BLOG DEL DEPARTAMENTO DE INSTALACIONES: Sinterizado rotacional (Slush molding)

Introducción

En el sinterizado rotacional de polímeros (en inglés denominado slush molding, algo así como moldeo por derretimiento), una variante del proceso conocido como moldeo por vaciado, en donde una resina líquida o en polvo se vierte en un molde caliente y hueco donde se forma una película viscosa, se drena el exceso de polímero, se enfría el molde, y el producto moldeado se desmolda. El slush molding puede ser considerado como una mezcla entre el rotomoldeo y el sinterizado. También guarda cierta semejanza con el moldeo por inmersión con la diferencia de que el molde conforma la parte externa de la pieza, es decir, que las piezas moldeadas presentaran un buen acabado superficial en la cara externa. Y a diferencia del rotomoldeo se agrega un exceso de resina que posterior al moldeado se retira del molde.

Orígenes
El sinterizado rotacional tiene sus orígenes en el moldeado por vaciado de metales, productos de porcelana y en la fabricación de huevos de Pascua de chocolate.
Mediante este proceso se logra obtener piezas huecas con un buen acabado superficial en la cara externa del producto moldeado. Se utiliza menos material que el de fundición sólida, y da como resultado un producto más ligero y menos costoso.

Moldeo por vaciado de plastisol

Este proceso también es utilizado, de modo artesanal, en escultura para la fabricación de moldes y estatuillas de yeso o resinas termoestables. En este último caso se lo denomina, en inglés, slush cast.

Industria automotriz
En la industria automotriz el sinterizado rotacional cobra gran importancia; es utilizado para la fabricación de paneles de instrumentos frontales y de las puertas de los autos y conformación de películas (pieles) con un buen acabado superficial y espumados agradables al tacto. Razón por la cual, hoy por hoy, constituye un proceso altamente tecnificado. Por lo general, se utiliza un medio molde tipo almeja precalentado que se adosa a una caja conteniendo el polímero; al invertirse el molde y el depósito con polímero, este entra en contacto con la superficie del molde copiando su forma.
Cabe destacar que este proceso también puede ser utilizado con fines de recubrimiento, es decir, que el compuesto plástico conformará una película o piel adherida al molde-pieza.

Máquina de sinterizado rotacional KraussMaffei

Descripción del proceso
El proceso básico del sinterizado rotacional consiste en exponer un molde hueco al calor y llenar el molde hueco con plastisol o el compuesto en polvo, logrando gelificar una capa interna de plastisol o fundido parcial del compuesto en polvo en la pared del molde, invirtiendo el molde para verter el exceso de plastisol líquido o compuesto en polvo sin fundir y luego calentar el molde una vez más para fundir o completar el fundido del compuesto plástico, el cual se queda adherido en el molde. El molde es entonces enfriado y la pieza terminada sólida es removida.
Los principales componentes del proceso son el molde, caja o cuba de plastisol o compuesto en polvo, sistemas de movimiento del molde (rotación, vibración, cambio de posición) y los sistemas de calentamiento y enfriamiento.

Etapas del proceso

El sinterizado rotacional puede ser una simple operación manual para una producción limitada, o un elaborado sistema de transportadores para grandes producciones. Este proceso puede ser un proceso de un vertido, donde los productos terminados o semielaborados se pueden hacer por un solo paso de vaciado o un proceso múltiple en el que dos o más pasos de vaciado son utilizados para obtener piezas de varias capas. Estas capas pueden ser diferentes polímeros con características y propiedades distintas o también pueden ser utilizados materiales reciclados y diferentes colores de material.
El espesor de la pared de la pieza moldeada, a partir de compuestos en polvo a una temperatura del horno dada, está determinada por varios factores: el espesor de la pared metálica del molde, el tiempo que el molde se precalienta, y la cantidad y el tipo de plastificante en el compuesto.

Maquina para sinterizado rotacional KTX

Moldes o herramientas
Los moldes son la parte más importante del proceso, presentan forma tipo almeja por lo que recibe en ingles la denominación clamshell. También se los denomina galvano o coquilla. Los moldes utilizados, a nivel industrial, generalmente se producen a partir de aluminio fundido, mecanizado o electro-formado. Los compuestos de vinilo en polvo (u otros) reproducirán el acabado superficial del molde, ya sea mate o brillante. Un molde con porosidad, dependiendo de la gravedad, puede causar efectos perjudiciales como la reducción de superficie brillante, formación de poros y huecos en la pieza moldeada. Los moldes también pueden estar construidos de chapa de hierro galvanizada con níquel o acero inoxidables conformados por estampado a presión o doblado.

