PC, PA, PET y PBT son todos plásticos de ingeniería, pero su flujo de fusión, comportamiento de humedad y cristalización son muy diferentes. Debido a esto, el mismo
moldeo por inyección los tornillos no darán el mejor efecto de plastificación para los cuatro materiales. Hacer coincidir la geometría del tornillo (relación longitud-diámetro L/D, relación de compresión y características de mezcla o barrera) con cada resina puede mejorar la uniformidad de fusión, reducir la degradación y disminuir la tasa de desperdicio.
4 Materiales Comunes de Moldeo por Inyección
1. Policarbonato (PC)
El PC tiene alta viscosidad y buena estabilidad térmica, por lo que necesita suficiente cizallamiento y tiempo de residencia para derretirse completamente, pero debe evitar la quemadura por cizallamiento excesivo en grados sensibles o concentrados de color. Las guías para el moldeo de PC a menudo recomiendan un L/D de tornillo de al menos 20:1, y muchas aplicaciones prácticas utilizan 20–26:1 para lograr una mejor plastificación.
Para la selección de tornillos de moldeo por inyección para PC:
- Elija un tornillo con una relación L/D relativamente grande (por ejemplo, ≥20:1, muchas recomendaciones están alrededor de 22–26:1) para proporcionar una longitud de fusión suficiente.
- Utilice un diseño de compresión gradual (zonas de alimentación, transición y dosificación con un cambio suave en la profundidad del canal) para proporcionar una fusión estable a través de la amplia ventana de temperatura de fusión del PC.
- Apunte a una relación de compresión moderada, típicamente alrededor de 1.5–3:1, para equilibrar la eficiencia de plastificación y evitar demasiado calor por cizallamiento.
- Combínelo con una velocidad de husillo controlada (a menudo 30-60 rpm) y una contrapresión moderada para que el husillo no sobrecaliente el fundido.
En la práctica, si la pieza de PC muestra partículas sin fundir o variación de disparo a disparo, una relación L/D más larga o una sección de barrera/mezcla pueden ayudar a mejorar la fusión y la homogeneización.
2. Poliamida (PA / Nylon)
El PA (como PA6 y PA66) tiene una fuerte absorción de humedad, y sus propiedades mecánicas y comportamiento de moldeo cambian con el contenido de agua. La humedad provoca splay, vetas plateadas y porosidad interna que no se pueden solucionar completamente cambiando solo la temperatura o la velocidad.
Para el diseño del husillo de la máquina de moldeo por inyección para PA:
- El secado y la manipulación del material son la prioridad; el diseño del husillo apoya, pero no puede reemplazar, un secado adecuado.
- Utilice un husillo de compresión "mutante" o relativamente fuerte (tipo escalonado) con una relación L/D alrededor de 18-20 para proporcionar suficiente fusión, pero evitar un tiempo de residencia demasiado largo.
- La relación de compresión recomendada suele estar en el rango de 3-3.5:1, lo que crea una fuerte compactación del fundido, pero requiere un control cuidadoso de la temperatura para evitar el sobrecalentamiento y la degradación.
- La profundidad del canal en la zona de dosificación (por ejemplo, aproximadamente 0.07-0.08 × diámetro del husillo) se utiliza para limitar el cizallamiento excesivo y mantener la presión estable.
Si su principal problema con el PA son las burbujas y los defectos estéticos por humedad, considere combinar este diseño de tornillo con una mejor ventilación y un control estricto de la humedad en lugar de solo aumentar la presión de retroceso o la velocidad del tornillo.
3. PET
El PET para inyección (por ejemplo, preformas) tiene un alto potencial de cristalinidad y es muy sensible a la humedad y a la degradación; muchos tornillos para PET son de diseño barrera. En los tornillos barrera, un segundo filete separa el sólido y el fundido para que los gránulos puedan fundirse completamente mientras se mantiene el calentamiento por cizallamiento bajo control.
Para la selección de tornillos de moldeo por inyección para PET:
- La mayoría de los diseños de un solo tornillo para PET utilizan un tornillo barrera donde el ancho del canal disminuye y se forma un canal de fusión poco profundo, permitiendo que el fundido fluya sobre un filete barrera.
