El Proceso de Moldeo Por Inyección
El Proceso de Moldeo Por Inyección
El Proceso de Moldeo Por Inyección
molde a través de un pequeño orificio llamado compuerta. Este molde debe estar frío y cerrado
a presión. Una vez que ha sido inyectado el material se enfría dentro del molde, se solidifica y se
obtiene una pieza moldeada.
Entre los materiales a los que se les aplica el proceso de moldeo por inyección se encuentran:
- Metales
- Materiales cerámicos
- Plásticos
En la actualidad, el moldeo por inyección aplicado al plástico es uno de los procesos más
utilizados en la producción de piezas como juguetes, artículos de uso doméstico, partes de
automóviles, componentes de aeronaves, entre otras.
La producción de piezas de plástico por medio del moldeo por inyección representa varias
ventajas, entre ellas:
1. Se eleva la temperatura para fundir el plástico a un grato tal que pueda fluir cuando se le aplica
presión. Este incremento de temperatura suele llevarse a cabo en una parte de la máquina
conocida como barril. En este barril se depositan gránulos del plástico que, al calentarse, forman
una masa viscosa y de temperatura uniforme. Es importante mencionar en este punto que el
plástico no es un buen conductor de calor, por lo que el proceso de incremento de temperatura
debe combinarse con un proceso de corte a velocidad para que sea más eficiente el fundido.
2. La masa viscosa que se obtiene de la fundición de los gránulos de plástico se inyecta por
medio de un canal que irá disminuyendo su profundidad de forma gradual. De esta manera, la
presión ejercida dentro de ese canal “empujará” la masa viscosa para que pase a través de la
compuerta directamente al molde.
3. Dentro del molde, la masa viscosa es sometida a la presión del mismo hasta que se enfría y
se solidifica. Ya en estado sólido, la pieza es retirada para su posterior decoración o empaque,
según la finalidad.
Procedimientos:
Las mezclas de PET virgen y PET reciclado grado alimenticio se prepararon con las siguientes
tasas en peso:
Todos los diferentes grados de PET se secaron en un horno al vacío a una temperatura de 170°
C durante 4 horas. Los materiales secados se introdujeron en bolsas de aluminio selladas para
prevenir su exposición a la atmósfera. Las muestras para los ensayos mecánicos fueron hechas
utilizando la máquina de inyección por moldeo "Battenfeld BA 350/75" con las siguientes
condiciones:
Temperatura del tornillo:
Zona trasera: 25° C
Zona media: 290° C
Zona frontal: 285° C
Boquilla: 285° C
Tiempo de enfriamiento: 13s
Temperatura del molde: 10-15°
Los ensayos de calorimetría diferencial de barrido (DSC) se realizaron en atmósfera de nitrógeno
utilizando una rampa de calentamiento/enfriamiento de 10° C/min, desde temperatura ambiente
hasta 290° C usando una masa de muestra entre 6 y 12mg. Los ensayos de TGA fueron hechos
utilizando una rampa de temperatura de 10° C/min desde temperatura ambiente hasta 500° C.
Los análisis de TGA se efectuaron para resaltar las diferencias en el comportamiento de
degradación de los materiales. En el caso de la DSC se realizaron ensayos en 2 ciclos. El primer
ciclo borra la historia térmica de la muestra, al calentarla por encima de la temperatura de fusión,
de forma que los datos correspondientes al segundo ciclo no estén influenciados por el programa
de enfriamiento indefinido. Los ensayos de tensión se hicieron en primera instancia a condiciones
ambientales y luego a temperatura elevada para todos los materiales. A condiciones
ambientales, los ensayos se realizaron en una máquina de ensayos universal Zwick Z010
conforme con la norma australiana AS 1145.1-2001. Los ensayos de tensión a alta temperatura
se hicieron en una máquina INSTRON usando una recámara térmica que rodea el sistema de
mordazas y la muestra en tensión. La temperatura del ensayo fue de 110° C. Se escogieron
estas condiciones para comparar el comportamiento a la elongación de varios materiales. La
máxima velocidad del ensayo a la cual las mordazas podían sostener la muestra sin que ésta
resbalara fue de 200mm/min. Antes de comenzar el ensayo las probetas de tensión se
acondicionan durante 5 minutos en la recámara térmica para garantizar el equilibrio en
temperatura. Se utilizan cinco muestras para obtener un conjunto de resultados por cada
material.
