En este artículo, analizaremos en profundidad qué es el moldeo por inyección reactiva, los diferentes tipos de esta tecnología de fabricación, los materiales utilizados y sus ventajas y desventajas . Profundicemos en los detalles del moldeo por inyección reactiva.
¿Qué es el moldeo por inyección de reacción?
El moldeo por inyección reactiva es un proceso de producción en el que se mezclan polímeros termoendurecibles de baja viscosidad, se bombean a un molde y se dejan curar, adquiriendo la forma que dicta el interior del molde. A diferencia del moldeo por inyección convencional, donde las piezas moldeadas solo necesitan enfriarse para mantener su forma, las piezas obtenidas mediante moldeo por inyección reactiva requieren tiempo de curado para que su forma se fije.
Al iniciar el proceso RIM, dos componentes líquidos se mezclan completamente a alta presión antes de ser inyectados en la cavidad del molde a baja presión. Esta baja presión de inyección es importante para este proceso, ya que permite utilizar herramientas menos costosas en comparación con el moldeo por inyección convencional.
En el moldeo por inyección de plástico , el material plástico simplemente se enfría dentro del molde . Sin embargo, en el moldeo por inyección reactiva (RIM), se produce una reacción química entre los diferentes componentes del molde para formar la pieza final. Esta reacción tiene lugar rápidamente, y los tiempos de ciclo para el moldeo por inyección reactiva pueden ser inferiores a 60 segundos.
2 tipos de moldeo por inyección de reacción
Una de las ventajas más citadas del proceso de moldeo por inyección reactiva es el alto grado de flexibilidad de diseño que permite alcanzar. Las propiedades de las piezas, como la flexibilidad y la resistencia, pueden controlarse considerablemente.
Un factor que lo hace posible es la disponibilidad de diferentes tipos de procesos RIM.
Moldeo por inyección de reacción estructural (SRIM)
El moldeo por inyección de reacción estructural (SRIM) es un tipo de RIM que se utiliza para fabricar piezas con mayor rigidez. Esto se logra reforzando las piezas con diversas fibras. A diferencia de otros tipos de RIM, las fibras utilizadas en SRIM tienen la siguiente forma:
- Esteras
- mallas
- Preformas
Los refuerzos se colocan dentro de los moldes antes de inyectar el polímero líquido. Las piezas fabricadas mediante moldeo por inyección de reacción estructural se utilizan en diversas industrias, como la médica , la automotriz y la aeroespacial.
Entre las piezas fabricadas con esta tecnología se incluyen estantes, paneles y puertas, donde la rigidez es una característica importante.
Para obtener los mejores resultados, la malla o las esteras utilizadas en SRIM deben estar completamente saturadas. Por lo tanto, se prefieren los polímeros líquidos de muy baja viscosidad en este proceso, ya que fluyen mejor dentro del molde.
Moldeo por inyección de reacción reforzada (RRIM)
El moldeo por inyección de reacción reforzada (RIM) es una variante del RIM que se utiliza para fabricar piezas mucho más grandes. Está ganando popularidad en la industria del transporte gracias a su capacidad para producir piezas duraderas y ligeras.
Al igual que el SRIM, el RRIM implica la adición de fibras de refuerzo a la pieza moldeada. Sin embargo, existen algunas diferencias notables, entre ellas:
- Las fibras utilizadas en el proceso RRIM son fibras de hebra corta. Las fibras se cortan o muelen previamente.
- Las fibras y el polímero líquido se mezclan antes de inyectarse en el molde.
Las fibras de vidrio son los agentes de refuerzo convencionales , pero el uso de fibras de carbono está empezando a generalizarse.
Las piezas fabricadas mediante RRIM son mucho más resistentes y tienen mayor resistencia al impacto en comparación con las fabricadas mediante el proceso RIM convencional. Esto lo convierte en un proceso idóneo para la fabricación de piezas como paneles de carrocería, que son resistentes a la deformación y al desgaste.
En comparación con procesos como el moldeo por compresión , las piezas RRIM no se contraen tanto al retirarlas de sus moldes. Además, experimentan una menor dilatación térmica a temperaturas extremas.
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Componentes y materiales utilizados en RIM
El moldeo por inyección reactiva permite obtener piezas con una amplia gama de propiedades. Esto se debe a los diferentes tipos de materias primas y aditivos compatibles con este proceso.
El poliuretano es el material que se asocia más comúnmente con el proceso RIM, pero las piezas fabricadas con poliureas, poliamidas, silicona y otros materiales también pueden procesarse mediante este proceso.
