Inmersión (Látex)

Introducción

Las propiedades del látex de caucho lo hacen una extremadamente versátil materia prima para el proceso de moldeo por inmersión. La habilidad de las partículas de caucho de coagular y formar un film coherente de polímero que es impermeable al agua y al aire hace al látex útil para una gran gama de productos. Los artículos manufacturados con látex presentan una mayor resistencia al envejecimiento, resistencia y tolerancia a los solventes que aquellos productos fabricados directamente de caucho seco. Tal como con los compuestos de caucho seco, la vulcanización del caucho es esencial. Hay dos formas de producir films de látex vulcanizado. Una es curando el látex en estado líquido. El material es entonces denominado látex pre-vulcanizado. El método alternativo es incorporando ingredientes de vulcanización en el látex y calentar y de ese modo curar el film de látex una vez depositado y secado. Este tipo de compuesto es llamado látex con agentes de vulcanización. El látex pre-vulcanizado es fácilmente moldeable y tiene una larga vida de almacenamiento. Habiendo depositado una película de látex en un molde por algún método de moldeo, solo es necesario el secado para obtener un producto útil. El látex con agentes de vulcanización por otro lado tiene una limitada vida útil y el látex depositado en un molde debe ser calentado a alta temperatura para alcanzar la vulcanización luego del secado. Sin embargo es más barato de producir que el caucho pre-vulcanizado y tiene otras importantes ventajas, tal como mejor aceptación de rellenos y mayor resistencia a la tracción y al desgarro.

Proceso
Básicamente, el proceso de moldeo por inmersión es la transferencia de una película de caucho a un molde o formador de forma deseada. Con el proceso de moldeo por inmersión pueden ser producidos pelotas, artículos quirúrgicos, guantes, preservativos, coberturas de plumas fuente, picos de biberones, juguetes, calzado, etc. Los compuestos para moldeo por inmersión están disponibles en varias clases y colores para adaptarse a los requerimientos de manufactura y bienes acabados son decorados de varias formas.

EQUIPOS 
Horno Los hornos deben estar fabricados, en su interior, de un material no corrosivo y deben ser capaces de conservar eficientemente la temperatura de forma homogénea. El rango de temperatura debe estar en el rango de 0 a 80°C para látex pre-vulcanizado o de 0 a 140°C para látex con agentes de vulcanización. Tanto en los hornos de secado como de curado, la circulación de aire caliente es sumamente importante para asegurar los tiempos mínimos del proceso.  

Tanques de inmersión Estos pueden estar fabricados de porcelana, hierro esmaltado, acero inoxidable o PRFV. Por lo general, los tanques presentan dispositivos de control de temperatura y mezcladores que garantizan una temperatura homogénea constante.  

Moldes Los moldes pueden estar fabricados de aluminio, acero inoxidable, metal cromado, porcelana, vidrio o un termoplástico. Todos los moldes deben estar limpios y libres de grasa o ácido antes de ser usados.

Máquinas de inmersión Estas son operadas de forma manual para pequeñas producciones o de forma automáticas para grandes producciones.  

Coagulantes Solución de nitrato de calcio al 20% en metanol Solución de ácido acético o fórmico al 20% en metanol. Puede ser adicionada agua al metanol cuando es requerido, especialmente cuando se utiliza ácido acético, para el ácido fórmico, volúmenes iguales de metanol y agua son mezclados. Esto hace más gruesa la película de látex, pero genera un tiempo mayor de coagulación, de modo que es necesario esperar un tiempo mayor entre la inmersión en el coagulante y la siguiente inmersión en látex.

TÉCNICA
Las técnicas de inmersión varían ligeramente dependiendo del artículo en producción, pero el proceso detallado a continuación es representativo y puede ser aplicado para la producción de artículos tales como catéteres y picos de mamaderas con látex pre-vulcanizado.


1.- Los moldes limpios precalentados son sumergidos lentamente en el látex para prevenir que queden atrapadas burbujas de aire, entonces son retirados lentamente a una velocidad uniforme. Idealmente, los moldes deben ser retirados a una velocidad ligeramente más lenta que aquella a la cual escurre el látex de las paredes del molde.

Inmersión para fabricación de globos de látex

2.- Inversión de los moldes (esto se realiza después de cada inmersión para minimizar la formación de gotas de látex en el extremo inferior del molde) antes del secado. Esto conlleva aproximadamente tres minutos a 60-70°C.

 3.- Los moldes calientes recubiertos con látex son entonces sumergidos en el coagulante y retirados lentamente.

