Desenvolupament d'elastòmers termoplàstics - TPE amb característiques innovadores

Fins ara, el cromado de peces plàstiques realitzades amb materials durs i elastòmers sol podia realitzar-se a través d'un procés costós i tecnològicament exigent que constava de diverses etapes. Els nous compounds de TPE Allruna que resisteixen els banys de cromado sense metal·litzar-se, ofereixen llibertats anteriorment irrealitzables per al disseny de peces, a més de clars estalvis de costos de procés.

Les superfícies de plàstic cromadas tenen gran acceptació al mercat a causa de la seva gran qualitat òptica i a l'agradable sensació tàctil. Peces de plàstic amb aquests acabats poden trobar-se en nombrosos sectors i aplicacions. Fins ara, el cromado selectiu de peces compostes per unions de materials durs / tous es realitzava a través d'un procés costós i tecnològicament molt exigent que implicava múltiples etapes. Els passos individuals del procés s'il·lustren en la Figura 1.

Una vegada que el component dur ha estat modelat per injecció, és metal·litzat. A continuació es col·loca la peça ja cromada novament en el motlle d'injecció per realitzar la injecció del material tou. Aquest procés implica diverses complicacions a causa que els tipus comuns d'elastòmers termoplàstics - TPE no s'adhereixen a les superfícies metal·litzades.

El cromado en un sol pas de peces compostes per materials durs i tous era fins al dia d'avui un procés difícil de realitzar per diverses raons. D'una banda, el component tou és severament danyat pel bany galvànic i es mostra la falta de línies nítides a la zona de transició del component dur a tou. Igualment aquesta zona es veu afectada per la formació d'halos i/o d'un creixement excessiu del metal·litzat (Figures 2 i 3).

D'altra banda, els banys galvànics són danyats per compostos dissolts des dels materials tous així mateix s'observa que el component tou absorbeix substàncies del bany de galvanització que a posteriori migran.

La figura 4 mostra unes plaques d'assaig d'elastòmers termoplàstics comercials, en combinació amb ABS / PC, que han estat sotmesos a un procés clàssic de cromado. Tots els TPE independentment de la base química van desenvolupar una clara decoloración. En els tipus de base de polièster (TPC) es va observar en la superfície petjades de “carbonización”. En un dels tipus de TPS (base estirénica) és visible la formació d'un halo.

El principal desavantatge de la solució actual és, abans de res, el seu alt cost, ja que diverses tasques només poden dur-se a terme manualment. A més, aquest procés imposa exigències molt elevades en els motlles, així com en els passos individuals del procés necessaris per evitar els alts costos per minvaments. Això requereix un dispendioso retoc dels motlles i l'ús d'almenys tres diferents plàstics, a fi d'assegurar la fiabilitat del procés. El que resulta en alts costos d'inversió, així com alts riscos d'error durant la seqüència de processament

Per tant, l'objectiu d'aquest projecte va ser desenvolupar un nou material elastómerico per a la tècnica de cromado selectiu. De manera que es pugui realitzar inicialment una injecció multi-component de les unions dur/tou i a continuació cromar de manera selectiva la peça completa. Aquest mètode ha de permetre una estabilització d'aquest procés, la reducció del temps de fabricació i una reducció substancial en la taxa de rebutjos del cromado de les unions de materials durs-tous. Igualment, s'ha d'evitar l'atac àcid en el TPE durant el procés de decapat. El revestiment metal·litzat ha d'abastar solament el component dur i acabar clarament amb línies definides a la zona de transició del TPE.

En primer lloc es va investigar la resistència química de diversos tipus comercials de TPE en diversos banys galvànics (Fig. 4). Posteriorment a aquestes peces se'ls va realitzar proves d'envelliment en un forn d'escalfament per establir en quin mesurada l'estructura macromolecular dels materials tous havia estat danyada.

Basant-se en aquesta informació, es van realitzar les modificacions corresponents als materials elastoméricos i es van adaptar per al procés de galvanoplàstia. Utilitzant combinacions de diferents materials i processos, es va examinar la procesabilidad i l'aplicabilitat a gran escala per a peces fabricades actualment en sèrie.

Les peces que van ser injectades amb materials durs i tous i posteriorment cromadas van ser examinades concorde a uns criteris d'avaluació definits:

Es va realitzar una prova visual del component tou que constava d'un examen general de la peça, així com una anàlisi de la condició de la superfície. Després del procés de cromado es van realitzar assajos del comportament dels components tous baix esforç. Igualment, es va avaluar l'acabat metàl·lic del component dur, sent de gran importància la definició de la zona de transició entre els components dur i tou (Fig. 5).

Després del procés de metal·litzat, la peça completa va ser sotmesa a un assaig d'envelliment tèrmic (125 °C/96 h) i es va avaluar visualment el dany.

Amb la finalitat d'establir qualsevol canvi en la força d'adhesió, es van fer proves d'adherència entre el material termoplàstic i el TPE en funció de la trajectòria de flux, abans i després del cromado.

Per permetre que el material s'utilitzi en les aplicacions de cura personal i cosmètica, van ser significatives la prova d'innocuïtat toxicológica, així com les anàlisis de resistència a mitjans de contacte. Aquestes anàlisis també van incloure la comprovació de residus de crom en el material tou.

Així mateix, es va avaluar la solidesa del color en el material després del procés de galvanoplàstia, a fi d'evitar la decoloración després del procés.

Fig. 5. Línies nítides a la zona de transició del material dur (ABS/PC) i l'elastòmer ALLRUNA.

El procés de recerca indica que ara és possible produir peces de compostos metal·litzats duros-tous mitjançant modelo per injecció multi-component i el seu posterior cromado. Atès que el procés és significativament més curt en comparació de l'estat actual de la tecnologia, resulta un gran potencial d'estalvi en termes de costos de motlles i fabricació, així com en logística (veure fig. 1). Els requeriments de treball i el risc d'error es redueixen considerablement, de manera que els minvaments del procés de cromado podrien reduir-se a <3%. Altres avantatges addicionals a la reducció de costos es deriven de la possibilitat d'integrar funcions, tals com a interruptors de membrana.

Aquest mètode millorat pot donar accés a noves àrees d'aplicació en una àmplia varietat de camps. La possibilitat de l'ús d'aquests nous elastòmers termoplàstics ofereix un àmplia gamma d'aplicacions des de revestiments per cromado fins a la llibertat per a nous dissenys, p.i. efectes especials de llum a través de l'ús d'elastòmers transparents; possibles efectes de profunditat, decoració, estampats i noves configuracions de colors…

El cromado selectiu s'ha convertit en una opció econòmicament viable enfront d'altres alternatives de recobriments metàl·lics com el lacado, oferint terminacions de gran qualitat i avantatges addicionals de disseny.

Autors

Procter & Gamble AG, Kronberg, Alemanya:

• Gerald Görich, Director de l'area de processament de plàstics
• Sebastian Graf, Enginyer de procés
• Carolin Zobl, Enginyera de procés

Allod Werkstoff GmbH & Co. KG, Burgbernheim, Alemanya:

• Alexander Näck, Enginyer de procés
• Viviana Avendaño, Representant d'Allod a Espanya.

Per a més informació sobre aquesta nova gamma de TPEs per cromado selectiu i les seves actuals aplicacions contactar a viviana.avendano@allod.com