Resumen

En el siguiente informe se estudió algunas factores que afectan las propiedades finales de

la pieza luego de ser termoformada, con ayuda de una termoformadora Brow se procedió al

conformado de vasos desechables con láminas, previamente extruidas, de PASAI en la cual se

ajustaron las variables de equipo hasta la obtención de una pieza bien conformada. Seguidamente

se estudió las diferencias de espesores a lo largo de la pieza como también las variaciones de

elongación tanto longitudinal como transversal pudiendo concluir que las primeras zonas que

efectuaron contacto con el molde obtuvieron mayores rangos de elongación y que las

elongaciones longitudinales son mayores que las transversales. Por último se obtuvo el

porcentaje de perdida de material por ciclo con un valor de 47,15 %

INTRODUCCION

En nuestra vida cotidiana nos encontramos con diferentes productos, en su mayoría

desechables, que son procesados a traves de termoformado. Esta es una técnica que consiste en

calentar una lamina hasta reblandecerla y luego forzarla utilizando un piston, vacio o una

combinación, a tomar una forma determinada por medio de un molde, bien sea macho o hembra,

para luego ser enfriado y endurecido. Durante este procesos únicamente se modifican las

propiedades físicas del material.

Existen diferentes variables que afectan el acabado de dichas piezas. Entre los más

destacados están: La temperatura de calentamiento, la temperatura del pistón o del aire, la

presión del aire o vacio y el tiempo de aplicación de la presión o el vacio. El tipo de molde afecta

directamente el espesor de la pared, asi como las variables mencionadas anteriormente.Durante

el termoformado se produce un estiramiento que aumenta la orientación de la pieza final. Esta

orientación produce desgarres o pliegues. Dependiendo del uso que se le vaya a dar a la pieza,

este debe ser un factor importante a considerar. 1

En la siguiente practica se estudiara el principio de funcionamiento de una maquina

termoformadora. Además, durante el proceso se irán modificando las variables mencionadas

anteriormente y se analizara como ellas intervienen en el proceso de termoformado y su

influencia sobre la calidad del producto.

PARTE EXPERIMENTAL

MATERIALES

Tabla 2.1: Materiales utilizados durante la practica

Material Temperatura de

conformado

PASAI

Alrededor de los 127

ºC, o sobre 30 ºC

sobre su Tg, hasta los

127 ºC.

EQUIPOS

Tabla 2.2: Equipos utilizados durante la práctica.

Equipo Marca Uso

Termoformadora Brown Llevar a cabo el

proceso de

termoformado

Medidor de espesores Mide los espesores

de las piezas.

PROCEDIMIENTO

En la termoformadora:

Se fijo la temperatura de calentamiento de la termoformadora y después de esperar un

tiempo a que este alcanzara las condiciones estacionarias se coloco la lamina en las cadenas para

que posteriormente fuera procesada. Antes de comenzar, se fijaron las condiciones de operación.

Dentro de estas condiciones teníamos el tiempo de aplicación de vacío y el tiempo de ciclo, así

como también las presiones de vacío.

Se fueron haciendo varios ajustes a medida que iban saliendo las laminas hasta lograr que la

pieza no quedara deformada. Cuando ya las condiciones de procesamiento eran las más

adecuadas, se procedió a colocar una lamina cuadriculada (2cmx2cm) con el objeto de analizar el

estiramiento biaxial en cada región del vaso.

Finalmente, una vez culminado el proceso, se tomaron muestras de las piezas moldeadas

para cada condición y se midió el espesor a diferentes alturas en la pared y el fondo. Una vez

registrados estos valores, se verifico la homogeneidad de estos espesores a una misma altura.

Para determinar el grado de desperdicio del material, se peso una muestra después de

moldearla y otra vez después de troquelar.

RESULTADOS

Tabla 3.1: Variación de espesor bajo diferentes condiciones de operación

Sabemos que dentro de las diversas variables que existen en el proceso de termoformado

existen 3 que son fundamentales, tiempo de retirada, tiempo de ciclo y variación de presión.

