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Cómo funciona la máquina de moldeo por inyección de polímeros en productos: una guía de proceso
Creado 09.05
Las máquinas de moldeo por inyección tienen redefinió el panorama de la fabricación de plásticos– aumentar la velocidad de los procesos y reducir el desperdicio de material. Esta guía paso a paso te lleva a través de cómo la máquina de moldeo por inyección trabaja con polímeros para crear formas plásticas complejas con precisión dimensional en una línea de fabricación estándar hoy en día.
¿Qué es el moldeo por inyección?
El moldeo por inyección es un proceso de fabricación de alta precisión donde las materias primas como plásticos y metales se funden antes de ser inyectadas en un molde para dar forma. Si bien esto se puede aplicar a los metales a través del moldeo por inyección, el moldeo por inyección es un método preferido al trabajar con termoplásticos, por estas pocas razones específicas:
- Bajo Punto de Fusión – Los polímeros plásticos tienen puntos de fusión más bajos, típicamente entre (180°C–320°C). Esta capacidad permite un uso eficiente de la energía y un control más preciso sobre la viscosidad del material para un llenado de molde más preciso y consistente.
- Alta Precisión Dimensional – Cuando se funden, los plásticos tienen excelentes características de flujo y bajas tasas de contracción. Esto permite una reproducción precisa del molde, sin importar cuán complejo sea. Los plásticos también pueden capturar micro-texturas, secciones de pared delgadas y capas de diseños geométricos detallados.
- Facilidad de Reprocesamiento – Debido a su menor punto de fusión, los productos finales defectuosos pueden ser triturados, fundidos y reintegrados en elmáquina de moldeo por inyecciónsin degradación significativa. Esto reduce en gran medida los desechos, los costos de las materias primas, al tiempo que forma una línea de producción eficiente y en circuito cerrado.
- Proceso de Acabado Simplificado – A menudo, un producto de plástico moldeado viene con un acabado brillante, mate o texturizado. Esto reduce un paso en la línea, disminuyendo costos y aumentando la eficiencia de producción, sin comprometer la calidad del producto final.
- Flexibilidad y personalización: Se añaden rellenos como vidrio, fibra, carbonato de calcio y silicato a los plásticos para diseñarlos con una resistencia mecánica o flexibilidad específica. Colorantes, aditivos metálicos, masterbatches y decoraciones/etiquetas en molde te permiten personalizar el aspecto final del producto con mayor especificidad.
Materiales en Moldeo por Inyección
Hay dos tipos principales de plásticos utilizados en la producción en masa: termoplásticos y plásticos termoestables. La principal diferencia entre ellos es cómo reaccionan a las aplicaciones de calor y mantienen su forma después de la producción:
Termoplásticos
Los termoplásticos son polímeros orgánicos que se derriten y ablandan cuando se calientan, y luego se vuelven a solidificar a temperaturas más frías. Esta capacidad es la razón por la cual los termoplásticos se utilizan como la materia prima principal en la fabricación de plásticos. Dado que el proceso es cíclico, los termoplásticos se pueden derretir y remodelar, reduciendo el desperdicio.
Ejemplos: Polipropileno (PP), Polietileno (PE), Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS), Poliestireno (PS) y Nylon (PA).
Aplicaciones: Artículos para el hogar, electrodomésticos, piezas de maquinaria/automotrices, embalaje y desechables médicos.
Plástico termoestable
Los plásticos termoestables necesitan ser curados una vez moldeados, lo que les permite tener un entrecruzamiento más rígido para una mejor resistencia mecánica. La desventaja, sin embargo, es que ya no se pueden volver a fundir y remodelar; el calor comenzará a degradar el plástico en su lugar.
Ejemplos: Resinas epóxicas, Fenólicos (PF), Melamina-formaldehído y Urea-formaldehído.
Aplicaciones: Carcasas eléctricas, aislantes, materiales de construcción/edificación, componentes de alta temperatura, placas de circuito y piezas automotrices/industriales.
Polímeros Comunes en Moldeo por Inyección
Naturalmente, los termoplásticos dominan la escena ya que son más fáciles de derretir, moldear y remodelar. La procesabilidad, la eficiencia de costos y las propiedades mecánicas de estos polímeros son lo que los hace ideales para la producción en masa de artículos de plástico :
- Polipropileno (PP): Este polímero ligero y resistente a productos químicos ofrece un excelente rendimiento a la fatiga. Por lo tanto, lo verás ampliamente utilizado en piezas mecánicas/estructurales, embalajes, tapas y molduras automotrices.
- Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS) : Este polímero es rígido, robusto, resistente a impactos y tiene un acabado suave. Los usos comunes de los plásticos ABS son en juguetes para niños (como LEGO), electrónica de consumo, artículos para el hogar y interiores de automóviles.
- Polietileno (PE) : Los plásticos PE – tanto las calidades HDPE como LDPE – son resistentes, flexibles y resistentes a la humedad. Como resultado, a menudo son el material base al fabricar bolsas de plástico, contenedores, tubos médicos y películas.
