El policarbonato compacto se usa en todo tipo de aplicaciones, entre las cuales encontramos claraboyas, cascos de moto o rótulos, pudiéndose diseñar y fabricar en todo tipo de formas y tamaños. Una de las prácticas más habituales para conseguir esta amplia gama de diseños es el uso del termoformado. Este proceso de manipulación, consiste en calentar la lámina termoplástica llegando a su temperatura de reblandecimiento, al material se la da una forma específica en o sobre un molde utilizando el vacío, y posteriormente se recorta para crear un producto acabado.

Según el tamaño de la producción, la forma y nivel de detalle o el número de piezas, el termoformado puede ser un proceso de producción eficaz y muy rentable para muchas piezas de plástico. Pero en el momento de afrontar un proceso de termoformado se deberán tener en cuenta una serie de factores críticos:

• Pasos previos. La importancia del presecado
• Tipologías y diferencias entre métodos de termoformado
  • Conformado al vacío
  • Moldeo por presión
  • Doblado en caliente
  • Conformado de doble placa
  • Conformado libre
• Precauciones a tener en cuenta
  • Calentamiento y enfriado de la placa
  • Preparación del molde  
  • Termoformado de placas finas y gruesas
  • Placas con protección UV

Pasos previos. La importancia del presecado

El policarbonato compacto es una resina termoplástica higroscópica, por lo que tiene tendencia a absorber la humedad. La humedad se acumula en la placa polimérica durante la fabricación, el transporte y el almacenamiento. El presecado es un paso previo fundamental para eliminar la humedad residual de la plancha, antes del proceso de conformación. Gracias a este proceso previo, se evitarán problemas en la superficie de la lámina termoplástica durante el conformado, pues un exceso de humedad puede causar la formación de burbujas y otros problemas en la superficie, además de debilitar las propiedades del material.

Es recomendable el uso de un horno de circulación de aire deshumidificador para el presecado, donde las placas se colocarán separadas entre ellas, orientativamente se puede hablar de una separación de aproximadamente 10-25 mm. entre ellas. Con el fin de evitar alabeos, las temperaturas de secado no deben superar los 125 °C y el volumen de aire del horno debe cambiarse seis veces por hora para permitir la eliminación del vapor de agua.

Los tiempos de presecado pueden variar en función de las condiciones locales. Para conocer la temperatura de secado de las diferentes variedades de placa de PC, consulte la ficha técnica específica de producto. A modo orientativo les facilitamos la siguiente tabla:

Tipologías y diferencias entre métodos de termoformado

Cuando se habla de un proceso de termoformado se incluye un amplio abanico de sistemas de procesado. En general los pasos a seguir son: calentar, dar forma y enfriar el producto termoplástico.

Existen diferentes técnicas de conformación, como la por distorsión, que únicamente necesita del calentamiento de la placa para que esta se adapte a un simple molde positivo o negativo.  En otras, como el conformado al vacío o a presión, requieren que, después de calentar la placa, esta se conforma contra un molde mediante la aplicación de presión o la creación del vacío.

Aunque cada proceso de termoformado es ligeramente diferente, los pasos básicos a seguir son muy similares. Las técnicas más utilizadas son el conformado al vacío, por presión y el doblado en línea. A continuación, hacemos un breve listado de las características de las más habituales:

• Conformado al vacío: Un proceso rápido y rentable, ideal para proyectos de gran volumen. En este proceso, las láminas de plástico, colocadas en un marco de molde, se calientan hasta el punto en que se vuelven flexibles. Cuando las planchas se introducen en el molde, el vacío extrae el aire. El proceso de conformado al vacío, sin embargo, produce estiramiento y pérdida de espesores.

• Moldeo por presión: Al igual que en la conformación por vacío, las planchas se enmarcan en un molde. Aunque es parecido al de vacío, difieren en qué durante la etapa final de conformación, se aplica aire comprimido en el lado positivo del molde para forzar a la lámina a ajustarse más a este. El resultado es un componente con rasgos muy bien definidos y una geometría detallada, permitiendo realizar superficies texturizadas y radios reducidos.

• Doblado en caliente: Mediante de aplicación de calor en la zona de doblado, se conforman las placas gracias al ablandamiento localizado de las mismas. El calor se focaliza a lo largo de la línea de doblado, mediante un calefactor por radiación, siendo habitual el uso de una resistencia eléctrica.  Según el caso, la lámina puede calentarse a una o a ambas caras, en función del grosor y la duración.  Cuando se realiza a una sola cara, conviene dar varias vueltas a la placa para alcanzar el calentamiento óptimo.
• Si se utiliza correctamente el curvado en línea caliente, se puede obtener un producto sin apenas pérdida de espesor en la zona de curvado.

