Inmersión (plastisol)

Introducción
Un plastisol es una suspensión de partículas de PVC en un plastificante, fluye como un líquido y se puede verter en un molde calentado. Cuando se calienta a unos 177°C, el plástico y el plastificante se disuelven mutuamente. Al enfriar el molde por debajo de 60ºC, se consigue un producto flexible, permanentemente plastificado. Es de color blanco pero puede colorearse.
Este compuesto, bajo la acción del calor cambia su comportamiento mecánico notándose un aumento en la viscosidad a temperaturas mayores a los 43°C y deja su estado líquido inicial para pasar a un estado sólido al curarlo a una temperatura mínima de 160°C y con los aditivos adecuados puede ser sometido a temperaturas mayores a 230°C para disminuir el tiempo de curado… (Seguir leyendo)

PROCESO
Fabricación del molde
En la mayoría de los casos los moldes están confeccionados de metal (aluminio, hierro, acero inoxidable, etc.), aunque se puede utilizar también otros materiales como vidrio, ceramica, etc. Estos pueden ser moldeados por moldeo por fundición o mecanizado (fresado, torneado, etc.), incluso en ocasiones por ambos. En el diseño del molde se consideraran contracciones y dilataciones tanto del molde como del plástico por la acción del calor. A continuación se observa la obtención de un molde (herramienta) en aluminio por fresado.

Mecanizado del molde (fresadora)

Bloque de aluminio (izquierda) y molde terminado (derecha)

Carga de la máquina
Se cargan manualmente el o los moldes en los bastidores o mediante el uso de grúas de tratarse de moldes de elevado peso.

Piezas a recubrir (alambres) cargados en el bastidor

Operaciones previas
En el caso de recubrimientos, las piezas se deben limpiar químicamente para eliminar los contaminantes. Esto se traduce en una mayor adhesión de imprimación, así como en una mayor resistencia a la corrosión posterior.
Los baños de inmersión son acondicionados en lo que se refiere a temperatura y homogeneidad del plastisol. Al plastisol se le agregan pigmentos y colorantes con agitación constante a fin de asegurar la dispersión de los pigmentos y evitar la aparición de geles. Una agitación excesiva puede provocar la generación de burbujas. Una agitación pobre puede traer como resultado una mala homogeneidad del plastisol

Precalentamiento
Los moldes deben estar en el horno de precalentamiento el tiempo suficiente para absorber el calor adecuado para el proceso de inmersión. Esto es en gran parte determinado por la práctica y se lleva a cabo dependiendo de los requisitos de espesor de plastisol, material del molde (tipo de aleación), las características del horno de calefacción, y el número de estaciones de precalentamiento. En moldes de gran tamaño, esta parte del proceso puede significar la mayor parte del tiempo de todo el proceso y en última instancia, el tiempo del ciclo total. Esto se supera añadiendo más secciones de precalentamiento cuando se sabe que piezas grandes y pesadas serán procesadas.
La mayoría de los plastisoles requieren un mínimo de 160°C. Además, considerar que algunos lubricantes del molde se pueden quemar a temperaturas superiores a 260ºC
A pesar de las temperaturas del horno fácilmente puede superar los 290°C, esto no garantiza que la temperatura del molde llegue a ese punto. La transferencia de calor del horno, el material, la masa del molde y el tiempo de residencia en el horno, son todos factores a considerar.

Tiempo, temperatura y velocidad
En el instante en que las piezas o herramientas precalentadas o herramientas abandonan la última sección de precalentamiento comienzan a enfriarse. La tasa de enfriamiento depende de la aleación constitutiva de las herramientas o pieza y las condiciones ambientales como la temperatura, corrientes de aire y la humedad.
El traslado rápido hacia la estación de inmersión es clave para que las piezas y herramientas precalentadas no pierdan el exceso de calor. Sistemas de rápido desplazamiento se deben utilizar para conseguir las piezas alcancen las estaciones de baño lo más rápido posible
En los sistemas en que requiere dos baños de inmersión, el calor latente de la herramienta debe ser suficiente, no sólo para la primera capa de gel, sino también para aplicar la segunda capa de gel. Es por eso que las partes más pequeñas que requieren de múltiples inmersiones deben ser procesadas en una máquina diseñada con capacidades de recalentamiento entre las estaciones de inmersión.
La velocidad en la que las piezas o herramientas se sumergen en el plastisol en general, debe llevarse a cabo tan pronto como sea posible sin atrapamiento de aire en lugares no deseados pero sin perturbar la superficie líquida de plastisol en exceso. Se debe regular el perfil de inmersión para acelerar y frenar las velocidades para ayudar a controlar estos factores, así como para el control de goteos

