El moldeo por compresión
es uno de los proceso de transformación de plásticos más antiguo que
existe. aparece descripto en bibliografía de principio del siglo XIX,
aunque no comenzó a desarrollarse a escala industrial hasta 1908, cuando
Leo Baeckeland desarrollo las resinas fenol-formaldehido, que siguen empleándose aún hoy en día.
Moldeo
por compresión tiene un alto desarrollo en la fabricación de piezas de
materiales compuestos para aplicaciones de reemplazo de metales, se
utiliza normalmente para hacer piezas más grandes planas o de forma
levemente curvas. Este método de moldeo es muy utilizado en la
fabricación de piezas de automóviles, tales como cubiertas, defensas,
cucharones, spoilers, así como pequeñas piezas más complejas. El
material a ser moldeado se coloca en la cavidad del molde y los platos
calientes son cerrados por un pistón hidráulico. El moldeo de compuestos
a granel (BMC) y el moldeo de lámina compuesta (SMC) utilizan este
método de moldeo, estos compuestos son conformados a la forma del molde
por la presión aplicada y se calienta hasta que se produce la reacción
de curado. El material para el SMC por lo general se corta para
ajustarse a la superficie del molde. El molde se enfría y se retira la
pieza. Los materiales pueden ser cargados en el molde, ya sea en forma
de pellets o lámina, o el molde se puede cargar desde una extrusora de
plastificación. Los materiales se calientan por encima de su punto de
fusión, se forman y se enfrían. El material de alimentación se
distribuye en forma uniforme en la superficie del molde, la orientación
del flujo se produce durante la fase de compresión.
En el moldeo por compresión que hay seis factores importantes que se debe tener en cuenta
· Determinar la cantidad adecuada de material.
· Determinar la cantidad mínima de energía necesaria para calentar el material.
· Determinar el tiempo mínimo necesario para calentar el material.
· Determinar la técnica de calefacción adecuada.
· Predecir la fuerza necesaria, para asegurar que el material alcance la forma adecuada.
· Diseño de molde para un enfriamiento rápido después de que el material ha sido comprimido en el molde.
Matrices
termoplásticas son comunes en las industrias de producción masiva, por
ejemplo las aplicaciones en automoción, donde las principales
tecnologías son termoplásticos reforzados con fibra larga (LFT) y
termoplásticos reforzados con fibra “Glass Mat” (GMT).
Definición del proceso
El
moldeo por compresión es un proceso de conformación en que se coloca un
material plástico directamente en un molde de metal se calienta y luego
se ablanda por el calor, y obligado a conformarse con la forma del
molde en el molde cerrado.
En el moldeo por compresión el material, bien líquido, o en forma de polvo, granza o de pastillas preformadas (preformas),
se coloca en el molde caliente, y este se cierra lentamente, hasta que
las dos mitades del molde ejercen presión sobre el material. Conforme el
molde va cerrándose, el material es obligado a ocupar todas las partes
de la cavidad de moldeo. En ciertos casos, es ventajoso realizar el
moldeo cerrando primeramente el molde casi por completo y abriéndolo
después unos segundos antes de aplicar la presión definitiva. De esta
forma se deja “respirar" al material, para permitir la evacuación del
gas que queda atrapado entre el polvo de moldeo o que es generado en la
reacción de polimerización. Una vez que el molde se ha cerrado
completamente se aplica la máxima presión, que provoca el llenado final y
completo de la cavidad. Bajo la acción conjunta del calor y la presión
tienen lugar las reacciones de entrecruzamiento que transforman al
material termoendurecible en termoestable, proceso que se conoce
vulgarmente como "curado”. Tras el curado se abre el molde y se extrae
la pieza totalmente sólida, que solamente alcanza su rigidez definitiva
cuando se ha enfriado totalmente. Cuando la pieza tiene forma complicada
o grandes dimensiones, es aconsejable colocarla en conformadores
después de extraerla del molde, para evitar que se deforme mientras se
enfría.
El moldeo por compresión podría definirse de la siguiente forma:
• Apertura del molde
• Extracción de las piezas moldeadas en el ciclo anterior
•
Preparación del molde, lo que incluye limpieza del molde y lubricación
para facilitar la extracción de la pieza siguiente y colocación de las
inserciones metálicas, si las hubiera, y del compuesto de moldeo, bien
líquido, en forma de polvo o de pastilla
• Cierre del molde caliente y aplicación de presión.
• Apertura del molde para dejarlo "respirar" y permitir la salida de humedad y materias volátiles
•
Aplicación de toda la presión al molde caliente y mantenimiento durante
el tiempo necesario hasta que el material haya curado totalmente
• Extraction de la pieza
La
temperatura del molde y la presión aplicada son los factores más
importantes del proceso. Además de estas variables, otros factores que
influyen en la calidad de las piezas moldeadas por compresión son: el
diseño de la pieza que debe moldearse, la velocidad de cierre de la
prensa, la plasticidad del material y las condiciones en que se
encuentra la superficie de la cavidad de moldeo. Es importante poner en
la cavidad de moldeo la cantidad exacta de material que se necesita,
pues una cantidad en defecto puede dar lugar a piezas porosas con baja
densidad y con malas propiedades mecánicas, mientras que una cantidad en
exceso puede dar lugar a excesivas rebabas.
El
moldeo por compresión tiene algunas limitaciones, y no es muy
aconsejable cuando se trata de moldear artículos de forma muy complicada
con resaltes, entrantes o pequeños taladros laterales. Tampoco es
aconsejable para moldear artículos de paredes gruesas (1 cm o más).
Valores típicos de temperatura del molde, presión de moldeo y tiempo de
moldeo para, por ejemplo, una resina fenólica son 150-200 °C, 20000
kg/cm" y 1.5 mm, respectivamente.
Los
moldes en moldeo por compresión suelen tener áreas muy elevadas, por lo
que las prensas utilizadas deben desarrollar elevadas fuerzas de
cierre. La figura siguiente muestra una prensa típica empleada en moldeo
por compresión.
Ventajas del moldeo por compresión:
Fluido en pequeñas distancias: menores tensiones internas.
Bajo costo de mantenimiento y de fabricación de moldes.
Diseño sencillo de moldes, al no haber entrada y canales.
Permite moldeo de piezas complejas
Buen acabado superficial (en general)
Desechos de materiales relativamente bajo
Desventajas del moldeo por compresión:
El
molde debe mantenerse a temperatura no excesiva, para que las paredes
no curen mucho más rápido que el interior. Por tanto, tiempos largos de
curado.
No es aconsejable para este método en caso e empleo de moldes de formas complejas
