Versatilidad en moldeo por inyección de caucho de silicona líquida

Actualmente, el moldeo por inyección de caucho de silicona líquido (LSR en inglés) ha aumentado su importancia dentro del mercado.

---

Actualmente el moldeo por inyección de caucho de silicona líquido (LSR en inglés) ha aumentado en importancia dentro del mercado gracias a la creciente demanda de mejores propiedades para piezas de caucho terminadas. Además, sus altos niveles de automatización y productividad lo hacen atractivo. Dependiendo del catalizador y de la sección transversal del componente moldeado, el tiempo de ciclo puede ir desde 30 segundos hasta 3 minutos.

La capacidad del LSR para fluir simplifica el diseño de herramientas, lo que permite bajar los costos. Su baja viscosidad también permite que el material fluya a través de la cavidad del molde de manera rápida y lo llene completamente. Esto da la posibilidad de moldear piezas aún si su perímetro tiene formas complicadas, como varias vueltas y distintos radios.

El moldeo por inyección de LSR también permite obtener de manera consistente dimensiones de cortes transversales de la pieza con tolerancias muy estrechas, por ejemplo diámetros de hasta 0.76 mm. Por eso, este material es un buen candidato para sellos o juntas en sistemas de comunicación portátiles, sistemas de adquisición de datos y sistemas electrónicos que estén expuestos a condiciones ambientales exigentes. Así mismo, el LSR no tiene volátiles ni plastificantes que migren.

El mejor desempeño en propiedades y los tiempos cortos de curado del LSR lo convierten en una buena elección para piezas pequeñas moldeadas. A diferencia de la mayoría de elastómeros termoplásticos, el LSR conserva su flexibilidad y elasticidad por debajo de -60 ºC y mantiene sus propiedades hasta 232 ºC, tiene resistencia a condiciones ambientales y resistencia UV. Gracias a los beneficios económicos del proceso de inyección líquida de LSR, sus aplicaciones se han extendido a diversas áreas, como diafragmas, válvulas, aisladores, fuelles, ojales, sellos al ambiente en electrónicos (comunicaciones y medición), sujetacables en equipos eléctricos/electrónicos, aisladores de choques, juntas en equipos de laboratorio y de diagnóstico médico, entre muchos otros.

Todo lo que tiene que saber sobre el moldeo por inyección

El proceso

Gracias a su baja viscosidad, los LSR pueden ser bombeados a través de tuberías hacia el proceso de vulcanización. Los componentes (colorantes, catalizadores, LSR, aditivos, etc.) se hacen pasar por un mezclador estático mediante bombas dosificadoras. Luego de mezclarse bien, el material pasa a la sección de dosificación fría de la máquina de inyección.

Desde la sección de dosificación de la máquina de inyección, el material compuesto se pasa por un sistema de colada fría a una cavidad caliente donde se hace la vulcanización. El sistema frío evita las pérdidas de material en la alimentación, lo que implica producciones con casi cero desperdicios, elimina hacer recortes a las piezas terminadas y logra ahorros significativos en costos de material.

La creciente tendencia hacia aplicaciones de LSR se demuestra en las exhibiciones y presentaciones que distintos fabricantes de maquinaria para inyección han realizado en los últimos meses.

Rapidez, inclusive con dos componentes

Dymotek, especialista en producción de piezas de LSR y termoplásticos, acudió a la maquinaria de Arburg para la producción de un ensamblaje de bomba para fluidos calientes, para uso en cafeteras, con un sello integrado. En NPE, la compañía alemana Arburg, demostró en funcionamiento la máquina eléctrica de dos componentes Allrounder 570 A para fabricar esta pieza de dos componentes.

Con fuerza de cierre de 2000 kN, la máquina se equipó con dos unidades de inyección de tamaño 170. Para  cumplir con los requerimientos de producto tales como hermeticidad al agua, resistencia a la corrosión y a las temperaturas extremas se escogió LSR para la geometría de la bomba así como para los sellos. El peso de la pieza moldeada era de 14,46 gramos y el tiempo de ciclo fue de 45 segundos.

La Allrounder se equipó con un sistema robótico vertical Multilift V que retira las piezas moldeadas de la unidad de desmolde y las transfiere a una estación de ensamblaje y prueba de funcionalidad. El termoplástico se inyecta desde la parte de atrás de la máquina, mientras que el LSR se inyecta de manera convencional a través de la platina fija.

La unidad de inyección para procesar el LSR contaba con control de temperatura del líquido y estaba equipada con un tornillo especial de mezcla y transporte del LSR y una válvula anti-retorno de disco. Un total de 21 circuitos de regulación de calentamiento aseguraron un calentamiento del molde óptimo, 15 de estos estaban en la platina fija y 6 en la platina móvil. Ocho circuitos de enfriamiento estaban disponibles para la operación del sistema de colada fría.

En la primera operación, cuatro piezas de termoplástico Ultem pre-moldeadas se produjeron de manera simultánea en la mitad inferior de un molde de 4+4 cavidades y luego se irradiaron para asegurar una mejor adhesión de la silicona. Luego de rotar el molde, las áreas de silicona (bomba y sello) se moldearon sobre el termoplástico a través de dos válvulas por cavidad en la segunda estación.

Luego de que el proceso de moldeo termina, las cuatro bombas desechables se retiran con la unidad de desmolde. Se transfieren las cuatro partes terminadas al sistema robótico Multilift V, equipado con cuatro agarradores. Este sistema gira 180º las piezas moldeadas y las lleva a la estación de ensamblaje. Aquí las boquillas, moldeadas separadamente y suplidas por un sistema de alimentación, se insertan a la bomba de silicona desde abajo.