- Poliestireno (PS) : Este tipo de plástico es rígido, fácilmente moldeable y económico. Puedes encontrarlo utilizado para hacer utensilios desechables, carcasas de CD, materiales de aislamiento y carcasas para electrodomésticos.
Para fortalecer y embellecer aún más el producto final, los fabricantes de plástico añaden varios aditivos y colorantes a la resina caliente antes del proceso de inyección.
Aditivos y Colorantes en Moldeo por Inyección de Plástico
Los polímeros plásticos tienen su resistencia a la tracción, resistencia al calor, inflamabilidad y apariencia final personalizados al combinarlos con otros polímeros y pigmentos. Dependiendo del resultado final previsto, los fabricantes de plásticos a menudo añaden una variedad de aditivos funcionales, rellenos y diversos colorantes para mejorar los polímeros plásticos:
- Colorantes y Pigmentos: Para una coloración y estética consistentes, los colorantes y pigmentos a menudo se añaden a plásticos fundidos como masterbatches para una máxima precisión del color.
- Estabilizadores UV: Estos aditivos ayudan a reducir la degradación del plástico cuando se expone a fuentes de luz UV, como la luz solar. Esta capacidad es crítica para los plásticos diseñados para uso exterior o automotriz.
- Fibras de vidrio y rellenos minerales: Rellenos como estos refuerzan los enlaces entre los átomos de polímero plástico, reforzando la resistencia y durabilidad en general. Esto es común en plásticos fabricados para aplicaciones estructurales, eléctricas o automotrices.
- Plasticizadores: Estos rellenos permiten que los plásticos sean más flexibles, maleables y menos quebradizos. A menudo, esto es esencial al fabricar tuberías y tubos.
- Retardantes de llama: Los retardantes de llama reducen las posibilidades de que el producto final se incendie. Esto es bueno para los plásticos en aplicaciones electrónicas, automotrices y de construcción.
- Antimicrobianos: A menudo, estos se añaden a productos de plástico utilizados en aplicaciones médicas, especialmente herramientas quirúrgicas desechables.
- Agentes antiestáticos: Esto reduce la energía estática que los plásticos tienen de forma natural. Es un relleno común en la fabricación de plásticos utilizados en electrónica.
Cómo funciona la máquina de moldeo por inyección Polímeros plásticos
El proceso de moldeo por inyección comienza con la fusión de las perlas de polímero plástico crudo a temperaturas controladas con precisión. Una vez que se logra la viscosidad y consistencia adecuadas, los plásticos se inyectan en el molde para formar el producto.
Aquí está el proceso detallado, paso a paso, de cómo funciona una máquina de moldeo por inyección con plásticos en un entorno de fabricación común:
Paso 1 : Sujeción
- El molde, compuesto generalmente por dos mitades de acero (el negativo y el positivo), se montará en la máquina de moldeo por inyección.
- Una unidad de sujeción hidráulica o de palanca aplicará una cantidad precisa de presión, generalmente varias toneladas, para mantener el molde seguro durante el proceso de inyección.
Paso 2 : Inyección
- Las pellets de polímero plástico se funden en un barril largo a una temperatura específica, generalmente entre 180 y 300 °C, dependiendo del tipo de polímero y la aplicación final.
- El tornillo alternativo dentro del barril calienta y funde el suministro de pellets de plástico mediante fricción y calentadores de resistencia eléctrica como fuente de calor.
- A medida que el tornillo avanza hacia adelante, el polímero fundido se mueve hacia el molde, listo para la inyección.
- El polímero fundido se inyecta en el molde a alta presión, generalmente entre 500 y 2000 bar. Estas presiones ayudan a garantizar que el molde esté lleno de manera uniforme y completa. La velocidad de inyección establecida previene defectos en el producto, como resultado del enfriamiento.
Paso 3: Enfriamiento
- Al entrar en contacto con el molde, el polímero comienza a enfriarse y endurecerse. Para un enfriamiento más rápido, las plantas de fabricación tienen sistemas de enfriamiento impulsados por agua que pasan a través del molde, enfriando rápidamente el producto para su expulsión.
- Las temperaturas de enfriamiento se monitorean y se mantienen constantes para evitar defectos como la contracción, la deformación y la cristalinidad del polímero. A menudo, el enfriamiento ocupa hasta el 60% del tiempo de producción.
Paso 4: Eyección
- Una vez enfriado, las mitades del molde se separan y el producto se retira con chorros de aire, placas o pasadores de eyección. En algunos casos, este paso se realizaría manualmente por fuerza humana.
- Para diseños más intrincados o geometrías complejas, la máquina retiraría el producto utilizando elevadores o deslizadores. Esto es para prevenir daños, marcas de estrés o deformaciones, ya que los diseños complejos son bastante frágiles.
Paso 5: Post-Procesamiento (Opcional)
- Dependiendo de lo que se esté produciendo, el producto de plástico puede necesitar pasos de acabado antes de que pueda dirigirse al embalaje.
- Los procesos de acabado comunes incluyen recorte, acabado, verificaciones dimensionales, impresión, ensamblaje y fusión.
Aquí hay un diagrama de cómo el material fundido viaja durante un proceso de moldeo por inyección activo:
Moldeo por inyección: Revolucionando la producción de plásticos
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