- Este diseño reduce el calentamiento excesivo por cizallamiento y da a los gránulos "fibrosos" más tiempo para fundirse, mejorando la claridad y reduciendo la degradación.
- El PET es muy sensible a la humedad, por lo que los tornillos barrera e incluso los tornillos barrera ventilados (con orificios de ventilación de gas) ayudan a eliminar los componentes volátiles y los gases relacionados con la humedad.
- La relación L/D suele ser relativamente larga para permitir una fusión y desvolatilización controladas, pero los números exactos dependen del producto y de la máquina.
Si observa problemas de acetaldehído, amarillamiento o pérdida de IV (viscosidad intrínseca) en piezas de PET, generalmente es mejor optimizar el diseño del tornillo de barrera, el secado y el tiempo de residencia en lugar de solo reducir la temperatura.
4. PBT
El PBT es otro plástico de ingeniería de poliéster con una cristalización más rápida que el PET y buena fluidez, pero también es sensible a la humedad y a la degradación térmica. Su ventana de procesamiento es generalmente más baja que la del PET, pero aún se beneficia de un cizallamiento controlado y una fusión uniforme.
Para el moldeo por inyección, la elección del tornillo para PBT:
- Un tornillo de propósito general con una L/D adecuada puede funcionar si el secado es correcto y la pieza no es demasiado exigente, pero para una calidad estable, a menudo se recomienda un diseño de barrera o de mezcla modificado.
- Una relación de compresión moderada evita el cizallamiento excesivo que aumenta la degradación, al tiempo que proporciona suficiente presión para una fusión uniforme.
- Para PBT reforzado (grados con fibra de vidrio), los materiales de tornillo resistentes al desgaste o los recubrimientos y una geometría de canal optimizada reducen el desgaste y mantienen una plastificación constante a lo largo del tiempo.
Cuando el PBT muestra marcas de quemadura o fragilidad, debe verificar el nivel de cizallamiento del tornillo (relación de compresión, velocidad y contrapresión) junto con el tiempo de secado y residencia en lugar de ajustar solo la ventilación de la cavidad.
Materiales y Tratamientos Superficiales para la Longevidad del Tornillo
La durabilidad de un tornillo de moldeo por inyección está determinada por el
material basey los tratamientos superficiales aplicados al mismo. En entornos industriales, minimizar el tiempo de inactividad debido al desgaste del tornillo es una prioridad.
1. Tornillos Nitrurados
El nitrurado es un proceso de tratamiento térmico que difunde nitrógeno en la superficie del acero (típicamente SACM645). Esto crea una capa dura y resistente al desgaste. Los tornillos nitrurados son adecuados para procesar plásticos no abrasivos como el PP o PS estándar. Sin embargo, es posible que no soporten bien el PA o PBT reforzado con fibra de vidrio.
2. Tornillos bimetálicos
Los tornillos bimetálicos implican el recubrimiento de una capa de aleación resistente al desgaste (generalmente una aleación a base de níquel o carburo de tungsteno) sobre las hélices del tornillo. Esto proporciona una resistencia superior tanto a la abrasión como a la corrosión. Para el procesamiento de resinas con relleno de vidrio (común en aplicaciones de PA y PBT), los tornillos bimetálicos son el estándar de la industria, ya que ofrecen una vida útil significativamente más larga en comparación con las versiones nitruradas.
3. Cromado
Para materiales como PC y PET, que son propensos a la adherencia y degradación, a menudo se aplica el cromado. El recubrimiento proporciona un acabado superficial muy liso, reduciendo el coeficiente de fricción y evitando que la resina se adhiera al tornillo, lo que reduce la aparición de "puntos negros" o carbonización.
Conclusión
El PC, PA, PET y PBT imponen demandas diferentes al diseño del husillo de moldeo por inyección debido a su viscosidad única, sensibilidad a la humedad y comportamiento de cristalización. Al centrarse en la relación L/D, la relación de compresión y si necesita características de barrera, mezcla o ventilación, e integrando un secado y control de proceso adecuados, puede elegir un husillo de moldeo por inyección que admita una plastificación estable, menos defectos y un mejor rendimiento de la pieza para cada uno de estos plásticos de ingeniería.