7 factores importantes a considerar en el moldeo por inyección

La forma y el cálculo de la termodinámicaMoldeo de plástico La contracción es la mencionada anteriormente. Los factores que afectan la contracción por moldeo de los termoplásticos son los siguientes:

• Tipos de plástico: Durante el proceso de moldeo de plásticos termoplásticos, debido a factores como los cambios de volumen causados ​​por la cristalización, las fuertes tensiones internas, las elevadas tensiones residuales acumuladas en las piezas de plástico y la fuerte orientación molecular, entre otros, la tasa de contracción es mayor que en los plásticos termoestables, el rango de contracción es más amplio y la direccionalidad es más evidente. Además, la contracción tras el moldeo, el recocido o el tratamiento de control de humedad suele ser mayor que la de los plásticos termoestables.
• Características de las piezas de plástico: Durante el moldeo, el material fundido entra en contacto con la superficie de la cavidad y la capa exterior se enfría inmediatamente, formando una capa sólida de baja densidad. Debido a la baja conductividad térmica del plástico, la capa interior de la pieza se enfría lentamente, formando una capa sólida de alta densidad que se contrae considerablemente. Por lo tanto, las piezas con paredes gruesas, enfriamiento lento y capas gruesas de alta densidad se contraerán más.

Además, la presencia o ausencia de insertos, así como su disposición y cantidad, afectan directamente la dirección del flujo del material, la distribución de la densidad y la resistencia a la contracción. Por lo tanto, las características de las piezas de plástico tienen un mayor impacto en el tamaño y la direccionalidad de la contracción.

(3). Factores como la forma, el tamaño y la distribución de la entrada de alimentación afectan directamente la dirección del flujo del material, la distribución de la densidad, el efecto de mantenimiento de la presión y la alimentación, y el tiempo de moldeo. Las entradas de alimentación directas y las de gran sección transversal (especialmente las de mayor espesor) presentan menor contracción pero mayor direccionalidad, mientras que las de mayor anchura y menor longitud tienen menor direccionalidad. Aquellas cercanas a la entrada de alimentación o paralelas a la dirección del flujo del material se contraerán más.

(4). Condiciones de moldeo: La temperatura del molde es alta, el material fundido se enfría lentamente, tiene alta densidad y se contrae considerablemente. En particular, para los materiales cristalinos, la contracción es mayor debido a su alta cristalinidad y a los grandes cambios de volumen. La distribución de la temperatura del molde también está relacionada con el enfriamiento interno y externo y la uniformidad de la densidad de la pieza de plástico, lo que afecta directamente la contracción y la direccionalidad de cada pieza.

Además, la presión y el tiempo de mantenimiento también influyen significativamente en la contracción. Si la presión es alta y el tiempo prolongado, la contracción será pequeña pero direccional. Si la presión de moldeo por inyección es alta, la diferencia de viscosidad del material fundido es pequeña, la tensión de cizallamiento entre capas es baja y el rebote elástico tras el desmoldeo es grande, por lo que la contracción se puede reducir adecuadamente. Si la temperatura del material es alta, la contracción es grande, pero la direccionalidad es pequeña. Por lo tanto, ajustar diversos factores como la temperatura del molde, la presión, la velocidad de inyección y el tiempo de enfriamiento durante el moldeo también permite modificar adecuadamente la contracción de la pieza de plástico.

Al diseñar el molde, basándose en el rango de contracción de los distintos plásticos, el espesor de la pared y la forma de la pieza de plástico, el tamaño y la distribución de la entrada de alimentación, se determina la tasa de contracción de cada parte de la pieza de plástico según la experiencia, y luego se calcula el tamaño de la cavidad.

