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Novel Injection Moulding Processing for the Production of Low Density Foams based on Innovative Granule Technology

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Burbujas diminutas con métodos de bajo coste

La producción de espumas de alta calidad a partir de plásticos técnicos se basa actualmente en agentes de soplado químico y en equipos de moldeo costosos y especializados. Una tecnología novedosa permite obviar ambos y lograr ventajas económicas importantes.

Tecnologías industriales

La simplificación de la fabricación de espumas y la consiguiente reducción de costes de producción beneficiarían significativamente a las muchas pequeñas y medianas empresas (pymes) que trabajan en ese sector. Reforzarían su competitividad y les permitirían recuperar mercados copados por empresas extranjeras con sus productos de menor precio. La tecnología novedosa desarrollada en el ámbito del proyecto LIGHT-FOAM, financiado por la UE, pretende facilitar la fabricación a bajo coste utilizando los actuales equipos de moldeo por inyección, extrusión y moldeo por compresión. Este proyecto se concentra en la inyección de nitrógeno gaseoso en los polímeros y su captura y liberación durante el proceso para generar el espumado. El equipo científico ha utilizado un proceso en autoclave comercial para inyectar niveles elevados de nitrógeno a temperaturas superiores a las temperaturas de transición vítrea de cinco polímeros seleccionados. En este caso, la difusión gaseosa resulta elevada. El enfriamiento a la temperatura ambiente permite capturar las moléculas de nitrógeno y reducir el volumen libre de los gránulos del polímero. Se ha utilizado un modelo predictivo de la disolución y difusión del nitrógeno, desarrollado por iteración a partir de datos obtenidos en ensayos de laboratorio, que ha permitido optimizar las condiciones y garantizar la compatibilidad con los procesos en autoclave actuales. Se ha empleado un procedimiento de embalaje y envío especializado para evitar que el nitrógeno se desvanezca antes de entregar los gránulos de polímero a los usuarios finales. Las especificaciones se han adherido a la legislación vigente sobre el transporte de materiales a presión. Los investigadores han optado por una solución económica que consiste en capas de poliolefinas y aluminio con una válvula unidireccional que permite el alivio de la presión si esta aumenta. Las pruebas de almacenamiento preliminares con muestras de policarbonatos procesados con gas y sin procesar han arrojado resultados muy prometedores. Por último, los investigadores han optimizado el proceso de moldeo para conseguir una nucleación y crecimiento uniformes de las burbujas de nitrógeno dentro del polímero. Se han realizado numerosas pruebas y se ha evaluado la influencia del diseño de los dados y de los parámetros del proceso sobre la densidad, las propiedades mecánicas y la microestructura de los productos. Se han fabricado tres piezas de estudio para los miembros del consorcio, una para cada técnica de fabricación. El trabajo de divulgación y demostración ha resultado en consultas de varias empresas y en la identificación de dos oportunidades comerciales. El proyecto LIGHT-FOAM ha proporcionado una técnica novedosa para fabricar espumas de alta calidad a partir de polímeros sin la necesidad de agentes de soplado químico ni equipos especiales. Las importantes reducciones en los costes, así como la optimización continua en función de los materiales, los procesos y las líneas de producto de los usuarios finales, ofrecen perspectivas prometedoras a las pymes del sector.

Palabras clave

Espumas, plásticos, agentes de soplado químico, moldeo, moldeo por inyección, moldeo por compresión, nitrógeno gaseoso, polímeros, proceso en autoclave, gránulos de polímero, nucleación, burbujas de nitrógeno

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