Carbon-based coatings for the modern plastics industry

Abstract

Em Portugal, uma das indústrias com maior expressão e competitividade é, sem dúvida, a indústria de moldes. A aposta em produtos de maior valor acrescentado e em nichos de mercado tem sido fomentada e extremamente valorizada. É neste contexto que surge a micromoldação. Uma tecnologia de produção, também cíclica, com todas as vantagens da moldação por injecção, que abre novos mercados, mas que requer conhecimento tecnológico especifico nas diferentes vertentes: equipamento, processo, ferramentas. Neste contexto, para as ferramentas de moldação urge solucionar problemas tecnológicos que se prendem com questões processuais intrínsecas à micromoldação, nomeadamente dificuldades de escoamento em micro-canais, desmoldação, etc. No que concerne a interface fluído/ferramenta moldante, deve referir-se que esta deve promover um mínimo de adesão, por forma a não comprometer a frente de enchimento e a operação de desmoldação. As ferramentas de moldação devem portanto ser de materiais com alta dureza, baixo coeficiente de atrito e uma condutividade térmica elevada. Uma forma de obter tais características é utilizar revestimentos duros, tais como revestimentos de diamante, que possuem um conjunto de propriedades físicas excepcionais, podendo minimizar substancialmente a necessidade de manutenção no molde. Tais propriedades são ainda de importância crucial de forma a garantir a qualidade final das peças. O presente trabalho visa apresentar uma solução para alguns dos problemas acima apontados, bem como estabelecer a metodologia de operação e os limites de validade e ou viabilidade da aplicação de filmes finos de diamante em ferramentas micro-estruturadas para a industria de moldes.

Molds industry in Portugal is one of the most dynamic sectors in the national economy. For that reason, its competitiveness is of utmost importance and requires further insight into the development of high value products and new markets. The latter has been pointed out, quite often, as a gateway to improve the sectors performance. Micromolding is, within this context, seen as an area of great potential. Nevertheless, when such a dimensional reduction is considered, the tools are also subjected to problems due to melt flow characteristics on micro-channels. In what concerns the melt flow/molding tool interface it’s worth referring the requirements for minimum adhesion to avoid compromising the flow front advancement or demolding operations. Molding tools have therefore strict requisites in what concerns high hardness, low friction coefficients and high thermal conductivity materials. In order to attain the above, the use of hard coatings, such as diamond, which display outstanding physical properties, may minimize substantially the need for mold intervention. The latter is required to reestablish the surface finish to guarantee part quality. The present work has as its fundamental objective to evaluate the viability and the added value of the diamond coatings on molding tools for thermoplastic micromolding.