Para piezas de plástico de alta precisión y cuando resulta difícil controlar la tasa de contracción, generalmente se utilizan los siguientes métodos para diseñar el molde:

• Establezca una tasa de contracción menor para el diámetro exterior de la pieza de plástico y una tasa de contracción mayor para el diámetro interior, de modo que haya margen para realizar correcciones después de las pruebas del molde.
• Molde de prueba para determinar la forma, el tamaño y las condiciones de moldeo del sistema de vertido.
• Los cambios dimensionales de las piezas de plástico que se van a procesar posteriormente deben determinarse después del procesamiento (la medición debe realizarse 24 horas después del desmoldeo).
• Corrija el molde según la contracción real.
• Vuelva a probar el molde y modifique las condiciones del proceso según corresponda para corregir ligeramente el valor de contracción y así cumplir con los requisitos de la pieza de plástico.

(1). La fluidez de los plásticos termoplásticos generalmente se puede analizar a partir de una serie de índices como el peso molecular, el índice de fusión, la longitud de flujo en espiral de Arquímedes, la viscosidad aparente y la relación de flujo (longitud de flujo/espesor de la pared de la parte plástica).

Un peso molecular bajo, una amplia distribución del peso molecular, una estructura molecular poco regular, un alto índice de fluidez, una larga longitud de flujo en espiral, una baja viscosidad aparente y una alta relación de flujo presentan buena fluidez. Los plásticos con el mismo nombre de producto deben consultar sus instrucciones para determinar si su fluidez es adecuada para el moldeo por inyección.

Según el requisitos de diseño del moldeLa fluidez de los plásticos de uso común se puede dividir aproximadamente en tres categorías:

• Buena fluidez: PA, PE, PS, PP, CA, poli(4) metilpenteno;
• Fluidez media: resinas de la serie del poliestireno (como ABS, AS), PMMA, POM, éter de polifenileno;
• Baja fluidez: PC, PVC duro, éter de polifenileno, polisulfona, poliarilsulfona, fluoroplásticos.

(2). La fluidez de diversos plásticos también cambia debido a diversos factores de moldeo. Los principales factores que influyen son los siguientes:

① La fluidez de los materiales termoendurecibles aumenta con la temperatura, pero también existen diferencias entre los distintos plásticos. La fluidez del PS (especialmente el resistente al impacto y con alto índice de fluidez), PP, PA, PMMA, poliestireno modificado (como ABS y AS), PC, CA y otros plásticos varía considerablemente con la temperatura. En el caso del PE y el POM, el aumento o la disminución de la temperatura tienen poco impacto en su fluidez. Por lo tanto, en el primer caso, se debe ajustar la temperatura para controlar la fluidez durante el moldeo.

② A medida que aumenta la presión en el moldeo por inyección, el material fundido se somete a una mayor cizalladura y su fluidez también aumenta. El PE y el POM son especialmente sensibles, por lo que se debe ajustar la presión de moldeo por inyección para controlar la fluidez durante el proceso.

③ La forma, el tamaño, la disposición del sistema de vertido de la estructura del molde, el diseño del sistema de refrigeración, la resistencia al flujo del material fundido (como el acabado superficial, el espesor de la sección del canal de alimentación, la forma de la cavidad y el sistema de escape) y otros factores afectan directamente la fluidez real del material fundido en la cavidad. Si la temperatura del material fundido disminuye y la resistencia a la fluidez aumenta, la fluidez se reducirá. Al diseñar el molde, se debe seleccionar una estructura adecuada en función de la fluidez del plástico utilizado.

Durante el moldeo, también se pueden controlar factores como la temperatura del material, la temperatura del molde, la presión de inyección y la velocidad de inyección para ajustar adecuadamente la situación de llenado y satisfacer las necesidades del moldeo.

Los plásticos termoplásticos se pueden dividir en dos categorías: plásticos cristalinos y plásticos amorfos (también conocidos como amorfos), según el hecho de que no cristalizan al condensarse.

El llamado fenómeno de cristalización es un fenómeno en el que, cuando el plástico cambia de un estado fundido a un estado condensado, las moléculas se mueven de forma independiente y están completamente desordenadas, y luego dejan de moverse libremente y se asientan en una posición ligeramente fija, con una tendencia a que las moléculas se organicen en un modelo regular.