4.- Se deja evaporar el solvente del coagulante antes de la segunda inmersión de los moldes, entonces se lo deja por aproximadamente por 60 segundos en el látex. Luego los moldes son retirados lentamente, invertidos y secados por alrededor de 20 minutos a 60-70°C.

5.- Se repite la inmersión en el coagulante tal como en el punto 3

6.- Se repite la inmersión en el látex tal como en el punto 4.

7.- Si al producto se le realiza un enrollado de su extremo, se debe hacer sobre el látex parcialmente secado, entonces se completa el secado (10 minutos a 60-70°C). la adición de cerca de 20% de un látex no vulcanizado generalmente mejora la adherencia de la película de látex enrollada.

8.- Los artículos en los moldes se sumergen en agua (preferentemente caliente) antes del desmolde para facilitar la operación.

Inmersión en agua caliente de globos de látex

Sistema de expulsión con aire comprimido y rodillos

9.- Los artículos deben ser lixiviados por aproximadamente 20 horas en agua fría conteniendo 0,2% de teepol o stergene (tenso-activos) para remover alguna traza de coagulante, productos químicos auxiliares o encimas de la superficie. La transparencia y la resistencia al agua son también mejoradas mediante este procedimiento.

10.- Luego de la lixiviación, los artículos deben ser secados a 60-70°C hasta volverse transparentes. Esto puede llevar aproximadamente 24 horas. Es esencial que la temperatura de secado no sobrepase los 80°C en un intento de acelerar el secado puesto que se pueden generar quemaduras o decoloración en los productos terminados.

11.- Posteriormente se realiza una inmersión en un baño clorado de una concentración de 168 ppm de cloro de entre tres a cuatro minutos, entonces se lava minuciosamente con agua antes de volver al horno de secado por unos diez minutos a 60-70°C. Esto evita que los artículos se peguen entre sí. Pero preferiblemente, esto también puede lograrse mediante un baño de una emulsión diluida de silicona.

Parámetros del proceso
La capa de látex formada sobre el molde durante la inmersión puede variar de acuerdo a la temperatura y el tiempo de inmersión. Estos parámetros solo pueden ser determinados por la experiencia. El procedimiento y equipo para elaboración de artículos de látex coloreado son básicamente los mismos que para los artículos transparentes.

Agregado de colorante a batea con látex

Para el incremento de la productividad, los túneles de secado y curado continuo son más prácticos que los hornos simples.

Variantes del proceso

Existen tres variantes básicas del moldeo por inmersión.
1.- Inmersión directa o simple sin uso de coagulante entre etapas de inmersión, enrollado de extremo del artículo en el molde (de ser requerido), lavado en agua a 50°C, despegado y desmolde. Este método es conveniente para elementos quirúrgicos y similares.
 2.- Inmersión del molde caliente en un coagulante de una sal de calcio, evaporación del solvente del coagulante, siguiente inmersión en látex y secado, enrollado del extremo (si se requiere), lavado en agua a 50°C, secado, despegado y desmolde. Este método permite espesores un poco mayores que el método 1. Es muy conveniente para la fabricación de pelotas.
3.- Inmersión de los moldes en látex, secado, inmersión en un coagulante, evaporación del solvente del coagulante, inmersión en látex, enrollado del extremo (si es requerido), despegado y luego desmolde. Este método proporciona espesores de la película de látex de mayor calidad y es utilizado para la fabricación de guantes, pelotas de alta calidad, etc. Para cualquiera de los métodos, los principios aplicados son los mismos. Las inmersiones deben realizarse de forma lenta y constante, los moldes deben invertirse luego de cada inmersión y siempre deben ser calentados y estar libres de grasa, suciedad y ácido. Los hornos deben estar en una temperatura de entre 60 y 70°C o mayor en el caso del uso de látex con agentes de vulcanización

El enrollado del extremo del artículo (formación del anillo), tal el caso de los globos o preservativos, se puede realizar en forma manual o automática con cepillos giratorios.

Formación del anillo por enrollado (globos)

Operaciones posteriores pueden involucrar, mecanizado (cortado, perforado), enrollado, impresión, pintado, etc. Por ejemplo, el agujero de los picos de mamaderas se realiza con un punzón de platino caliente.

Ejemplos de piezas terminadas (globos) obtenidas mediante el proceso de inmersión

Para conocer un poco más del proceso de inmersión ver...Fabricación de preservativos

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Referencias: Dunlop latices for dipping & moulding