1. Introducción de Materiales Termoestables
Hoy
en día mucha gente tiene conocimiento sobre las prestaciones de los
diversos materiales termoplásticos pero desconoce la utilidad de los
temoestables. Muchos de ellos se preguntan que es un termoestable o
termoduro. La verdad es que encontraríamos multitud de definiciones pero
una de ellas podría ser que se trata de un material compuesto
reforzado. Compuesto porque se trata de resinas con variaciones de
elementos orgánicos y reforzado porque llevan asociados una serie de
aditivos que entre otras propiedades le dan gran rigidez.Antiguamente
las personas asociaban exclusivamente la identificación de los
termoduros a la de componentes de batería de cocina como los mangos,
asas y pomos y aparte de eso y de unas cuantas más prestaciones en el
ramo eléctrico no le encontraban hueco en el sector industrial.
Estos
materiales han sido “encasillados” muchas veces como materiales de poca
prestación pero como veremos más adelante con la aparición de diversos
tipos podemos anunciar que están sustituyendo a otros materiales , sobre
todo metálicos, que hace una década podía parecer impensable que
ocurriese.
Químicamente
no vamos a entrar en su composición orgánica pero podemos decir que se
tratan de resinas cuyas bases principales pueden ser el fenol, el formol
y materiales insaturados que llevan ciertos tipos de aditivos que
proporcionan a la pieza unos óptimos comportamientos mecánicos y
térmicos.
Varias
son las características importantes desde el punto de vista técnico
pero si tuviésemos que significar dos podríamos escoger que se trata de
productos una vez transformados que tienen una gran rigidez y que son
aislantes.
Hemos
dicho que se tratan de compuestos reforzados y eso significa que muchos
de ellos llevan cargas como bien puede ser harina de madera, celulosa,
fibras de vidrio larga y corta y diversas cargas minerales.
2. Clases de Materiales ¿Cuáles son las principales diferencias entre ellos?
Los materiales termoduros los podemos clasificar como:
2.1 Resinas fenólicas.
2.2 Aminoplastos.
2.2.1 Resinas de melaminas.
2.2.2 Resinas de urea.
2.3 Poliésteres.
2.3.1 Poliésteres sin carga.
2.4 Resinas epoxi.
Aunque
vamos a hablar un poco de todas ellas deseamos incidir en las resinas
fenólicas porque pensamos que son las que van a marcar el futuro de los
termoduros.
2.1. Resinas fenólicas.
Son
compuestos formados por fenol-formaldehído y como características
fundamentales podemos nombrar su elevada resistencia térmica , una
elevada dureza y estabilidad térmica. Son materiales que una vez
transformados que tienen una contracción máxima de 1.1%. A estas resinas
las podemos aditivar una serie de elementos como grafito, cargas
minerales, fibra de vidrio larga y corta, celulosa y algodón que
conllevan a diferentes grados de temperatura de utilización así como
otros tipos de propiedades.
Según sea el tipo de aplicación utilizaremos un tipo u otro.
Generalmente mucha gente confunde la bakelita con la resina fenólica, siendo aquella un tipo de éstas.
Vamos a enumerar las principales y su campo de aplicación
2.2. Aminoplastos
Como
hemos dicho anteriormente se pueden dividir en resinas de melamina y
resinas de urea. Las dos contienen formaldehído y su contracción es
similar a la de las fenólicas. Como aditivos pueden llevar las mismas
que las fenólicas.
La
diferencia fundamental entre ellas es que la melamina presenta una
mayor características dieléctrica. Según el tipo de carga podemos
incrementar dicha resistencia.
La
aplicación más común de estos materiales se realiza en el sector
eléctrico y son homologables para el sector de la alimentación.
2.3. Poliésteres
Son
materiales con buenas características eléctricas y mecánicas. Existen
diferencias sustanciales entre los tres pero las más significativas son
las siguientes:
- Tanto el BMC como el SMC contienen un alto % de fibras que confieren a la materia prima una rigidez importante.