Tipos de materiales asociados con RIM
Dependiendo de la formulación del polímero termoestable líquido , el proceso de moldeo por inyección reactiva puede producir piezas fabricadas con los siguientes materiales:
- Espumas estructurales: Estructural espumas de poliuretano Son ligeros, rígidos y duraderos. Estos materiales tienen una estructura celular que se logra mediante agentes de soplado. Las espumas estructurales se pueden moldear en una amplia gama de formas e incluso se utilizan en lugar de algunas piezas moldeadas por inyección. Estas espumas se utilizan para carcasas rígidas proteger dispositivos médicos y electrónicos.
- Poliuretanos elastoméricosEsta clase de poliuretanos es muy flexible, además de tener una resistencia superior al impacto, la abrasión y la corrosión. Estos materiales son populares para aplicaciones militares, entre otros, pudiendo también ser pintados o pigmentados.
- Espumas FlexiblesEstas espumas elastoméricas son significativamente más densas, pero conservan su flexibilidad. Dependiendo de los datos de entrada, la superficie del material puede tener o no un acabado superficial. Este acabado superficial hace que las piezas... Más fácil de limpiar y más duradero. Estos materiales se utilizan para dispositivos médicos, productos para bebés, etc.
- Espumas rígidasEstos materiales similares al poliestireno expandido pueden alcanzar una gama más amplia de densidades en comparación con las espumas estructurales y son más resistentes a los productos químicos. Entre las aplicaciones que emplean espumas rígidas se incluyen ayudas de flotabilidad.
- DiciclopentadienoTambién conocido como DCPD, este material se fabrica a partir de gasóleos calentados. Presenta una resistencia al impacto muy alta y se utiliza para... hacer escudos protectores Utilizado en uso militar, de defensa y en maquinaria pesada.
Aditivos y catalizadores utilizados en RIM
El proceso de moldeo por inyección reactiva no sería tan exitoso como lo es actualmente sin el uso de diversos aditivos. Estos aditivos incluyen:
- Catalizadores:Los catalizadores son sustancias que se añaden a reacciones químicas Para acelerarlas o reducir la presión y la temperatura necesarias para que se produzcan las reacciones, se han utilizado aminas, estaño, zinc, bismuto e incluso circonio como catalizadores en la fabricación de poliuretanos.
- surfactantesEstos compuestos reducen la tensión superficial entre los componentes líquidos, gaseosos y sólidos. En el RIM, ayudan a la espuma de poliuretano a estabilizarse y fraguar, impidiendo que se colapse. También ayudan a controlar el tamaño de las celdas y Limitar la contracción posterior al curado.
- Agentes espumantesEstas sustancias producen gases que, a su vez, forman las celdas dentro de las piezas del RIM. Un agente de soplado puede ser químico o físico. Los agentes de soplado más comunes incluyen agua y dióxido de carbono líquido.
- Antioxidantes y estabilizadores UV.:Estos se agregan a limitar la tasa de degradación de la parte final.
- Pigmentos:Estos se añaden para darle al producto un color específico.
- Los plastificantes: Se pueden añadir plastificantes para hacer más flexible la pieza final.
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Proceso de RIM
El proceso básico de moldeo por inyección reactiva (RIM) comienza con dos líquidos almacenados en dos tanques separados. Estos líquidos se mantienen separados y pueden estar a dos temperaturas diferentes durante el almacenamiento. Cuando llega el momento de iniciar el proceso RIM, se siguen los pasos que se describen a continuación.
Paso 1: Medición o medición de componentes
Se extraen cantidades precisas de los líquidos de los tanques de almacenamiento para su mezcla. La cantidad de cada componente debe controlarse rigurosamente, ya que esto afectará las propiedades del producto final. Para ello, se utilizan unidades de dosificación.
Paso 2: Mezcla
Los dos líquidos, medidos con precisión, se mezclan a alta presión mediante un mezclador de impacto . Esto garantiza una mezcla completa de todos los componentes líquidos, incluidos los aditivos necesarios.
Paso 3: dispensar la mezcla en el molde
El vertido de la mezcla líquida en la cavidad del molde se produce poco después de la mezcla, ya que las reacciones químicas entre los componentes comienzan cuando se mezclan.
El líquido se vierte en el molde caliente mediante un mezclador posterior que lo mantiene bien mezclado a la vez que reduce la presión. La temperatura de la mezcla también es menor en esta etapa en comparación con el moldeo por inyección tradicional (140-248 °C).
Cuando la mezcla líquida se encuentra en el molde, los componentes experimentan una reacción exotérmica. El material permanece en el molde el tiempo suficiente para que se produzca la expansión y el curado. Esto permite que el sólido formado adquiera y conserve la forma del molde.