En la siguiente operación, los ensambles completos se prueban con ensayo de caída de presión para asegurar que no hay fugas. Se debe mantener una presión específica por dos segundos. Si las piezas terminadas cumplen con el rango de tolerancia son transportadas para ser enfriadas y empacadas.

El desafío especial en términos de máquina y molde en aplicaciones de dos componentes con termoplástico y LSR consiste principalmente en la separación efectiva de las zonas calientes y frías dentro del molde. En el molde de 4+4 cavidades, el área inferior con el sistema de colada caliente sirve para producir las piezas pre-moldeadas de termoplástico Ultem y el área superior con el sistema de colada fría se usa para producir la bomba y el sello, sin desperdiciar LSR. Otra característica especial es que la válvula hidráulica de cierre tipo aguja está ubicada en el molde.

En otra aplicación, Arburg logró un tiempo total de ciclo de 10,6 segundos para 128 O-rings de LSR. Esto fue posible gracias a la combinación de una máquina eléctrica Allrounder 470 A rápida y de alta precisión con una fuerza de cierre de 1000 kN y una unidad de inyección tamaño 170, así como un dispositivo de desmolde servo-eléctrico. Los O-rings hechos de LSR tenían un peso por pieza de 0,12 gramos, diámetro interno de 8,5 mm y un ancho de cuerda de 2 mm. Cada anillo se inyectó directamente a través de boquillas de colada caliente en una forma optimizada para reducir el desperdicio de material.

Proveedores destacados en maquinaria para moldeo por inyección

El dispositivo de desmolde servo-eléctrico de accionamiento directo se adaptó especialmente para usarse durante la producción de moldeo por inyección de LSR. Como los movimientos son actuados por servo-motores, en particular los movimientos de extensión y retracción se desempeñan de manera reproducible, rápida, con tiempos de intervención cortos y eficiente en energía. Gracias a la programación individual de las condiciones de arranque/parada, junto con los movimientos del molde, el tiempo de ciclo fue mínimo.

Según Arburg, éste dispositivo de desmolde es apropiado para aplicaciones muy dinámicas como la producción de artículos de tecnología médica y aplicaciones de cuarto limpio. Dependiendo de la aplicación el sistema de desmolde, se puede equipar de manera flexible con una unidad de eyección o agarradores específicos o módulos de succión.

LSR en molde de 16 cavidades

Engel introdujo en NPE 2009 una aplicación de moldeo por inyección de LSR en la máquina eléctrica e-max 200/110 US. La aplicación consistía en protectores de silicona producidos en un molde de 16 cavidades. El molde fue suministrado por GW Silicones.

Engel ha trabajado en inyección de LSR por más de veinte años y fue el primero en introducir este tipo de aplicaciones en máquinas totalmente eléctricas. Las máquinas totalmente eléctricas e-max de Engel cuentan con controlador del servo-actuador para todos los movimientos, lo que implica que no se requiere de dispositivos hidráulicos para los movimientos del carro y del eyector.

“El servo-actuador en la unidad de inyección e-max ofrece un control de velocidad y de posición de cambio preciso y repetible,” dijo Steve Broadbent, ingeniero del proyecto LSR. “Sobre el carro de inyección se gana control preciso del recorrido y velocidad de la boquilla, así como de la fuerza de contacto. Y sobre los recorridos del eyector, el servo-actuador ofrece el control preciso de velocidad, presión y posición necesario para el desmolde de piezas delicadas de silicona”, agregó.

El recorrido más largo de la palanca de cierre ofrece un control preciso de posición para venteo y aplicaciones de acuñado en LSR. Adicionalmente, el transductor de deformación de la barra de amarre ofrece una lectura real de la presión de cierre así como un control de la presión en lazo cerrado. El control para LSR incluye supervisión de vacío, control de compuerta de válvula neumática, interfaz para un dispositivo de desmolde programable, zonas de calentamiento del molde con optimización y válvulas de aire programables.

Engel realizó un simposio técnico con lo último en tecnologías y tendencias en LSR en noviembre de 2009 en el Centro Técnico de la compañía en York, Pensilvania, Estados Unidos. El simposio contó con presentaciones de especialistas en la tecnología de LSR y de representantes de compañías líderes en el área. Se trataron temas como mercados para LSR, siliconas antimicrobiales, técnicas de dosificación y materiales para dosificación en tercera corriente, entre otros.

Procesos limpios en ciclos cortos

Krauss Maffei cuenta con el sistema SilcoSet, adaptado de manera óptima para procesar LSR. El proceso SilcoSet puede trabajar en máquinas de moldeo por inyección de las series CX y EX, que se caracterizan por los cortos tiempos de ciclo, procesamiento económico y por cumplir con altos criterios de limpieza, lo que las hace apropiadas para producciones en cuarto limpio. En este sistema, las bombas de pistón operan a presiones de hasta 300 bar y bombean los componentes hacia la unidad de mezclado.

Allí, los componentes se mezclan de manera intensiva en el mezclador estático y se añade el pigmento según la necesidad. Luego se pasa a la unidad de inyección, donde un tornillo especialmente diseñado asegura la homogeneidad. El tornillo, el barril, las boquillas y la válvula anti-retorno son diseñados para ajustarse a la viscosidad y propiedades del LSR para asegurar la consistencia en la cantidad de material por disparo.

Finalmente para destacar, el Grupo Wittman realizará en abril 28 y 29 de 2010 el evento “Competence Days” en su sede principal en Kottingbrunn, donde presentará sus últimos adelantos. Allí, los clientes y personas interesadas podrán adquirir información, en presentaciones y exhibiciones, acerca de las novedades y tendencias actuales en tecnología de inyección antes de la feria K 2010. Habrá más de 70 exhibiciones en áreas como empaque, multi-componentes, tecnología de LSR y micro espumado, entre otros.

¿Qué son y cómo funcionan las inyectoras de plástico?