Inyección de plástico
Me gustaría que me explicaran como funciona más o menos una máquina de inyección de plástico que utiliza pvc y polietileno para realizar los moldes.
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Respuesta de Gabriel Martín
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No hay espacio suficiente para explicar con detalle el funcionamiento de una máquina de inyección de plástico pero intentaré hacerte un resumen de sus puntos principales (aún así requiere una respuesta extensa).
En el moldeo por inyección los polímeros termoplásticos como PVC, PE, PP, PUES, PET, Nylon, PMMA, etc. son calentados por encima de su punto de fusión de forma que puedan ser forzados mediante la presión comunicada por un husillo (algo parecido a un tornillo sin fin) dentro de un molde cerrado para producir una figura moldeada.
Los polímeros termoplásticos, a diferencia de los termoestables, se comportan de manera plástica a elevadas temperaturas sin que la naturaleza de sus enlaces químicos se modifique sustancialmente. Es por esto que pueden ser procesados en estado fundido, enfriados, y después, recalentados y reprocesados nuevamente sin afectar al comportamiento del polímero.
El plástico que alimenta a una máquina de inyección se compone del polímero (o polímeros) base, más un conjunto de aditivos con diversas funciones tales como conferir ciertas propiedades al producto final o facilitar el procesamiento: pigmentos colorantes (master-batch), estabilizantes, plastificantes, fillers (rellenos), etc. El PVC, en particular, lleva una alta proporción de aditivos en su composición.
Todos los elementos de una máquina de inyección están dispuestos horizontalmente sobre una bancada. El material plástico de partida se encuentra en forma de granza (pequeños gránulos) y alimenta por gravedad a la máquina de inyección en su parte superior por medio de una tolva dosificadora, con forma de embudo.
La granza se introduce así en un cilindro de acero en que gira (por medio de un motor hidráulico de gran potencia), de forma ajustada a sus paredes, una pieza semejante a un tornillo sin fin que se denomina husillo. El husillo es un componente fabricado en acero de alta calidad con muy buenas prestaciones mecánicas y de resistencia a la abrasión debido a las duras y variables condiciones de presión y temperatura a que va a estar sometido. Su diseño está muy estudiado en función de la viscosidad y comportamiento reológico del plástico fundido que se va a procesar. Así, a lo largo de su longitud se encuentran etapas en las que su configuración helicoidal varía tanto en el diámetro y en el paso de hélice como en el espaciado entre "filetes". En el exterior del cilindro se disponen camisas calefactoras que, por medio de resistencias eléctricas mantienen valores de temperatura adecuados y distintos en varias etapas secuenciales a lo largo del cilindro.
En el moldeo por inyección los polímeros termoplásticos como PVC, PE, PP, PUES, PET, Nylon, PMMA, etc. son calentados por encima de su punto de fusión de forma que puedan ser forzados mediante la presión comunicada por un husillo (algo parecido a un tornillo sin fin) dentro de un molde cerrado para producir una figura moldeada.
Los polímeros termoplásticos, a diferencia de los termoestables, se comportan de manera plástica a elevadas temperaturas sin que la naturaleza de sus enlaces químicos se modifique sustancialmente. Es por esto que pueden ser procesados en estado fundido, enfriados, y después, recalentados y reprocesados nuevamente sin afectar al comportamiento del polímero.
El plástico que alimenta a una máquina de inyección se compone del polímero (o polímeros) base, más un conjunto de aditivos con diversas funciones tales como conferir ciertas propiedades al producto final o facilitar el procesamiento: pigmentos colorantes (master-batch), estabilizantes, plastificantes, fillers (rellenos), etc. El PVC, en particular, lleva una alta proporción de aditivos en su composición.
Todos los elementos de una máquina de inyección están dispuestos horizontalmente sobre una bancada. El material plástico de partida se encuentra en forma de granza (pequeños gránulos) y alimenta por gravedad a la máquina de inyección en su parte superior por medio de una tolva dosificadora, con forma de embudo.
La granza se introduce así en un cilindro de acero en que gira (por medio de un motor hidráulico de gran potencia), de forma ajustada a sus paredes, una pieza semejante a un tornillo sin fin que se denomina husillo. El husillo es un componente fabricado en acero de alta calidad con muy buenas prestaciones mecánicas y de resistencia a la abrasión debido a las duras y variables condiciones de presión y temperatura a que va a estar sometido. Su diseño está muy estudiado en función de la viscosidad y comportamiento reológico del plástico fundido que se va a procesar. Así, a lo largo de su longitud se encuentran etapas en las que su configuración helicoidal varía tanto en el diámetro y en el paso de hélice como en el espaciado entre "filetes". En el exterior del cilindro se disponen camisas calefactoras que, por medio de resistencias eléctricas mantienen valores de temperatura adecuados y distintos en varias etapas secuenciales a lo largo del cilindro.