• Conformado de doble placa:  El conformado de doble placa es una técnica de conformado al vacío en el que se conforman dos placas a la vez para conseguir una sección hueca y estanca.
• Es necesario un control preciso de la temperatura, ya que sólo se calienta una de las caras de la placa. El conformado de doble placa, es un método muy competitivo para producir piezas huecas seccionadas, este método es útil para la producción de aplicaciones de gran tamaño. La unión entre las dos partes se obtiene mediante la combinación de la fusión de los dos materiales y la presión expuesta de los moldes. Por lo tanto, no es necesario ningún tipo de cola u otro adhesivo adicional. Este método puede utilizarse para producir piezas compuestas por dos materiales, colores y calibres.

• Conformado libre: Esta técnica no precisa de molde, únicamente aire a alta presión. Mediante la sujeción de los bordes de la placa, esta se calienta y se aplica una ligera presión sobre la parte inferior. Esta se estira como una membrana elástica hasta formar la bóveda. Mediante un control preciso de la presión, se conserva la forma hasta que se enfría la pieza. Este proceso suele utilizarse para realizar claraboyas y luminarias.

Precauciones a tener en cuenta

Precauciones a tener en cuenta

Aunque como hemos visto hay diferentes tipologías de termoformado, hay una serie de precauciones generales que se han de tener en cuenta en cualquier proceso de termo moldeo del PC. A continuación, hacemos un breve listado de las acciones a tener en cuenta:

Calentamiento y enfriamiento de la placa: Es muy importante que el calentamiento de la placa de PC sea uniforme y controlado. Se recomiendan los calefactores tipo "sándwich" (por encima y por debajo), pues garantizan un calentamiento constante y lento. Los materiales de los calefactores son diversos, pero es recomendable utilizarlos con temporizadores para controlar la velocidad de calentamiento.

Un calentamiento a velocidad lenta compensará los puntos de concentración de calor y permitirá que los bordes de la placa alcancen la temperatura de conformado deseada. Es aconsejable precalentar el marco de sujeción hasta 120°-130°C. Forzar el conformado de la lámina a una temperatura inferior puede provocar tensiones internas perjudiciales, reducir la resistencia de la lámina a los impactos y aumentar su sensibilidad química. Las tensiones internas son invisibles y sólo pueden detectarse con luz polarizada.

Según la temperatura ambiente, del conformado o del molde, de material de este, del sistema de enfriado, del espesor de la pieza o geometría del diseño, los tiempos de enfriado variarán. No obstante, como el policarbonato compacto tiene una temperatura de distorsión térmica relativamente alta, las piezas conformadas se pueden retirar del molde en torno a los 125°C.

No se recomienda la refrigeración con agua forzada porque se corre el riesgo de crear y aumentar el nivel de estrés del material.

Preparación del molde: Con el precalentamiento del molde se reduce el tiempo de puesta en marcha y se evitan las tensiones inducidas. Para conseguir la forma del diseño es conveniente utilizar la mínima presión requerida, pues si fuese excesiva, podrían generarse marcas de succión en la pieza.

Termoformado de placas finas y gruesas: Las planchas de policarbonato de poco espesor (≤ 5,0 mm) pueden termo conformarse calentando solo una cara. Sin embargo, para aplicaciones exigentes que impliquen productos complejos o planchas de policarbonato de espesor, se recomienda utilizar herramientas con calefactor a las dos caras. Esta recomendación es válida tanto si se utiliza el termoformado a presión, como al vacío o el plegado en línea caliente.

Durante el termoformado o conformado al vacío, el espesor de la placa puede que no sea uniforme. En estos casos, tanto el espesor del revestimiento de protección UV como la integridad estructural son puntos a tener en cuenta, para mantener tanto la robustez como para evitar los puntos débiles. Por lo que se tendrá en cuenta, tanto la complejidad de la forma como la reducción del espesor. Por lo que es importante elegir el espesor adecuado de la lámina procesada.

Placas con protección UV: Cuando se termo forman elementos de policarbonato para su uso en exteriores, es fundamental utilizar placas con protección UV. En las placas con protección UV a ambos lados no hay problema, pero en los que solo cuentan con una cara UV, el termoformado se ha de ejecutar de modo que la cara con protección UV esté orientada hacia la fuente de radiación UV.