¿Cómo permite el espumado con CO₂ crear piezas de plástico ligeras?

Principios básicos del espumado con dióxido de carbono

¿Cómo integrar el CO₂ en la producción industrial para el espumado de plásticos?

El espumado utilizando CO₂ como agente se caracteriza por la introducción de un gas con el fin de mezclarlo con la materia plástica fundida tras calentar el polímero para obtener una mezcla homogénea que, posteriormente, se introduce en la cavidad del molde que se usa para el moldeo de la pieza. Al liberar la presión de inyección, el gas forma una estructura de celdas en el interior del material plástico, lo que supone una gran ventaja. Estas microceldas sustituyen al polímero, lo que genera un menor peso del material y un incremento de la resistencia mecánica de la pieza.

¿Qué se entiende por espumado con CO₂ supercrítico para plásticos?

Consiste en utilizar el CO₂ en condiciones industriales por encima de su punto crítico (74 bar y una temperatura de 31 °C). En estas condiciones, sus propiedades se sitúan entre las de un gas y las de un líquido. Esto ofrece la ventaja de una solubilidad óptima en los plásticos, con una difusión adecuada y rápidamente homogénea que resulta fundamental para la formación de espuma con micro celdas regulares durante la descompresión en el molde. Este paso constituye la base de la tecnología de espumado.

Características esenciales de la tecnología de espumado con CO₂

¿Por qué esta tecnología mejora la estabilidad dimensional?

A diferencia de las tecnologías tradicionales, el espumado por inyección de CO₂ ejerce una presión uniforme debido a la expansión del gas. De esta forma, esta tecnología disminuye considerablemente los rechupes, así como las deformaciones vinculadas a las tensiones internas de los materiales durante el enfriamiento. Las piezas obtenidas presentan una precisión geométrica superior, indispensable para ensamblajes complejos en los sectores de la electrónica o de la automoción, que cuentan con tolerancias cada vez más estrechas. La expansión del gas genera una espuma interna que optimiza esta estabilidad.

¿Se puede utilizar esta tecnología para todas las piezas plásticas?

Integrar el espumado por inyección de CO₂ en la producción exige revisar las especificaciones técnicas para incorporar los parámetros vinculados a los procesos de espumado en una instalación industrial o equipo o sistema de producción. El diseño de las piezas requiere una reevaluación, ya que tanto la geometría como los espesores de pared influyen en la técnica de espumado y en la morfología de la espuma. Esta aplicación se utiliza fácilmente para espesores estándar de 2 mm; por el contrario, el aligeramiento de componentes con paredes más pequeñas de apenas unas décimas de milímetro plantea dificultades para la correcta expansión de la espuma.

Aplicaciones industriales del espumado con CO₂ de los plásticos

¿Qué papel desempeña el espumado con CO₂ en relación con las tolerancias dimensionales?

La expansión del gas actúa de esta forma como una presión multidireccional en la cavidad del molde que se usa para el moldeo de la pieza, compactando el polímero contra la superficie del molde. Este fenómeno compensa la contracción volumétrica del polímero durante el enfriamiento. Esta acción reduce al mínimo las tensiones internas de los materiales, lo que elimina el alabeo y los rechupes en las zonas de gran espesor o en los nervios. Este mayor control de las tolerancias geométricas reduce drásticamente los rechazos y residuos de producción en la fabricación de piezas técnicas.

¿Qué polímeros pueden utilizar esta tecnología?

Casi todos los tipos de plásticos dentro de los termoplásticos más comunes - como el polipropileno (PP), el PA, el PC o el ABS, e incluso el polietileno en procesos específicos de extrusión -  pueden utilizar el espumado con CO₂. Previamente, el fabricante debe evaluar las características de la solubilidad del CO₂ en la resina. El contenido de CO₂ absorbido por un plástico a alta presión es proporcional a los valores de la cristalinidad del plástico, formando una capa celular uniforme.

Requisitos de las normativas europeas en relación con el CO₂

¿Qué significa CO₂ biogénico?

Se trata de un subproducto especial de la descomposición de materia orgánica generado por:

• La fermentación (producción de bioetanol).
• La digestión (producción de biometano).
• El reformado de metano con vapor alimentado con biogás.

Con el dióxido de carbono biogénico, los industriales que lo utilizan para el espumado con CO₂ optimizan tanto el Alcance 1 (Scope 1) como el Alcance 3 (Scope 3) de su producción.  A diferencia del CO₂ fósil, el CO₂ biogénico tiene un impacto directo y efecto neutro para el medio ambiente, por lo que no es necesario declararlo entre las emisiones fósiles.

¿Cómo responder a las exigencias del reglamento REACH?

El CO₂ no está incluido en el marco europeo de Sustancias Extremadamente Preocupantes (SVHC) del reglamento REACH. Su uso no emite compuestos orgánicos volátiles (COV), lo que significa que las industrias que utilizan el espumado con CO₂ han optado por una estrategia proactiva para garantizar a lo largo del tiempo el cumplimiento normativo y responder a los criterios impuestos.