La presión ejercida por el giro del husillo comprimiendo el plástico en el espacio entre filetes, provoca la fusión (además de la fricción con las paredes del cilindro y del calor suministrado por las camisas calefactoras) del plástico y su impulsión a lo largo de todo el recorrido por el cilindro. La presión ejercida se puede controlar mediante la variación de la velocidad de giro del husillo (rpm). Los valores de presión y temperatura se ajustan de acuerdo al plástico que se esté procesando. Así, valores típicos para PVC son 170ºC a 190ºC de temperatura y 1200 a 1400 bares de presión de inyección, mientras que para el LDPE (polietileno de baja densidad) hablamos de 160ºC a 260ºC y 500 a 1000 bares, y para el HDPE (polietileno de alta densidad) de 260ºC a 310ºC y más de 600 bares, respectivamente.
El proceso de inyección es un proceso discontinuo que opera por ciclos. En el momento en que en el espacio entre el final del husillo y el extremo del cilindro, se encuentra suficiente cantidad de plástico fundido, el husillo se detiene y, mediante un movimiento de pistón de éste, el plástico se inyecta a gran velocidad, a través de una boquilla en el extremo del cilindro en las cavidades de un molde cerrado por medio de un sistema de bebedero de colada. El eje del tornillo mantiene la presión sobre el material plástico que se encuentra dentro del molde durante un corto período de tiempo para permitirle que solidifique y luego se retira. El molde está refrigerado por agua que circula a través de un sistema de conductos, para acelerar esta solidificación. Finalmente, el molde es abierto y la pieza es retirada del molde con aire o por expulsores de resorte. Luego se cierra el molde y se prepara para otro ciclo.
Los moldes se cambian cada vez que se va a producir una pieza diferente. Son bastante complejos y se componen de elementos fijos y móviles que conforman una o varias cavidades con el negativo de la pieza, cuando se cierran. Al utilizar moldes de cavidades múltiples, que producen más de una pieza en cada ciclo, se incrementa la productividad. El diseño del sistema de bebedero de colada está muy bien estudiado para asegurar un llenado uniforme de la cavidad en función de la viscosidad y las propiedades reológicas del plástico fundido. Un sistema hidráulico proporciona la presión de cierre necesaria y abre el molde al final de cada ciclo.
Un procesamiento correcto que asegure la uniformidad y consistencia de la pieza final, sin "rechupes" ni "rebabas", se asegura cuando se comprenden y se controlan adecuadamente la temperatura del plástico, la presión del plástico cuando llena el molde, la velocidad en que el plástico llena el molde y las condiciones de enfriamiento. Un sistema electrónico programable de control facilita el ajuste de todos los parámetros implicados en el proceso.
El proceso de inyección es un proceso discontinuo que opera por ciclos. En el momento en que en el espacio entre el final del husillo y el extremo del cilindro, se encuentra suficiente cantidad de plástico fundido, el husillo se detiene y, mediante un movimiento de pistón de éste, el plástico se inyecta a gran velocidad, a través de una boquilla en el extremo del cilindro en las cavidades de un molde cerrado por medio de un sistema de bebedero de colada. El eje del tornillo mantiene la presión sobre el material plástico que se encuentra dentro del molde durante un corto período de tiempo para permitirle que solidifique y luego se retira. El molde está refrigerado por agua que circula a través de un sistema de conductos, para acelerar esta solidificación. Finalmente, el molde es abierto y la pieza es retirada del molde con aire o por expulsores de resorte. Luego se cierra el molde y se prepara para otro ciclo.
Los moldes se cambian cada vez que se va a producir una pieza diferente. Son bastante complejos y se componen de elementos fijos y móviles que conforman una o varias cavidades con el negativo de la pieza, cuando se cierran. Al utilizar moldes de cavidades múltiples, que producen más de una pieza en cada ciclo, se incrementa la productividad. El diseño del sistema de bebedero de colada está muy bien estudiado para asegurar un llenado uniforme de la cavidad en función de la viscosidad y las propiedades reológicas del plástico fundido. Un sistema hidráulico proporciona la presión de cierre necesaria y abre el molde al final de cada ciclo.
Un procesamiento correcto que asegure la uniformidad y consistencia de la pieza final, sin "rechupes" ni "rebabas", se asegura cuando se comprenden y se controlan adecuadamente la temperatura del plástico, la presión del plástico cuando llena el molde, la velocidad en que el plástico llena el molde y las condiciones de enfriamiento. Un sistema electrónico programable de control facilita el ajuste de todos los parámetros implicados en el proceso.
Si tuvieras información respecto de este proceso, te agradecería que me la enviaras a [email protected]. De antemano muchísimas gracias!!! - Gabriel Ulloa