El criterio visual para distinguir estos dos tipos de plásticos depende de la transparencia de las piezas de plástico de paredes gruesas. Generalmente, los materiales cristalinos son opacos o translúcidos (como el POM, etc.), y los materiales amorfos son transparentes (como el PMMA, etc.). Sin embargo, existen excepciones. Por ejemplo, el poli(4)metilpenteno es un plástico cristalino pero de alta transparencia, y el ABS es un material amorfo pero no transparente.

Al diseñar moldes y seleccionar máquinas de moldeo por inyección, se debe prestar atención a los siguientes requisitos y precauciones para los plásticos cristalinos:

• Se requiere mucho calor para elevar la temperatura del material hasta la temperatura de moldeo, por lo que es necesario utilizar equipos con gran capacidad de plastificación.
• Durante el enfriamiento y la recuperación se libera una gran cantidad de calor, por lo que es necesario enfriar.
• La diferencia de densidad entre el estado fundido y el estado sólido es grande, lo que provoca una gran contracción durante el moldeo y una mayor propensión a la contracción y la formación de poros.
• Enfriamiento rápido, baja cristalinidad, mínima contracción y alta transparencia. El grado de cristalinidad está relacionado con el espesor de la pared de la pieza de plástico. Un mayor espesor de pared implica un enfriamiento más lento, mayor cristalinidad, mayor contracción y mejores propiedades físicas. Por lo tanto, la temperatura del molde para materiales cristalinos debe controlarse según sea necesario.
• Anisotropía significativa y gran tensión interna. Las moléculas no cristalizadas tras el desmoldeo tienden a seguir cristalizando, se encuentran en un estado de desequilibrio energético y son propensas a la deformación y alabeo.
• El rango de temperatura de cristalización es estrecho, y es fácil que se inyecte material sin fundir en el molde o que se bloquee el puerto de alimentación.

(1). La sensibilidad térmica se refiere a la tendencia de algunos plásticos a ser más sensibles al calor. Cuando se calientan a altas temperaturas durante un tiempo prolongado, o si la sección transversal de la abertura de alimentación es demasiado pequeña, o si la fuerza de corte es grande, la temperatura del material aumenta y es propenso a la decoloración, la degradación y la descomposición. Los plásticos con esta característica se denominan plásticos termosensibles.

Como el PVC rígido, el cloruro de polivinilideno, el copolímero de acetato de vinilo, el POM, el policlorotrifluoroetileno, etc. Cuando los plásticos termosensibles se descomponen, producen monómeros, gases, sólidos y otros subproductos. En particular, algunos gases de descomposición son irritantes, corrosivos o tóxicos para el cuerpo humano, los equipos y los moldes.

Por lo tanto, se debe prestar atención a diseño de moldesSelección y moldeo de la máquina de moldeo por inyección. Se debe seleccionar una máquina de moldeo por inyección de husillo. La sección transversal del sistema de vertido debe ser grande. El molde y el cilindro deben estar cromados. No debe haber material estancado en las esquinas. La temperatura de moldeo debe controlarse estrictamente y se deben agregar estabilizadores al plástico para reducir su sensibilidad al calor.

(2). Incluso si algunos plásticos (como el PC) contienen una pequeña cantidad de humedad, se descompondrán a altas temperaturas y presiones. Esta propiedad se denomina hidrólisis, y requiere calentamiento y secado previos.

(1). Algunos plásticos son sensibles a la tensión. Son propensos a sufrir tensiones internas durante el moldeo, son quebradizos y se agrietan con facilidad. Las piezas de plástico se agrietan bajo la acción de una fuerza externa o un disolvente.

Por este motivo, además de añadir aditivos a las materias primas para mejorar su resistencia al agrietamiento, se debe prestar atención al secado de las mismas y a la selección adecuada de las condiciones de moldeo para reducir las tensiones internas y aumentar la resistencia al agrietamiento. Se debe elegir una forma apropiada para la pieza de plástico y evitar la instalación de insertos u otras medidas para minimizar la concentración de tensiones.

