Moldeo por inyección de cerámica: Eliminación de Pafafin y Polipropileno utilizados como aglutinante orgánico

Ceramic Injection Molding: Removal of Pafafin and Polypropylene used as Organic Binder

​El moldeo por inyección de polvos [PIM] ha adquirido un gran atractivo, ya que combina la versatilidad y productividad de los procesos convencionales de moldeo por inyección con las propiedades intrínsecas de los materiales metálicos y cerámicos. La eliminación del ligante orgánico, utilizado como vehículo durante el proceso, es una de las etapas más críticas en la producción de dispositivos cerámicos en este proceso. En este trabajo, se evaluó la influencia de la geometría de la pieza inyectada en la eliminación del ligante orgánico, tanto para procesos de inmersión en disolvente como de degradación térmica. Se mezcló polvo de alúmina con un aglutinante orgánico, compuesto por polipropileno [PP], cera de parafina [PW] y ácido esteárico [SA], y se moldeó por inyección en diferentes geometrías. La inmersión de las piezas cerámicas en hexano indujo la solubilización de PW y SA, confirmada por la variación de peso. La porosidad de las piezas, determinada mediante isoterma de adsorción de nitrógeno, mostró un aumento desde 0,5 v% antes de la inmersión hasta aproximadamente 20 v% después de la inmersión. La combustión del PP produjo hidrocarburos alifáticos y compuestos insaturados que fluyen a través de una estructura porosa producida en las primeras etapas de este proceso. La geometría de las piezas desempeña un papel importante en la eliminación del ligante, afectando a la calidad de la pieza sinterizada, así como al resto de etapas del proceso.

INTRODUCCIÓN

El moldeo por inyección es uno de los procesos más utilizados en la transformación de material polimérico, debido principalmente a su alta productividad y la posibilidad de obtener piezas con geometrías complejas. Para la utilización de metales y materiales cerámicos en este proceso se requiere, además del propio material particulado, la presencia de componentes que permitan el procesado.

El moldeo por inyección de polvo (PIM) se ha convertido en un proceso de transformación muy prometedor, que combina versatilidad y productividad con las propiedades de los materiales metálicos y cerámicos. El mercado mundial del PIM ascendía a 700 millones de dólares en 2000 y podría alcanzar 1.000 millones a finales de 2003. Un reflejo de este crecimiento puede verse en el aumento del número de publicaciones y patentes relacionadas con aplicaciones como implantes óseos, brackets de ortodoncia, componentes de instrumentos musicales, armas de fuego y turbocompresores para automóviles.

Un esquema que ilustra el proceso de fabricación de una pieza cerámica moldeada por inyección se muestra en la Figura 1.