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La actividad investigadora a nivel mundial está avanzando hacia el entendimiento entre arquitectura molecular, procesado y propiedades del producto en procesos de polímeros

Fabricación con micro y nanotecnología

Brian Murray, director gerente de Rondol Technology 24/03/2009
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24 de marzo de 2009

El impulso adquirido por la miniaturización de piezas en una gama del mercado ha estimulado a su vez la demanda de componentes costosos con procesos de gran precisión, comparado con una producción con costes efectivos a gran escala. En el desarrollo de nuevos productos es frecuentemente muy difícil producir suficiente material en el laboratorio para estudiar sus propiedades y sus efectos sobre los polímeros. Si se tienen en cuenta todos los costes directos e indirectos, no es nada infrecuente para estos materiales alcanzar valores de varios miles de euros por gramo y representa varios meses de trabajo en el laboratorio.
La preparación de compuestos ('compounding') de las formulaciones de polímeros puede ser la primera etapa para producir un dispositivo médico destinado a la dosificación de fármacos en el cuerpo humano. El desarrollo de una minúscula extrusora de doble husillo modular con husillos de 10 mm de diámetro por Rondol Technology (representada en España por A-5 Açinco Compoundier & Extrusionstechnik, S.L.) lo hace posible. Ofrece la posibilidad de suministrar todos los métodos comunes de procesado por extrusión, como desgasificación por vacío, alimentación lateral de cargas sensibles y procesadas reactivas, etc., para un tamaño de muestra de hasta 5 g a lo largo de una longitud de procesado de hasta 25D. Este equipo marca nuevos estándares por el uso restringido de materiales.

Cuando la extrusora trabaja con materiales peligrosos o sustancias perjudiciales para el medio ambiente ofrece claras ventajas. Por ejemplo, se reducen los riesgos gracias a una sustancial disminución de las cantidades que van a ser procesadas y soltadas, por ejemplo, durante la desgasificación bajo vacío de disolventes inflamables a elevadas temperaturas. En pequeño formato cumple con los reconocidos sistemas de avance, amasado y elementos de husillos especiales sobre unos ejes de accionamiento hexagonales. Esto reduce los tiempos de reconfiguración a un mínimo mientras asegura un máximo de flexibilidad y hace el manejo del operador más fácil. Cuando se ha realizado ya el 'compounding' de un polímero, el paso siguiente es obtener un micro/nano producto.

Extrusora de doble husillo modular con husillos de 10 mm de diámetro
Extrusora de doble husillo modular con husillos de 10 mm de diámetro.

Productos micro moldeados

Para piezas de aplicaciones médicas, mecánicas y ópticas, un proceso obvio a satisfacer es la necesidad del moldeo por inyección, donde los avances en el procesado han mejorado la exactitud y control para permitir la elaboración de componentes con acabados geométricos de alta precisión. Estos avances ayudan a los fabricantes a producir placas micro moldeadas que incorporan material plastificante, sistemas de dosificación e inyección específicamente diseñados para enfrentarse con los requerimientos solicitados para un proceso de micro-moldeo con éxito. La moldeadora por inyección de sobremesa High Force 5 con funcionamiento eléctrico total y conexión eléctrica monofásica lo facilita.

Los productos micro moldeados se pueden definir como componentes con una masa total inferior a 0,1 g (componentes Mems, dispositivos de implantes médicos) o componentes con grandes dimensiones exteriores, pero contienen propiedades en la gama de la escala micro-nano (DVD, trabajos sobre un chip, piezas de micro lentes). La tecnología ha madurado rápidamente y una gama de dispositivos existente ha confirmado con éxito estos nuevos procesos para producir componentes de una gama de materiales, incluyendo termoplásticos de ingeniería, polímeros biosolubles, polímeros ópticos y productos de metal y cerámica (usando técnicas de moldeo por inyección de polvos).

Las tecnologías complementarias requeridas para un proceso de micro moldeado con éxito avanzan rápidamente, hecho que beneficia a los usuarios del sector del mercado del utillaje médico mediante la realización de micro moldes cada vez más complejos, usando una gama determinada de materiales. Rondol Technology ha colaborado muy de cerca con el grupo UkMIG, que está interesado en el micro moldeo en Reino Unido para establecer una plataforma tecnológica.

Moldeadora por inyección de sobremesa High Force 5 con funcionamiento eléctrico total y conexión eléctrica monofásica
Moldeadora por inyección de sobremesa High Force 5 con funcionamiento eléctrico total y conexión eléctrica monofásica.
Polímeros

Los polímeros son materiales complejos compuestos de largas y entrecruzadas moléculas, que les dan propiedades viscoelásticas. Referidas a escalas del tiempo, definen su comportamiento en función de la temperatura y presión. Las tensiones necesitan tiempo para relajarse y la fluencia ambiental superior de la cavidad del molde puede influir en el comportamiento del material. Los polímeros semicristalinos pueden formar estructuras morfológicas complejas de regiones cristalinas y amorfas durante el enfriamiento, que depende de la tensión dentro del material y su historial térmico y así influirá las propiedades del producto final.

La actividad investigadora a nivel mundial está apuntando hacia adelante el entendimiento entre arquitectura molecular, procesado y propiedades del producto en procesos de polímeros, pero el reto para entender esto es realizar el compuesto antes del micro moldeado con el entorno del proceso.