Paso 4: enfriamiento
La reacción exotérmica puede provocar que la temperatura dentro del molde calentado alcance los 350 °F. Para poder extraer la pieza manualmente, es necesario reducir esta temperatura. Esto se logra mediante tuberías de agua dentro del molde.
Paso 5: Desmoldeo
Una vez que la pieza se ha curado y enfriado lo suficiente, se libera del molde. Este proceso debe realizarse con cuidado para evitar dañar la pieza fresca.
Paso 6: Posprocesamiento
Esto puede implicar la eliminación del material sobrante o la aplicación de un tratamiento o recubrimiento a la superficie de la pieza terminada, si así lo desea el cliente.
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Ventajas y limitaciones de RIM
El moldeo por inyección reactiva presenta una larga lista de ventajas en comparación con el moldeo por inyección tradicional y otros procesos de fabricación. Estas ventajas incluyen:
- Propiedades de la pieza superior: Las piezas fabricadas mediante el proceso RIM pueden ser Más fuerte, más ligero y más flexible que las piezas fabricadas con otros métodos de fabricación. Esto le ha permitido sustituir incluso el moldeo por inyección de plástico en algunas aplicaciones.
- Piezas más grandes y delgadas: En comparación con el moldeo por inyección, la mezcla que se dispensa en el molde en RIM tiene una viscosidad mucho menor. Esta mezcla puede fluir más fácilmente, lo que permite a los fabricantes fabricar piezas más grandes o con paredes más delgadas.
- Uso de insertos: Otra ventaja de la baja viscosidad de las mezclas utilizadas en RIM es que muchos insertos se pueden usar con éxito dentro del molde. Esto permite más formas complejas a lograr en la pieza.
- Bajos costos de herramientas: La configuración del moldeo por inyección de plástico es costosa porque las herramientas utilizadas deben soportar altas temperaturas y presiones. Por otro lado, RIM utiliza temperaturas y presiones más bajas y requiere menores fuerzas de sujeción. Esto permite el uso de materiales de molde más económicos y fáciles de mecanizar, incluido el aluminio.
Desafortunadamente, RIM no es un proceso perfecto y presenta algunos desafíos. Éstas incluyen:
- Tiempos de ciclo más largos: En comparación con el moldeo por inyección, el moldeo por inyección de reacción tiene un tiempo de ciclo mucho más largo. Las piezas moldeadas por inyección se pueden producir en segundos, mientras que los tiempos de ciclo de las piezas fabricadas con RIM suelen ser... varios minutos.
- Opciones de material limitadas: El poliuretano puede ser uno de los materiales más utilizados, pero el proceso RIM actualmente no funciona con polímeros termoplásticos y muchos otros materiales.
- Contaminantes: Algunos de los materiales utilizados para el moldeo por inyección de reacción producen compuestos orgánicos volátiles.
- Herramientas de baja resistencia: Las herramientas utilizadas para RIM se pueden fabricar a partir de materiales menos costosos. Sin embargo, esto también hace que sean más fáciles de dañar y menos adecuados para la producción en masa.
Aplicaciones de RIM
Las piezas fabricadas mediante moldeo por inyección de radio (RIM) se encuentran en numerosas industrias, y la lista sigue creciendo . Este método de fabricación es más adecuado para productos de bajo volumen que el moldeo por inyección de plástico.
Algunos ejemplos notables de cómo se utilizan los productos RIM incluyen:
- Carcasas y envolventes para electrónica.
- Paneles y conductos para la industria aeroespacial
- Carcasas de motores en la industria marina
- Puertas, ventanas y paneles de acceso en la industria de la construcción.
- Productos flexibles y elásticos para la industria del deporte y la recreación.
- Parachoques, paneles de puertas, apoyabrazos y spoilers de automóviles en la industria del transporte
- Cerramientos para equipos de la industria médica, tales como: Tomografías computarizadas y resonancias magnéticas.
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Conclusión
El moldeo por inyección reactiva es un proceso de fabricación que produce piezas utilizando polímeros termoendurecibles. Esto le confiere varias ventajas sobre el moldeo por inyección tradicional , entre ellas un menor coste de utillaje gracias a la menor temperatura y presión del proceso.
Las piezas fabricadas mediante RIM pueden reforzarse para aumentar su resistencia o rigidez. La lista de materiales compatibles aún es corta, pero está en constante crecimiento. RIM ya cuenta con numerosas aplicaciones en sectores clave, como el médico, el automotriz y el aeroespacial.
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