Tim OsswaldTim A. Osswald
Departamento de Ingeniería Mecánica, Universidad de Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin, USA

Juan Pablo Hernandez-OrtizJuan P. Hernández-Ortiz
Departamento de Materiales, Universidad Nacional de Colombia, Bloque 17, Cuarto piso, Medellín, Colombia

 

Resumen

El procesamiento de siliconas duras (HSR, de su sigla en inglés) y líquidas (LSR, de su sigla en inglés) es comparado por medio del modelamiento y la simulación. El proceso de curado de ambas siliconas se modela usando el modelo autocatalítico de Kamal-Sourour y un método de regresión no lineal se emplea para encontrar los parámetros cinéticos. El modelo cinético ajustado es entonces combinado con ecuaciones de balance de calor para simular las condiciones de procesamiento real. Ambas resinas se comparan en términos del desempeño del procesamiento y la consistencia de la parte. Los resultados muestran que a pesar del bajo costo de las siliconas duras, sus condiciones de procesamiento presentan algunos problemas de consistencia y de control de calidad cuando se comparan con las LSR.

Palabras claves: silicona; cinética de cura; moldeo por inyección; elementos finitos

Introducción

En los últimos 60 años, las siliconas han aumentado su popularidad en la industria. Principalmente porque este material mantiene sus propiedades mecánicas y eléctricas en un intervalo amplio de temperaturas. Es la opción natural en muchas aplicaciones, comenzando desde la industria aeroespacial hasta dispositivos médicos1-4. También son usadas comúnmente en la producción de sellos de la industria automotriz; en conectores y cables para electrodomésticos y telecomunicaciones; para implantes y dispositivos con propósitos médicos; y para empaques y moldes de hornear en la industria alimenticia.

Las siliconas son de la familia de los termofijos elastoméricos, que tiene una cadena principal con átomos de silicio y oxígeno alternados con grupos laterales de metilo o vinilo. El proceso de solidificación de todos los termofijos activados por calor, incluyendo las siliconas, está dominado por una reacción exotérmica e irreversible llamada cura, vulcanización o polimerización de red5-8. El proceso de curado forma una red tridimensional en la cual cada cadena está conectada con las otras por una secuencia de puntos de unión y otras cadenas. La baja densidad de entrecruzamiento provocará un elastómero flexible. Por el contrario, una alta densidad generará un producto rígido.