Moldeo por Compresión en Frío de Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular. Parte 1: Influencia del tamaño, la distribución y la morfología de las partículas en la densidad verde

Cold Compression Molding of Ultra High Molecular Weight Polyethylene. Part 1: Influence of the Size, Distribution and Morphology of Particles on the Green Density

En este trabajo se investigaron las características de las muestras de polvo de polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE), incluida la porosidad, el tamaño medio de las partículas, la distribución del tamaño y la morfología, que son importantes en el moldeo por compresión en frío. También se investigó la influencia de estas características en la densidad verde de las preformas moldeadas. Las muestras de polvo de UHMWPE se caracterizaron mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis granulométrico, absorción de aceite, área superficial, porosidad de mercurio, compactación de densidad, densidad aparente y microscopía electrónica de barrido (SEM). Las técnicas de caracterización utilizadas demuestran que las características de las partículas de UHMWPE citadas anteriormente, así como el parámetro de densificación (DP), que es una función directa de la porosidad interpartículas, afectan a la densidad verde relativa (RGD) y, por tanto, a la resistencia a la tracción por flexión (FTS).

INTRODUCCIÓN

El polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) es un polímero sintético formado por cadenas parafínicas lineales o ramificadas, cuya masa molar media es igual o superior a 2,5 × 10^6 g·mol^-1. Debido a sus largas cadenas, hasta 10 veces más largas que las del polietileno de alta densidad (HDPE), y en consecuencia su elevada masa molar, tiene propiedades únicas, como una resistencia extremadamente alta a la abrasión y al impacto, y un bajo coeficiente de fricción, y puede considerarse un plástico de ingeniería. Los métodos de procesamiento convencionales, como el moldeo por inyección o la extrusión, no pueden utilizarse para este polímero debido a su alta viscosidad en estado fundido a temperaturas de procesamiento. En consecuencia, UHMWPE sólo puede procesarse mediante técnicas de procesamiento de polvos, que generalmente implican la compactación en frío de polvos de polímero seguida de la sinterización de las preformas a temperaturas elevadas. El interés en el proceso de compresión del UHMWPE se debe principalmente a la posibilidad de obtener piezas con geometrías complejas. 

Según Halldin & Kamel, la etapa de compresión en frío del polímero es extremadamente importante. El material moldeado debe tener una buena resistencia de la preforma y estabilidad dimensional, porque durante su transporte a la prensa de calentamiento, la pieza no debe perder su forma original por rotura o desmontaje. Comprender esta etapa del proceso de compactación del polvo es de fundamental importancia para obtener preformas que cumplan adecuadamente las características de rendimiento deseadas.