Moldeo por Vaciado

 

Se aplica este tipo de moldeo a gomas liquidas como, por ejemplo, gomas de silicona, gomas de poliisopreno, gomas de polisulfuro y gomas de poliuretano.

Moldes

En este tipo de moldeo existe necesariamente un molde, con la forma (total o parcial) del artefacto a producir, en donde se vacía el polímero líquido. Pero, los moldes pueden presentar varios tipos de concepción:

  • Vaciado abierto (open casting): la versión más sencilla (que vamos a presentar como ejemplo);
  • Vaciado centrifugo (centrifugal molding): moldes en los cuales se utiliza la fuerza centrífuga, para el recubrimiento interior de tubos, por ejemplo;
  • Vaciado bajo vacío (vacuum casting): molde en los cual se utiliza vacío para le remoción del aire en el l goma liquida;
  • Vaciado en molde de compresión (casting/compression mold): necesita de prensa con platinas calientes, para la cura o vulcanizado de la goma líquida;
  • Vaciado en molde de transferencia (transfer molding): necesita de prensa con platinas calientes, para cura o vulcanizado de la goma liquida;

En la versión más sencilla del molde (molde para vaciado abierto), después del molde lleno de goma liquida de caucho se coloca, por lo general, en una estufa, en donde se realiza la cura o vulcanizado (por un cierto periodo de tiempo, a determinada temperatura). Tiempo y temperatura son funciones del tipo de goma. Cuando el molde sea de compresión o de transferencia, la vulcanización es efectuada en prensa.

Tipos de Gomas

Los tipos de gomas liquidas más utilizados son, sin duda alguna, las gomas de silicona y los cauchos de poliuretano. Se conoce bien la utilización de gomas de silicona liquida en la ejecución de moldes para la reproducción de variados tipos de objectos; algunos de estos tipos de caucho se vulcanizan a la temperatura ambiente (ejemplo del caso de las gomas de silicona del tipo RTV – Room Temperature Vulcanization). En algunas de estas aplicaciones se exige una buena resistencia al calor (reproducción de objetos en aleaciones metálicas de baja temperatura de fusión).

Los cauchos de poliuretano son, sobre todo, utilizados en el fabrico de ruedas y otros tipos de artefactos para variados tipos de aplicaciones (carritos, carretillas, patinetas, patines, componentes de la industria textil y metalúrgica). Son, por lo general, aplicaciones donde se exige una excelente resistencia a la abrasión. El proceso de cura puede pasarse en caliente, pero también existen tipos de caucho de poliuretano cuyo proceso de cura ocurre a la temperatura ambiente.

 

         Observación:

Ustedes lo tienen claro que, en el caso de gomas de silicona, ocurre, en realidad, un proceso de vulcanizado, en el que intervienen peróxidos orgánicos, con formación de conexiones C-C.

Pero, en el caso de cauchos de poliuretano no ocurre un verdadero proceso de vulcanización, con la formación de conexiones de ningún tipo entre cadenas poliméricas ya existentes. Lo que ocurre es que, de una reacción de un diisocianato o de un poliisocianato (con grupos terminales reactivos NCO), con un poliol (con grupos terminales reactivos OH), resulta la formación de un polímero cuyas cadenas moleculares son relativamente cortas. En la continuación del proceso de polimerización, las cadenas moleculares crecen por un proceso de extensión de cadenas; lo agentes de cura que se utilizan no hacen más de promocionar la extensión de las cadenas y, sobre todo, por creación de ramificaciones (branching), no interviniendo ni haciendo parte de la estructura del polímero final obtenido. También algunas sustancias designadas por catalizadores no hacen más que acelerar la cinética de este proceso de extensión de cadenas moleculares, de la misma manera no interviniendo ni haciendo parte de la estructura.

 

Gomas de Silicona Liquida (LSR – Liquid Silicone Rubber)

Las gomas liquidas de silicona (sistema de dos componentes) que vulcanizan, por mecanismos de adicción o de condensación, a la temperatura ambiente. Se puede reducir el tiempo de vulcanización subiendo la temperatura (pero no más de 80°C), para gomas que vulcanizan por condensación).