Molde de panel de instrumentos de auto para sinterizado rotacional

Caja o cuba de compuesto
La cantidad de resina necesaria para el proceso es alojada en la caja de compuesto. El compuesto de moldeo, ya sea en estado líquido o en polvo, es proyectado de la cajo hacia la superficie de la herramienta, y a través del calentamiento recibido, plastifica (funde o gelifica) el compuesto, constituyendo una capa de resina. Posteriormente, cuando las paredes del molde son enfriadas, la pieza puede ser removida. Equipos de dos cajas pueden resultar necesarios para la fabricación de piezas con dos capas. En este caso dos productos diferentes son colocados en cada caja.

Calentamiento del molde
Los sistemas de calentamiento de los moldes pueden variar dependiendo de la tecnología aplicada. Los sistemas de caliento del molde pueden ser mediante hornos de convección, baños gelificantes, aire caliente, calentamiento por infrarrojo, resistencias eléctricas o circulación de líquido caliente en el molde. Los moldes, a fin de lograr tiempos de ciclo más cortos, también requieren un sistema de enfriamiento (baños de enfriamiento, ventiladores, circulación de refrigerante en el molde, etc.)

Calentamiento por infrarrojo (molde de panel de instrumentos)

Movimientos
Los movimientos aplicados al molde son los necesarios para asegurar una distribución homogénea de la resina en toda la superficie de la cavidad hueca del molde, incluyendo las esquinas, las cuales deben ser diseñadas con correctos ángulos de desmoldado.

Rotación mediante polea (parte superior de la foto)

Resinas utilizadas
Las resinas liquidas o en polvo son utilizadas en el moldeo por vaciado y están constituidas generalmente por polímeros flexibles (elastómeros termoplásticos). Entre las cuales, las resinas más utilizadas son el PVC (policloruro de vinilo flexible), el TPU (poliuretano elastómero termoplástico) y el TPO (elastómeros termoplásticos olefínicos).
El tamaño de partícula de las resinas en polvo utilizadas en el proceso generalmente presenta una granulometría aproximada de 500 micrones.
También pueden utilizarse polímeros no elastoméricos pero al obtenerse piezas muy rígidas deben tomarse en consideración los ángulos de desmoldado para evitar que queden retenidas en el molde.
Las composiciones pueden comprender cualquier aditivo que podría ser útil para mejorar o modificar las propiedades, tales como cargas, protectores UV o estabilizadores térmicos, anti-oxidantes, agentes de nivelación y anti-estáticos y pigmentos.
El proceso admite la incorporación de agentes expansores a las resinas para la obtención de productos espumados.

Agente desmoldante
Para facilitar el desmoldado de la pieza suele aplicarse un agente desmoldante en la superficie del molde.
Para el proceso, el agente de desmoldeo debe ser formulado con características especiales, tales como la capacidad de:
Liberación de la pieza de manera efectiva, asegurando que no hay ninguna dilatación durante el desmoldeo
Ser aplicado a una superficie de molde que es, ya sea a la temperatura ambiente en (o un poco más) sin que se escurra o formen gotas
Secar de manera uniforme, sin variaciones de brillo en la superficie
Mantener el nivel de brillo especificado
Permitir varios ciclos según sea necesario
No presentan transferencia de contaminantes que podrían afectar la apariencia de la superficie de la pieza
No interferir con las operaciones de post- moldeo
Mantenerse estables a elevadas temperaturas
No generar acumulaciones en el molde
Proteger la superficie del molde de manera que se limpia fácilmente cuando se termina la operación

Ventajas y desventajas del proceso
Buen acabado superficial
Relativamente bajo costo de herramental y del proceso en si
Permite obtener “pieles” imitación de cuero
Permite obtener piezas espumadas muy agradables al tacto
Permite obtener piezas de varias capas
Poca fuerzas residuales en las piezas conformadas

La principal desventaja recide en los tiempos de ciclo largos

Productos obtenidos
Si bien se hizo incapié en el uso del sinterizado rotacional para la obtención de piezas de automóvil, el moldeo por vaciado es un excelente método de producción de objetos huecos abiertos, incluyendo botas de lluvia, zapatos, juguetes y muñecas. Entre los productos de automoción, se encuentran revestimientos protectores en los apoyabrazos, reposacabezas, paneles de instrumentos, paneles de puertas y cubiertas de airbag. Es también utilizado para imitación pieles de cuero para el tapizado de automóviles.