Utillajes de moldeo nanoestructurados para fabricar plásticos
A menudo, los componentes plásticos se fabrican mediante moldeo por inyección, un método bien arraigado que resulta rentable y altamente productivo. Es frecuente utilizar una diversidad de técnicas químicas en los diseños superficiales nanométricos y micrométricos. Con el respaldo de la financiación europea al proyecto PLAST4FUTURE (Injection moulding production technology for multi-functional nano-structured plastic components enabled by nanoimprint lithography), un equipo de científicos desarrolló un método basado en la litografía nanoimpresa que permite estructurar las superficies de forma libre de los utillajes e insertos de acero utilizados en el moldeo de plástico. La litografía nanoimpresa es un procedimiento que permite conformar diseños por deformación mecánica. La utilización de moldes y utillajes con superficies estructuradas simplifica enormemente el proceso productivo. Además, al reducir al mínimo la contaminación de las materias primas por aditivos —como los pigmentos—, se aumenta su capacidad de reciclado y se reduce de manera importante el consumo energético debido a la fabricación de dichos materiales. Los miembros industriales del proyecto PLAST4FUTURE, líderes en sus respectivos campos, desarrollaron tres demostradores muy avanzados de coloración aplicada a automoción, iluminación y juguetes funcionales, con el propósito de dar a conocer esta tecnología. Inspirada en las alas de las mariposas, la tecnología de PLAST4FUTURE se basa en el aumento de la resolución lateral de las superficies de forma libre a escala micrométrica y nanométrica. Esta tecnología otorga funcionalidad a las superficies de plástico mediante una operación topográfica en lugar de un proceso químico. De esta manera se simplifica de manera significativa la introducción de productos nuevos en el mercado, que además son más seguros de fabricar y utilizar. Esta tecnología patentada también permite fabricar productos plásticos con superficies funcionalizadas en el propio proceso de moldeo por inyección, lo cual obvia los tratamientos superficiales posteriores. En uno de los demostradores, la idea subyacente al proyecto PLAST4FUTURE fue utilizar color estructural, el cual permite producir plásticos con menos materias primas y facilita asimismo el reciclado según la filosofía de producción «de la cuna a la cuna». Se elaboró un molde de silicio con una ordenación extensa de nanoorificios, y a continuación se moldeó el plástico y se depositó encima del mismo una lámina fina de aluminio. El producto fue un plástico coloreado sin pigmentos, pudiéndose en cada caso ajustar el color a cualquier tonalidad del espectro visible modificando simplemente el diámetro de los nanoorificios. Más allá de la coloración, se investigó también cómo dotar a los plásticos de propiedades antivaho e hidrófobas. El proyecto PLAST4FUTURE resultó en una cadena de moldeo por inyección a bajo coste que permite fabricar productos plásticos con superficies funcionales de alto valor añadido. Esta tecnología simplificará enormemente la producción de componentes plásticos nanoestructurados dirigidos a una gran variedad de industrias y afianzará una participación europea amplia en un mercado mundial creciente.
Palabras clave
Nanoestructurado, componentes plásticos, moldeo por inyección, PLAST4FUTURE, litografía nanoimpresa