La utilización de este tipo de gomas implica la existencia de una unidad para dosificación y mezcla (ver Figura 51). El tiempo de vida (pot life) es variable con el tipo de silicona; puede variar entre 30 minutos y 6 horas. El valor de la contracción es de 0,2 a 2%, para gomas que vulcanizan por un mecanismo de condensación, y de 0,1% para gomas que vulcanizan por un mecanismo de adición.

Para las gomas de silicona (de componente único) que vulcanizan a la temperatura ambiente, la vulcanización ocurre por un mecanismo de condensación. La humedad atmosférica impacta mucho el proceso de vulcanización que puede tener la duración de 1 a 12 días y que es variable con el espesor del caucho a vulcanizar. El tiempo de vulcanización se puede encortar, por elevación progresiva de la temperatura, hasta un máximo de 200°C.

Para las gomas de silicona (de componente único) que vulcanizan a temperaturas elevadas, la vulcanización ocurre por un mecanismo de condensación.

Algunos tipos de gomas de silicona requieren una post-vulcanización, que tarda alrededor de 4 horas a 100°C.

Como hay una grande variedad de estes tipos de gomas disponibles en el mercado, se recomienda la consulta de la literatura técnica y de instrucciones de uso por parte del fabricante, para una correcta utilización de este tipo de materiales.

 

Cauchos Líquidos de Poliuretano (ULR – Urethane Liquid Rubber)

Los cauchos de poliuretano pueden ser del tipo de componente único o bicomponente. En el primero caso, y una vez que no hay necesidad de añadir componentes, el caucho se vacía, previamente calentado, de manera a reducir su viscosidad y así rellenar con facilidad todas las cavidades del molde. El vaciado se debe efectuar despacio y uniforme, para no causar arrastrado de aire.

En el caso de cauchos tipo bicomponente, se dosifican correctamente las cantidades estequiométricas de los dos componentes, así como el agente de cura y los otros adictivos que de seguida se mezclan en equipos mezcladores especiales. La cantidad preparada va a tener un determinado tiempo de vida (pot life) y se debe consumir dentro de ese tiempo límite para no mermar el material. Este tiempo de vida depende del tipo de componentes y agentes de cura, representa el espacio de tiempo transcurrido entre la mezcla de los ingredientes y el momento en el cual la viscosidad se eleva a punto de impedir su vaciado. Este tiempo de vida puede variar entre algunos segundos a algunas horas. Normalmente en la parte final del proceso de mezcla existe una fase de desgasificación, para eliminar todo el aire que se incorporó, el cual iba a causar porosidad, o sea, artefactos de mala calidad.

Por lo general un caucho de poliuretano del tipo mono componente se calienta, uniformemente, alrededor de 70°C y, entonces, se vacía en el molde, el cual debe estar calentado a una temperatura idéntica. De esta manera, el caucho liquido fluirá mejor en el molde. El vaciado se debe efectuar de manera uniforme y lenta, de manera a o provocar la perturbación del material para no arrastrar algún aire hacia su interior. Por lo demás, el caucho es algo viscoso y fluirá sin problemas.

Después de realizado el vaciado, el molde se coloca en un horno, mantenido alrededor de 135°C, para que ocurra la extensión de la cadena polimérica y alguna reticulación, inducida por el agente curativo utilizado (substancias que contienen grupos hidroxilo o amina, en las extremidades de su molécula). El tiempo de cura depende de las dimensiones del artefacto, pero puede va a estar entre los 3 a 5 minutos (para una rueda o patín) y alrededor de 20 a 30 minutos, para una rueda de montacargas.

Posteriormente se debe efectuar un poscurado, a una temperatura del orden de los 100°C, durante varias horas (también depende de las dimensiones del artefacto), pero que varía entre 8 y 16 horas.

En la Figura 60 se presentan dos ejemplos típicos de artefactos obtenidos por este proceso.

Figura 60 – Artefactos en poliuretano vaciado

 

En el ejemplo enseñado en la Figura 61, de moldeo por vaciado en molde abierto, después del poscurado, se somete el artefacto a una operación de acabado, por maquinado en torno mecánico, para rectificación del lado de la rueda que no tiene la forma deseada (igual al lado moldeado).

 Figura 61 – Producción de artefactos por vaciado

 

En vista de la gran variedad de cauchos de este tipo disponibles en el mercado, se recomienda consultar la literatura técnica y las instrucciones de uso de su fabricante, para una correcta utilización de este tipo de materiales.