Elastómeros termoplásticos - TPE ALLRUNA con propiedades

Elastómeros termoplásticos - TPE ALLRUNA con
propiedades optimizadas que permiten diseños
complejos e innovadores
Cromado selectivo de
uniones de materiales duros
y blandos (TPE)
Posibilidades para nuevos diseños hasta ahora, el cromado de piezas
plásticas realizadas con materiales
duros y elastómeros solo podía
realizarse a través de un proceso
costoso y tecnológicamente exigente
que constaba de varias etapas. Los
nuevos
compounds
de
TPE
ALLRUNA que resisten los baños de
cromado sin metalizarse, ofrecen
libertades anteriormente irrealizables
para el diseño de piezas, además de
claros ahorros de costes de proceso.
Avendaño,V. & Gerald Görich et.al.
La nueva gama de materiales TPE ALLRUNA permite realizar el
cromado selectivo de piezas compuestas por materiales duros y
blandos en un solo paso
Las superficies de plástico cromadas tienen gran aceptación en el mercado debido a su gran calidad
óptica y a la agradable sensación táctil. Piezas de plástico con estos acabados pueden encontrarse en
numerosos sectores y aplicaciones. Hasta ahora, el cromado selectivo de piezas compuestas por uniones
de materiales duros / blandos se realizaba a través de un proceso costoso y tecnológicamente muy
exigente que implicaba múltiples etapas. Los pasos individuales del proceso se ilustran en la Figura 1.
Una vez que el componente duro ha sido moldeado por inyección, es metalizado. A continuación se
coloca la pieza ya cromada nuevamente en el molde de inyección para realizar la inyección del material
blando. Este proceso implica varias complicaciones debido a que los tipos comunes de elastómeros
termoplásticos - TPE no se adhieren a las superficies metalizadas.
PROBLEMA Y OBJETIVOS
El cromado en un solo paso de piezas compuestas por materiales duros y blandos era hasta el día de hoy
un proceso difícil de realizar por varias razones. Por un lado, el componente blando es severamente
dañado por el baño galvánico y se muestra la falta de líneas nítidas en la zona de transición del
componente duro a blando. Igualmente esta zona se ve afectada por la formación de halos y/o de un
crecimiento excesivo del metalizado (Figuras 2 y 3).
Fig. 1. Comparación de procesos actuales (izquierda) y el proceso nuevo de cromado selectivo
(derecha)
Fig. 2. Formación de halo en el componente duro; Fig. 3. Sobre crecimiento en el elastómero
Por otra parte, los baños galvánicos son dañados por compuestos disueltos desde los
materiales blandos asimismo se observa que el componente blando absorbe sustancias
del baño de galvanizado que a posteriori migran.
La figura 4 muestra unas placas de ensayo de elastómeros termoplásticos comerciales,
en combinación con ABS / PC, que han sido sometidos a un proceso clásico de
cromado. Todos los TPE independientemente de la base química desarrollaron una clara
decoloración. En los tipos de base de poliéster (TPC) se observó en la superficie huellas
de "carbonización". En uno de los tipos de TPS (base estirénica) es visible la formación
de un halo.
La principal desventaja de la solución actual es, ante todo, su alto costo, ya que varias
tareas sólo pueden llevarse a cabo manualmente. Además, este proceso impone
exigencias muy elevadas en los moldes, así como en los pasos individuales del proceso
necesarios para evitar los altos costos por mermas. Esto requiere un dispendioso retoque
de los moldes y el uso de al menos tres diferentes plásticos, a fin de asegurar la
fiabilidad del proceso. Lo que resulta en altos costos de inversión, así como altos
riesgos de error durante la secuencia de procesamiento
Fig. 4. Placas de ABS/PC y TPE antes (arriba) y después del baño de cromado (abajo). TPE de
diferentes bases.
Por lo tanto, el objetivo de este proyecto fue desarrollar un nuevo material elastómerico
para la técnica de cromado selectivo. De forma que se pueda realizar inicialmente una
inyección multi-componente de las uniones duro/blando y a continuación cromar de
manera selectiva la pieza completa. Este método debe permitir una estabilización de
este proceso, la reducción del tiempo de fabricación y una reducción substancial en la
tasa de rechazos del cromado de las uniones de materiales duros-blandos. Igualmente, se
debe evitar el ataque ácido en el TPE durante el proceso de decapado. El revestimiento
metalizado debe abarcar solamente el componente duro y terminar claramente con
líneas definidas en la zona de transición del TPE.