Inmersión
Las molduras consistentes se basan en el control de movimiento preciso del sistema de inmersión, aunque los sistemas manuales de inmersión pueden ser menos costosos se utilizan cuando la longitud de inmersión y las tolerancias de espesor de pared son tolerables.
Existen sistemas de inmersión con tanques de inmersión móviles conducidos por servomotor, lo que permite programar diferentes velocidades de inmersión y extracción dependiendo de las necesidades. Esto permite un cierto control de las paredes cónicas y goteos
El movimiento constante a bajas velocidades (tan bajo como de una pulgada por minuto) se logra mediante servomotores de precisión. Las vibraciones, perturbaciones y el más ligero movimiento pueden hacer que aparezcan líneas visuales en la moldura (sobre todo en las partes transparentes)
El control de nivel de plastisol, agitación y control de la temperatura es muy importante cuando se están procesando molduras de bajas tolerancias

Inmersión de los moldes en plastisol

Curado
Las piezas o herramientas deben estar en el horno de curado lo suficiente como para curar adecuadamente el polímero. Los requisitos de tiempo y temperatura son a veces determinados por ensayo y error y dependerán del espesor de polímero, material del molde o pieza (aleación), las características del horno de calefacción y el número de estaciones de curado. En moldes de gran tamaño o con recubrimientos de piezas pesadas, esta parte del proceso puede ser el que exige el mayor tiempo de todo el proceso y en última instancia, el tiempo de ciclo total. Esto se supera añadiendo más secciones curado en el diseño de la máquina cuando se conoce que una pieza de gran tamaño será procesada.
La mayoría de plastisoles requieren un mínimo de 320 a 350°F o más para curar. Esto varía con las diferentes formulaciones. La calefacción con circulación de aire envolvente es la clave para curar de manera uniforme todo el rack de piezas o herramientas
La selección del elemento calefactor es fundamental. Puede suceder que se cure más en una punta de la moldura (el más cercano a la fuente de calor), mientras que la curación de la parte superior de la moldura no ocurra.
Durante el curado de las piezas también pueden ocurrir que el plastisol se convierta en demasiado líquido y comience a gotear sobre las fuentes de calor y encender.
El curado adecuado suele ser verificado mediante inspección visual y pruebas de desgarro

Enfriamiento
Hay básicamente tres maneras de enfriar las piezas que han sido moldeados o recubiertos por inmersión: por aire a presión, por aire ambiente, y por agua
La refrigeración por agua es el medio más eficaz y el más comúnmente utilizado. Las piezas calientes que salen del horno son introducidas en un baño de agua (bateas de enfriamiento).
La refrigeración de aire forzado se logra generalmente por el funcionamiento de ventiladores controlados por un circuito cronometrado. Los programas de operación del ventilador detienen los ventiladores antes de enfriar las piezas demasiado. La refrigeración en exceso puede hacer que la pieza sea difícil de quitar del molde. Un bajo enfriamiento puede causar que la pieza se distorsione al ser desmoldada.
El proceso de enfriamiento también puede ser un "cuello de botella" de la operación en el tratamiento de piezas grandes, recubrimientos de gran grosor o piezas de doble inmersión. El revestimiento de plastisol, en realidad, aísla la herramienta o molde y mantiene el calor en el metal por más tiempo. Las piezas más gruesas o de dos capas (especialmente cuando se utilizan materiales espumados) aumentan las propiedades de aislamiento por lo que es más difícil para enfriarlas. En este caso, más de una estación de enfriamiento pueden ser incorporados en el diseño de la máquina de inmersión cuando se sabe que este tipo de proceso es necesario

Enfriamiento por inmersión en agua

Expulsión (moldes) o descarga (revestimientos)
En los sistemas automatizados, manuales o semiautomáticos, la expulsión se puede hacer mediante la acción de aire comprimido, a través de una boquilla de aire especial, dirigido a un área clave de la moldura (por lo general a la línea de inmersión) después de haber sido parcialmente enfriado.
El desmoldado también puede efectuarse mediante la acción de rodillos de cepillos que no dañen la superficie de la pieza o por la acción combinada de aire comprimido y rodillos de expulsión.
Las piezas son generalmente expulsadas hacia una tolva entonces, manualmente o por cinta transportadora, se traslada a un enfriamiento secundario y envasado.
Medidas de control de calidad e inspecciones deben realizarse después de que las piezas se hayan enfriado ya que algunos cambios dimensionales pueden ocurrir con el pasar de las horas.
Las piezas moldeadas se deben enfriar por completo antes de su envasado para evitar la adherencia entre sí y estropear otras molduras
Las piezas recubiertas generalmente son sacadas manualmente de las perchas del bastidor, después de ser enfriados por agua. Nuevas tecnologías permiten retirar las piezas mediante un robot, para eliminación de algún tipo de trabajo pesado y mejorar la seguridad, además de agilizar el proceso.

Ejemplo de pieza terminada (protector de herramienta) obtenida mediante proceso de inmersión

Operaciones posteriores pueden involucrar, mecanizado (cortado, perforado), enrollado, impresión, pintado, etc.

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INMERSION

 
Fuentes:
http://www.piper-plastics.com
http://www.uptechnology.com