Estas tres se van modificando individualmente para lograr la pieza deseada. El tiempo de

enfriamiento o tiempo de retirada debe ser suficiente para que la pieza final sea resistente y no se

deforme al desmoldear. Para obtener una mayor homogeneidad de espesores, se debe expandir

rápidamente la lamina antes de que esta toque las paredes que serán las responsables de

solidificar el material y por ende se obtendrá un mayor espesor en esa área. Esta expansión se

hace rápidamente aplicando una alta presión. Esto se debe hacer de forma controlada ya que una

expansión rápida seguida de un enfriamiento rápido puede ocasionar tensiones residuales debida

a la memoria del material, provocando defectos en la pieza final. 2,1

Mientras más alta sea la temperatura de la lámina, los espesores tendrán mayor

homogeneidad y habrán menos contracciones elásticas.

En la tabla 3.1 podemos observar como el espesor de la lámina va aumentando a medida que

se va alejando de la posición 1, que vendría siendo el borde superior del vaso. El primer contacto

que tiene el molde, a través del pistón, con el material es la parte inferior, posición 4, lo que se

resume a un mayor espesor en esta zona ya que se enfriara o solidificara primero que en las otras

zonas. Además, podemos observar que la condición 1, aquella con mayor variación de presión y

mayor tiempo de retirada, obtuvo en promedio un mayor espesor en las diferentes piezas

procesadas bajo esa condición. Como mencionamos anteriormente, al tener mayor presión del

pistón, la pieza tendrá un contacto más directo con el molde y por ende solidificara más rápido

produciendo un mayor espesor.

  Condicion 1 Condicion 2 Condicion 3

Espesor

(mm)

Vaso 1 0.223 0.207 0.183

Vaso 2 0.223 0.17 0.133

Vaso 3 0.207 0.267 0.243

Vaso 4 0.303 0.363 0.473

0 1 2 3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5Enlongacion longitudinal

Zona baja del vasozona alta del vaso

arista

Enlo

ngac

ion

(cm

/cm

)

Figura 3.1, Elongación longitudinal de la pieza moldeada.

En la figura 3.1 se observa como varia la elongación longitudinal en los vasos obtenidos

por el proceso de termoformado, Esto se debe a que como el molde es del tipo macho al hacer

contacto con la lámina reblandecida, esté le ejerce cargas del tipo perpendicular a la lámina y por

efecto de fricción entre el polímero y el molde se empieza a estirar el polímero hasta que se

obtiene la forma de la pieza deseada. De igual modo se observa, a grandes rasgos, que en la zona

más baja del vaso se presentan mayores elongaciones del material debido a que esta área al es la

primera en hacer contacto con el molde cubriendo así el mayor área del mismo sin rasgar.

De igual modo se observa en la figura 3.1 contracciones presentes en la zona alta del

vaso. Esto se le puede atribuir a la velocidad de enfriamiento de esta zona con respecto a las

otras, la parte alta del vaso es la última en hacer contacto con el molde, de manera que es la

última área en enfriarse por completo, brindándole mayor tiempo al material para que se

empaque mejor produciendo la contracción en esta zona.

0 1 2 3

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3Enlongacion transversal

zona baja del vasozona alta del vaso

arista

enlo

ngac

ion

(cm

/cm

)

Figura 3.2, Elongación transversal de la pieza moldeada.

En la figura 3.2 se observa la elongación transversal de la zona baja del vaso es mayor

que la producido en la zona alta. Esto es por el mismo motivo que lo expuesto en la parte anterior

de elongación longitudinal, la gran diferencia que la sección transversal es sometido a menores

esfuerzos de fricción que la longitudinal de manera que presenta menores elongaciones. De igual

modo la zona alta del vaso presenta mayores contracciones debido a la velocidad de enfriamiento

a lo largo de la pieza. En esta zona presenta velocidades de enfriamientos mucho menor al resto

de la pieza debido a que toma mayor tiempo el molde en hacer contacto con ella.