Al diseñar el molde, se debe aumentar la pendiente de desmoldeo y seleccionar un puerto de alimentación y un mecanismo de eyección adecuados. Durante el moldeo, se deben ajustar la temperatura del material, la temperatura del molde, la presión de inyección y el tiempo de enfriamiento para evitar el desmoldeo cuando las piezas de plástico estén demasiado frías y quebradizas. Después del moldeo, las piezas de plástico deben someterse a un postprocesamiento para mejorar la resistencia al agrietamiento, eliminar las tensiones internas y evitar el contacto con disolventes.

(2). Cuando el polímero fundido, con un determinado caudal, supera un cierto valor al pasar por el orificio de la boquilla a temperatura constante, se producen grietas transversales evidentes en la superficie del fundido, lo que se denomina rotura por fusión, y que daña la apariencia y las propiedades físicas de la pieza de plástico. Por lo tanto, al seleccionar polímeros con altos caudales, se deben aumentar las secciones transversales de la boquilla, el canal de alimentación y la entrada de alimentación, reducir la velocidad de inyección y aumentar la temperatura del material.

(1). Los distintos plásticos presentan diferentes propiedades térmicas, como calor específico, conductividad térmica y temperatura de distorsión térmica. Los materiales plastificados con alto calor específico requieren mucho calor, por lo que se debe seleccionar una máquina de moldeo por inyección con gran capacidad de plastificación. Los plásticos con altas temperaturas de distorsión térmica permiten un enfriamiento rápido y un desmoldeo temprano, pero es fundamental evitar la deformación por enfriamiento tras el desmoldeo.

Los plásticos con baja conductividad térmica tienen una velocidad de enfriamiento lenta (como los polímeros iónicos, etc., que tienen una velocidad de enfriamiento extremadamente lenta), por lo que deben enfriarse completamente y el efecto de enfriamiento del molde debe mejorarse. Moldes de canal caliente Son adecuados para plásticos con bajo calor específico y alta conductividad térmica. Los plásticos con alto calor específico, baja conductividad térmica, baja temperatura de deformación térmica y baja velocidad de enfriamiento no son aptos para el moldeo a alta velocidad. Se debe seleccionar una máquina de moldeo por inyección adecuada y reforzar la refrigeración del molde.

(2). Los distintos plásticos requieren una velocidad de enfriamiento adecuada según sus características y la forma de las piezas. Por lo tanto, el molde debe estar equipado con un sistema de calentamiento y enfriamiento que mantenga una temperatura constante, de acuerdo con los requisitos de moldeo. Cuando la temperatura del material supera la del molde, se debe enfriar para evitar la deformación de la pieza tras el desmoldeo, acortar el ciclo de moldeo y reducir la cristalinidad.

Cuando el calor residual del plástico no es suficiente para mantener el molde a una temperatura determinada, este debe estar equipado con un sistema de calefacción para mantener dicha temperatura, controlar la velocidad de enfriamiento, asegurar la fluidez, mejorar las condiciones de llenado o controlar el enfriamiento lento de las piezas de plástico, prevenir el enfriamiento desigual del interior y el exterior de las piezas de plástico de paredes gruesas y aumentar la cristalinidad, etc.

Para materiales con buena fluidez, gran superficie de moldeo y temperatura irregular, puede ser necesario alternar el uso de calefacción o refrigeración, o bien combinar ambas, según las condiciones de moldeo de las piezas de plástico. Para ello, el molde debe estar equipado con un sistema de calefacción o refrigeración adecuado.

Debido a la variedad de aditivos presentes en los plásticos, estos presentan distintos grados de afinidad por la humedad. Por lo tanto, se pueden clasificar en dos tipos principales: los que absorben la humedad, los que la retienen y los que no la absorben ni se adhieren fácilmente a ella. Es fundamental controlar el contenido de humedad del material dentro de los límites permitidos. De lo contrario, a altas temperaturas y presiones, la humedad se gasificará o hidrolizará, provocando la formación de espuma en la resina, una menor fluidez y un deterioro en su apariencia y propiedades mecánicas.

Por lo tanto, los plásticos higroscópicos deben precalentarse utilizando los métodos y especificaciones de calentamiento adecuados, según sea necesario, para evitar la reabsorción de humedad durante su uso.