Quente e frio combinados - LSR encontra termoplástico

Diferentes parâmetros de processamento e temperaturas do molde – a moldação por injeção de dois componentes com uma combinação de um componente termoplástico e silicone impõe exigências especiais de projeto na construção do molde e no sistema de canais de injeção. Numa parceria entre o fabricante de moldes POLAR-FORM e a EWIKON – sistemas de injeção que trabalharam em conjunto num conceito de molde bastante exigente para a produção uma espátula em bi-matéria sem qualquer desperdício de gito.

Os termoplásticos estão a ser cada vez mais utilizados em combinação com materiais LSR pelo que é necessário combinar uma elevada elasticidade, por um lado, e a estabilidade, por outro, para poder combinar estes dois materiais numa única peça. O LSR oferece um comportamento mecânico idêntico a de uma borracha numa ampla gama de temperaturas, combinado com uma alta resistência ao envelhecimento. Razão suficiente para juntar forças de um forte know-how nesta área, num projeto conjunto para a construção de um molde com alto grau de sofisticação. De um lado, a POLAR-FORM, especialista em moldes de injeção LSR de alta precisão e tecnologia de prato rotativo, responsável pelo design e construção do molde index plate de 2K bi-matéria. Do outro lado, a EWIKON, especialista em injeção de silicone com a tecnologia a frio denominada COOLSHOT.

TOLERÂNCIAS APERTADAS NA FABRICAÇÃO DO MOLDE

A injeção de dois componentes numa combinação de um termoplástico e silicone, coloca desafios especiais derivado às diferenças de características e parâmetros de processamento. O exigente controlo térmico das diferentes áreas de processamento, devido a grande diferença de temperatura, torna esta realidade extremamente desafiante. Adicionalmente, aplicações com LSR exigem precisões extremas devido a um material de baixa viscosidade com cavidades de uma selagem perfeita para prevenir a formação de rebarbas. Recorrendo a um sistema de vácuo de alta performance e um design de molde particularmente “rígido” foi possível assegurar tolerâncias precisas e paralelismo perfeitos. Particularmente nas zonas de transição entre o componente termoplástico e o LSR, foi necessário um posicionamento preciso da superfície para evitar a sobremoldagem pelo componente LSR. Devido às elevadas temperaturas de processamento, foram também utilizados aços resistentes a altas temperaturas e temperáveis na estrutura do molde. Como o componente LSR é fundido a altas temperaturas diretamente na cavidade, a POLAR-FORM também teve de ter em conta a expansão do material nesta zona ao projetar o molde. A espátula consiste num cabo em PBT com um pequeno recesso para o polegar, que é completado com dois elementos LSR com pesos de injeção muito diferentes. Na zona frontal, o cabo é revestido com uma aba de limpeza com um peso de 20,3 g, enquanto o recesso para o polegar é revestido com uma camada de LSR para uma aderência segura. O peso do injetado aqui é de apenas 0,4 g. Para garantir a estabilidade dimensional do cabo durante a sobremoldagem na cavidade quente de LSR, decidiu-se reforçar o material com 30 % de fibra de vidro.

A SEPARAÇÃO TÉRMICA COMO FATOR DECISIVO

Na primeira operação, a pega em PBT é moldada por injeção na metade superior do molde. Nesta secção, a temperatura da cavidade é de 90 °C. Após a rotação do index plate para a transferência do cabo para a segunda cavidade, o lábio da espátula e recesso do polegar são moldados por injeção de LSR. Ambas as áreas devem ser precisamente separadas termicamente uma da outra para garantir a fiabilidade do processo. Embora a cavidade de pré-injeção esteja a uma temperatura de 90 °C, é necessária uma temperatura homogénea de 180 °C nas cavidades de injeção finais para garantir a fusão completa e rápida do componente LSR. A POLAR-FORM integrou resistências elétricas para esta finalidade, que são controladas por um controlador à parte.

TECNOLOGIA COMBINADA DE CANAL QUENTE E FRIO

Para a parte superior do molde, a EWIKON forneceu uma hot half completa com sistemas de canais quentes e frios totalmente integrados e ligados, ambos com sistema valve gate. Os obturadores de ambas as áreas são acionados por servomotores elétricos lineares, que são acionados por um sistema de controlo de movimento comum, o CONTROL. Para além do posicionamento de alta precisão dos obturadores valvulados, o sistema permite que os parâmetros do processo, como o momento de abertura, o curso do obturador e sua velocidade, sejam definidos individualmente por cada drive. Enquanto o obturador utilizado na área de injeção a quente é totalmente cilíndrico, os obturadores do sistema COOLSHOT são cónicos para garantir uma vedação perfeita na cavidade.

Ambos os sistemas foram montados numa placa de fixação comum. O sistema de injeção a quente que injeta o cabo, esta localizada na parte superior e com o recurso a uma unidade de injeção vertical que encaixa no topo do molde. A injeção ocorre no recesso do polegar no cabo que será posteriormente coberta por LSR. O sistema de canal frio COOLSHOT está localizado na zona inferior da metade do molde e é alimentado horizontalmente. Os componentes LSR são injetados através de dois bicos de canal frio arrefecidos a água. Para permitir o enchimento simultâneo de ambas as cavidades com diferentes volumes de injeção, os pinos da válvula abrem a diferentes distâncias e com um atraso de tempo. Com a ajuda da tecnologia de controlo motion CONTROL, foi possível obter um ajuste fino e perfeito durante o processo de execução.

Para uma separação térmica correta de ambas as áreas, as estruturas de placas das secções do canal quente e do canal frio são separadas, uma da outra, por uma abertura isolante e placas isolantes. O sistema COOLSHOT também possui um painel isolante adicional na parte frontal para isolar o canal frio do lado da cavidade quente. Além disso, a geometria especial e a seleção de materiais dos bicos do canal frio garantem uma transição térmica ideal na área do canal de entrada. Isto permite a fusão rápida do componente LSR na cavidade e, ao mesmo tempo, evita a fusão parcial no canal frio devido à transferência de calor para o bico.

A amostragem e o ajuste final do molde decorreram no próprio centro técnico da POLAR-FORM. Graças ao equipamento adequado, mesmo moldes multimatéria complexos podem ser ajustados aqui até estarem prontos para produção em série. No Arburg Technology Days de 2024, o molde foi demonstrado pela primeira vez em utilização prática com a remoção automatizada de peças que impressionou com a sua produção sem problemas. Em cooperação com a Arburg, esta tecnologia pode ser observada futuramente em diversas feiras comerciais do setor.