Tabla 3.2, % de desperdicio de material laminado por ciclo de moldeo.%

Material desperdiciado por ciclo de moldeo

47,15

En la tabla 3.2 se observa que por cada ciclo de moldeo solo se utiliza un 52 % de la

lámina, de manera que queda un remanente de 47,15 % , la perdida de material por este proceso

es muy significativa. El proceso de conformado plástico por termoformado presenta una gran

desventaja, en comparación con otros procesos, por las altas perdidas de material que genera. No

obstante, para ciertas aplicaciones mucho de este marial se recicla de manera que es picado e

introducido de nuevo a la extrusora para producir una lámina con las especifícanos requeridas

para la producción de un objeto plástico.

Esta desventaja se compensa con otras ventajas importantes que hacen que el proceso de

termoformado sea muy aplicable hoy en día como por ejemplo, se pueden fabricar piezas de gran

tamaño a bajos costos, se obtienen piezas con relación espesor/área muy pequeñas, los ciclos de

producción son extremadamente cortos haciendo que el mismo sea muy económico para la

fabricación de muchas piezas.

Conclusiones

Se obtuvieron mayores elongaciones longitudinales que transversales, debido aqeu en

el proceso de termoformado la lámina es sometido a mayores perpendiculares que

tangenciales.

Las zonas con mayor elongación fueron aquellas donde el molde , macho , hizo el

primer contacto con la lámina.

Se determinó un % de desperdicio de material por moldeo de 47,15.

BIBLIOGRAFIA

1- Fundamentos de Manufactura Moderna: Materiales, Procesos Y Sistemas. Mikell P.

Groover

2- J.L. Throne, Understanding Thermoforming, Hanser Gardner Publications, Inc.,

Cincinnati OH, 1999.

3- Micheli, w. Plastics Processing. Ed. Hanser, 1995.

4- Avery, J. injection Molding alternatives. Ed. Hanser, 1998

ANEXOS

Tabla A1: Condiciones de operación

Condicion 1 Condicion 2 Condicion 3

Tiempo retirada 1.8 1.4 1.2

Tiempo ciclo 3.5 3.5 3.5

Δpresion 53 52 51

Tabla A2: Temperatura de operación para diferentes polímeros

PolímeroResistencia del

fluidoEstabilidad térmica Temperatura de operacion (°C)

ABS E E 160-200

PVC B B 160-200

Acrílicas B B 150-195

ASA B R/B 165-195

PC R B 195-235

PC/ABS B B 180-220

PET E B 145-175

LDPE M/R E 160-180

HMW/HDPE R/B E 160-205

HIPS E E 165-200

PPO/PS E B 170-205

UPVC R R 145-180

PVC/Acrílicas R/B R/B 165-195

PP homopol. M B 170-185

PS B B 145-180

PSU R E 205-250

PES R E 275-370

PEI R E 450-500

TPU B B 160-185

NOTAS: E, Excelente; B, Buena; R, Regular; M, Mala.

A.3 Zonas del vaso

1

2

3

4

APENDICE

Determinación de pérdida de material Ad = At – 6Av [1]

Dónde:Ad: área desperdiciada. At: área total de lámina que recubre al molde. Av: área de la cavidad del vasos en el molde.

Ad= 436,9 – (6*38,48) = 206,02 cm2

Área total lamina At = b*h [2]

Dónde:At: área total de lámina que recubre al molde.b: base lamina.h: altura de lámina.

At: 25,7 * 17 cm= 436,9 cm

Área de la cavidad del vaso en el molde

Av=π r2 [3]

Dónde:r: radio de cavidad de molde

Av = π*(3,5)2 = 38,48 cm2

%desperdicio

%d= Ad∗100At

[3]

Dónde: Ad: área desperdiciada. At: área total de lámina que recubre al molde.

%d=206,02∗100436,9

=47,15 %