Ángel Fernández1,2, Mª Elvira Luque2 y Manuel Muniesa1
1. TIIP, Área de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Zaragoza
2. Centro Tecnológico Fundación aiTIIP
Los procesos de espumado permiten obtener componentes en materiales termoplásticos en los que la densidad aparente es inferior a la densidad de la materia “sólida”. Esta tecnología de inyección asistida con fluidos supercríticos permite obtener una estructura de material tipo sándwich en la cual las superficies exteriores de los especímenes inyectados están formadas por material sólido y el núcleo de éstos está formado por una estructura espumada.
Cuando los fluidos supercríticos son añadidos al termoplástico fundido dentro de la cámara de plastificación, se consigue tras el proceso de inyección, un espumado en el que el tamaño de las celdas es inferior a las 100 micras. Esta es la tecnología MuCell.
Los parámetros que se han variado para determinar la influencia que las condiciones de transformación tienen sobre las propiedades finales del material plástico cuando se realiza un espumado microcelular, han sido la contrapresión de plastificación y la temperatura de fundido, así como el % de N2.
Tras analizar las probetas del material microespumado y compararlas con las del material virgen, se puede afirmar que la aplicación del proceso de microespumado, cumplimentando el llenado volumétrico de la pieza y suprimiendo únicamente la fase de compactación permite alcanzar un aligeramento próximo al 15% en el caso de polipropilenos con un 20% de talco, mientras que la reducción del módulo elástico a flexión apenas llega al 9%.
Esto se debe a que la estructura microcelular se ha desarrollado en el núcleo de la pieza principalmente y tan apenas se ha formado en las zonas próximas a la superficie. Por tanto, se ha obtenido una estructura sándwich en la cual el material sólido, es decir, no espumado, se sitúa en la zona más solicitada de la sección resistente del componente, es decir, la periférica.
Cuando se desea una reducción de peso superior, es necesario introducir menos plástico, siendo el propio proceso de espumado el que finalice el llenado y realice la compactación. En estas condiciones, la reducción de peso es menor que la reducción de módulo elástico a flexión, disminuyéndose así esta propiedad mecánica y descompensando las ventajas obtenidas para aligeramientos menores, como muestra la gráfica siguiente.
Se puede concluir que el proceso de inyección de plásticos asistido con fluidos supercríticos permite reducir deformaciones, aligerar el peso del producto final manteniendo gran parte de las propiedades mecánicas y disminuir parámetros como la presión de inyección, la fuerza de cierre y el tiempo de ciclo.