- La transformación del BMC se realiza or inyección mientras la del SMC por compresión.
Cada
vez más en la industria se encuentran aplicaciones a estos materiales
siendo utilizados mayormente en los sectores de la automoción y
eléctrico.
2.4. Resinas epoxi
Se caracterizan por un buen aislamiento eléctrico y una alta resistencia al calor.
Sus aplicaciones van destinados a la industria química y eléctrica.
3. Transformación y Moldes
3.1. Transformación Podemos distinguir tres procesos; inyección, inyección-compresión y prensado.
3.1.1. Inyección
El
proceso es el mismo que en un termoplástico con la salvedad que aquí
todos los moldes van atemperados generalmente con resistencias y en
algunos casos con aceite, mientras que en el termoplástico, aunque va en
función del material y la pieza la mayoría de moldes van refrigerados.
Tambien es importante hacer constar que la temperatura de transporte de material alcanza como mucho los 90ºC.
En
cuanto al ciclo debemos decir que va en función del espesor de la
pieza, es decir, cuanto mayor sea este mayor será el tiempo de cocción.
Igual
que en un plástico, pero de forma más acusada en estos materiales,
influyen diversas cargas que dificultan la regularidad del ciclo de
inyección. Por eso es especialmente importante una vez conocidas las
caracteríticas de la pieza poner en conocimiento del fabricante de la
materia prima los parámetros más significativos con el objeto de
optimizar la resina.
| Tipo | Carga | Propiedad |
| PF-31 | harina de madera | elevada tenacidad |
| PF-51 | celulosa | elevada tenacidad |
| PF-71 | fibra de algodón | resistencia mecánica |
| PF-83 | fibra+harina de madera | resistencia mecánica |
| PF-13 | mica | elevada característica eléctrica |
| PF-31.5 | harina de madera |
3.1.2. Inyección-Compresión
El proceso es parecido a la inyección en lo que se refiere al
transporte de material pero se diferencia de él que la inyección se
realiza con el molde abierto (entre las dos placas hay una abertura
aprox, entre 1 y 3 mm ) y posteriormente se realiza la compresión del
material debido a la presión ejercida en el lado de extracción para
cerrar el molde. Este proceso sirve para que salgan los gases y liberar
tensiones con lo que se consigue un mejor acabado dimensional de la
pieza. Es importante para piezas técnicas. También observamos que no
existe punto de inyección cosa que si ocurre en la transformación
anterior.
3.1.3. Prensado.
El
proceso es la compresión de un material en la cavidad de un molde a
través del desplazamiento de un pistón vertical. Anteriormente era la
transformación más utilizada pero cada vez está siendo más sustituida
por la inyección compresión. El comportamiento mecánico es superior al
de inyección, pero su ciclo es mayor.
3.2. Moldes
Una
de las cosas a destacar en los moldes a fabricar piezas de resinas
fenólicas o aminoplastos es que están sometidos a altas temperaturas y
desgates como hemos visto anteriormente, por tanto utilizamos un acero
2379 ya que es un material de una dureza considerable y después sometido
a un tratamiento térmico de 58-60 HRC.
Estamos
hablando en términos generales aunque depende también la configuración
de la pieza. Una vez fabricado el molde como en el proceso de
transformación se emiten gases se les suele dar unos baños químicos que
facilita el desmoldeado de la pieza.
Para
su protección y desgaste se acostumbran a darlos un tratamiento de
cromo titanio y níquel que también ayuda a mejorar el aspecto
superficial de la pieza. La vida aproximada de un molde con estos
materiales a transformar es de 1MM de inyectadas aunque disminuye si los
materiales llevan cargas.
Los
moldes de poliésteres son de otro acero que llevan más contenido en
cromo que facilitan el desmoldeo, con un tratamiento superficial a 58-60
HRC.
