fotoeléctricas.
MATERIALTEMP. DELA H OJA
(0 C )
LIMITEINFERIOR
(0 C )
LÍMITESUPERIOR
(0 C )
TEMP. DELMOLDE
(0 C )
TEMP. DELA AYUDAME C . (0 C )
TEMP. DEDESMOLDEO
(0 C )
N ORMAL(0 C )
Acrílico PLASTIGLAS Acrílico Sensacryl FPABS PolicarbonatoPolietileno AD
160- 180180-200125-180200-250160-220
160 180125 200160
170190165235190
180200180250220
100140170
12013085
14085
65-7570-8070-85
90-12090-100
Tabla No. 10. Rangos de temperatura de formado
Determinaciónde la
temperaturacorrecta en el
material
Clamp
MarcoC aja de vacío
C eldas fotoeléctricasVálvula solenoide controladapor celdas fotoeléctricas
Moldes
Producción de tinas de baño y jacuzzis
Y el diseño de productos?
Inon Rettig
FinEspacio para aplausos....