MODIFICACIÓN DEL ELASTÓMERO TERMOPLÁSTICO (TPE)
En primer lugar se investigó la resistencia química de diversos tipos comerciales de
TPE en diversos baños galvánicos (Fig. 4). Posteriormente a estas piezas se les realizó
pruebas de envejecimiento en un horno de calentamiento para establecer en qué medida
la estructura macromolecular de los materiales blandos había sido dañada.
Basándose en esta información, se realizaron las modificaciones correspondientes a los
materiales elastoméricos y se adaptaron para el proceso de galvanoplastia. Utilizando
combinaciones de diferentes materiales y procesos, se examinó la procesabilidad y la
aplicabilidad a gran escala para piezas fabricadas actualmente en serie.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Las piezas que fueron inyectadas con materiales duros y blandos y posteriormente
cromadas fueron examinadas acorde a unos criterios de evaluación definidos:
Se realizó una prueba visual del componente blando que constaba de un examen general
de la pieza, así como un análisis de la condición de la superficie. Luego del proceso de
cromado se realizaron ensayos del comportamiento de los componentes blandos bajo
esfuerzo. Igualmente, se evaluó el acabado metálico del componente duro, siendo de
gran importancia la definición de la zona de transición entre los componentes duro y
blando (Fig. 5).
Después del proceso de metalizado, la pieza completa fue sometida a un ensayo de
envejecimiento térmico (125 ° C/96h) y se evaluó visualmente el daño.
Con el fin de establecer cualquier cambio en la fuerza de adhesión, se hicieron pruebas
de adherencia entre el material termoplástico y el TPE en función de la trayectoria de
flujo, antes y después del cromado.
Para permitir que el material se utilice en las aplicaciones de cuidado personal y
cosmética, fueron significativas la prueba de inocuidad toxicológica, así como los
análisis de resistencia a medios de contacto. Estos análisis también incluyeron la
comprobación de residuos de cromo en el material blando.
Así mismo, se evaluó la solidez del color en el material después del proceso de
galvanoplastia, a fin de evitar la decoloración después del proceso.
Fig. 5. Líneas nítidas en la zona de transición del material duro (ABS/PC) y el elastómeroALLRUNA
CONCLUSION
El proceso de investigación indica que ahora es posible producir piezas de compuestos
metalizados duros-blandos mediante moldeo por inyección multi-componente y su
posterior cromado. Dado que el proceso es significativamente más corto en
comparación con el estado actual de la tecnología, resulta un gran potencial de ahorro
en términos de costos de moldes y fabricación, así como en logística (ver fig. 1). Los
requerimientos de trabajo y el riesgo de error se reducen considerablemente, de modo
que las mermas del proceso de cromado podrían reducirse a <3%. Otras ventajas
adicionales a la reducción de costes se derivan de la posibilidad de integrar funciones,
tales como interruptores de membrana.
Este método mejorado puede dar acceso a nuevas áreas de aplicación en una amplia
variedad de campos. La posibilidad del uso de estos nuevos elastómeros termoplásticos
ofrece un amplia gama de aplicaciones desde revestimientos para cromado hasta la
libertad para nuevos diseños, p.e. efectos especiales de luz a través del uso de
elastómeros transparentes; posibles efectos de profundidad, decoración, estampados y
nuevas configuraciones de colores…
El cromado selectivo se ha convertido en una opción económicamente viable frente a
otras alternativas de recubrimientos metálicos como el lacado, ofreciendo terminaciones
de gran calidad y ventajas adicionales de diseño
AUTORES
Procter & Gamble AG, Kronberg, Alemania:
-
Gerald Görich, Director del area de procesamiento de plásticos
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Sebastian Graf, Ingeniero de proceso
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Carolin Zobl, Ingeniera de proceso
ALLOD Werkstoff GmbH & Co. KG, Burgbernheim, Alemania:
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Alexander Näck, Ingeniero de proceso
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Viviana Avendaño, Representante de Allod en España
Para más información sobre esta nueva gama de TPEs para cromado selectivo y sus actuales
aplicaciones contactar a viviana.avendano@allod.com