El
termoestable es un material más abrasivo que cualquier plástico, por
tanto los moldes acostumbran a ser más caros ya que al emplear
materiales de más dureza el tiempo de mecanizado es superior. También
debemos significar que al ser materiales tan abrasivos es importante
tratar a la zona de inyección de forma empostizada ya que es la parte
del molde más sometida a desgaste y con mayor influencia a una posible
variación de medidas.
Los
moldes de termoestables están provistos generalmente de resistencias
internas tubulares que lo calientan entre 140-180ºC según el tipo de
material. A veces también van provistos de resistencias planas externas
con lo que obliga a colocar placas aislantes en las caras del molde para
evitar la fuga de calor, definiendo el espesor de la pieza la medida
que marca el grosor de dicha placa.
Estos
materiales permiten igual que en los plásticos realizar cualquier
roscado en el proceso de transformación . La diferencia es que los
mecanismos son más complejos y tiene una duración más limitada que en
los plásticos porque están sometidos a un desgaste mayor debido a las
altas temperaturas.
El
sistema de colada para la inyección de estos materiales es similar al
de los termoplásticos, o sea inyección submarina y directa. Utilizar un
tipo u otro lo determina la configuración de la pieza.
Pieza transformada PF-51 1
Pieza transformada con MF
4. Usos y aplicaciones actuales
Muchos
piensan que los materiales termoestables van a tener una vida finita y
van a ser sustituidos por los termoplásticos. Es bien cierto que en el
último trienio los plásticos han tenido un auge considerable y ciertos
productos han sido sustituidos pero bien es cierto que los materiales
termoestables se han abierto camino en otras aplicaciones que
difícilmente hace unos cuantos años hubiesen sido aceptados. ¿en qué
sectores y en qué aplicaciones se utilizan los materiales termoestables?
Vamos a enumerar unos cuantos;
- Sector menaje; elementos para batería de cocina; asas, mangos, pomos.
- Sector eléctrico; piezas para contador de la luz, relés, contactores, placas de bornes, portabobinas, interruptores.
- Sector automoción; ceniceros, estatores, colectores.
- Sector construcción; armarios para contadores de agua, gas y luz, contenedores.
- Sector coméstica; cápsulas y tapones.
5. Futuro de estos materiales
Igual
que los materiales termoplásticos se han ido abriendo camino, podemos
asegurar que los termoestables están empezando a caminar en sectores que
apenas tenían trascendencia. Por tanto podemos decir que el futuro de
estos materiales es alentador o bien para aplicaciones nuevas o en
sustitución de elementos metálicos.Hoy en día estos materiales ya están
sustituyendo en varias aplicaciones a materiales como el acero, aluminio
y zamak mayoritariamente.
Uno
de los sectores que tiene mayor impacto es el de automoción
fabricándose en la actualidad diversas piezas entre las que podemos
destacar los pistones de freno (en diversas medidas) y las poleas
tensoras.
¿por qué estos materiales han sido sustituidos por los termoestables?
Evidentemente,
lo que está claro es la creación de nuevos materiales con unas
prestaciones anteriormente desconocidas. Estos materiales innovadores
presentan sobre todo un peso específico mucho menos que cualquier
material metálico con el consiguiente aligeramiento de la pieza sin
perder la funcionalidad.
Otra
ventaja importante es que estos materiales no necesitan ninguna
posterior mecanización para conseguir las medidas necesarias; con los
termoduros dichas medidas pueden salir de la transformación. Existen
piezas que debido a su necesidad necesitan roscarse; en los
termoestables igual que en los plásticos, pueden salir del molde.
Son materiales no corrosivos, o sea, que no necesitan pintarse.
Otra
cosa a tener en cuenta, es la vida del herramental. Los materiales como
aluminio o zamak tienen una vida limitada en comparación con los
termoestables, lo que significa un fuerte ahorro en la inversión del
molde debido al tiempo de amortización.
No hay comentarios:
Publicar un comentario