Resultados y discusión
La tabla 1 muestra las variaciones de la temperatura de fusión y de la cristalinidad con respecto
al contenido de PET reciclado. Los resultados indican que el porcentaje de cristalinidad está
fuertemente afectado por el contenido de PET reciclado. Sin embargo, se observaron diferencias
significativas en las temperaturas de recristalización de los diferentes materiales. La figura
1muestra que la temperatura de recristalización es completamente dependiente del contenido de
reciclado. Entre más alto el contenido de reciclado más alta la temperatura a la cual el material
comienza a recristalizar. La temperatura de recristalización del PET virgen es la más baja en
tanto que el material reciclado grado alimenticio y el material reciclado grado fibra presentan
valores mucho más elevados que la muestra virgen. El material de PET reciclado grado
alimenticio tiene una temperatura de recristalización mucho más alta que el PET virgen, a pesar
de que el grado de cristalinidad entre ambos apenas difiere en 0,5% (tabla 1). El material de PET
reciclado grado fibra tiene la temperatura de fusión más elevada, así como el mayor nivel de
cristalinidad en comparación con los otros materiales. Los ensayos de TGA no revelaron ninguna
clase de diferencias en el comportamiento a la degradación de los materiales. El PET virgen
comienza a degradarse lentamente, a alrededor de 380° C, antes de que el peso comience a
decrecer significativamente a 400° C. Para todos los materiales probados la curva del ensayo de
TGA es prácticamente la misma. No existe diferencia entre el material virgen y los materiales
reciclados. Ninguno de los materiales presentó pérdidas significativas de peso antes de 380° C.
En el caso de las propiedades mecánicas, los ensayos de tensión a temperatura ambiente
mostraron que el PET virgen tiene una resistencia a la tensión similar a las mezclas 90-10, 80-
20, 70-30 y 50-50. Estos materiales tuvieron una resistencia aproximadamente igual a 57MPa,
mientras que el resto de materiales reciclados al 100% presentaron una resistencia de 66MPa.
Esto se debe al mayor grado de cristalinidad de los materiales de PET 100% reciclados. La figura
2 muestra que el módulo de elasticidad del PET virgen y del PET reciclado (grado alimenticio y
fibra) son bastante similares cuando se les compara con las mezclas evaluadas. En el ensayo
de tensión a elevada temperatura, cuando la temperatura de ensayo está por encima de la
temperatura de transición vítrea del PET, las probetas se encuentran en un estado cauchoso que
explica por qué la resistencia a la tensión es mucho más baja en comparación con la resistencia
a temperatura ambiente. A elevadas temperaturas la resistencia a la tensión y el módulo de
elasticidad de los grados de PET reciclado son más bajos que aquellos del PET virgen, mientras
que a temperatura ambiente la tendencia es totalmente opuesta. (Ver figura ilustrativa en
www.plastico.com).
Conclusiones
La temperatura de recristalización está influenciada directamente por el contenido de PET
reciclado. El aumento del contenido de reciclado en una formulación de PET incrementa
significativamente la temperatura de recristalización, siendo el PET 100% reciclado el material
que presenta el mayor valor de esta propiedad. A elevada temperatura, la resistencia a la tensión
y el módulo de elasticidad del PET virgen son más altos que aquellos del PET reciclado y sus
mezclas. Esto muestra que las propiedades mecánicas de las mezclas de PET virgen/reciclado
son peores que aquellas de los materiales vírgenes.
Fin.
Plástico
Propiedades y características
Botella de plástico.
Los plásticos son sustancias químicas sintéticas, denominadas polímeros, de
estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo
componente principal es el carbono. Estos polímeros son grandes agrupaciones
de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado polimerización. Los plásticos
proporcionan el balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales,
por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y
biológica.
De hecho, "plástico" se refiere a un estado del material, pero no al material en sí: los polímeros
sintéticos habitualmente llamados plásticos, son en realidad materiales sintéticos que pueden
alcanzar el estado plástico, esto es cuando el material se encuentra viscoso o fluido y no tiene
propiedades de resistencia a esfuerzos mecánicos. Este estado se alcanza cuando el material
en estado sólido se transforma al estado plástico, generalmente por calentamiento, en el que es
ideal para los diferentes procesos productivos ya que es cuando el material puede ser
manipulado de distintas formas. De modo que la palabra "plástico" es una forma de referirse a
materiales sintéticos capaces de entrar en un estado plástico, pero "plástico" no es
necesariamente el grupo de materiales a los que cotidianamente hace referencia esta palabra.
Las propiedades y características de la mayoría de los plásticos (aunque no siempre se cumplen
en determinados plásticos especiales) son estas:
Proceso productivo
La primera parte de la producción de plásticos consiste en la elaboración de polímeros en
la industria química. Hoy en día la recuperación de plásticos post-consumidor es esencial
también. Parte de los plásticos utilizados por la industria se usan directamente en forma de grano
o resina. Más frecuentemente, existen varias formas de procesado de plásticos. Una de ellas es
la extrusión de perfiles o hilos, la cual permite generar un producto extenso y continuo. Otra forma
de procesado es el moldeo (por inyección, compresión, rotación, inflación, etc.). También existe
el termoconformado, un proceso que usa un material termoplástico previamente producido a
través del procesado de extrusión. Este tipo de procesado tiene diferentes variantes:
termoconformado al vacío, a presión y el termoconformado mecánico.11
Naturales: Son los polímeros cuyos monómeros son derivados de productos de origen
natural con ciertas características como, por ejemplo, la celulosa, la caseína y el caucho.
Dentro de dos de estos ejemplos existen otros plásticos de los cuales provienen:
Los derivados de la celulosa son: el celuloide, el celofán y el cellón.
Los derivados del caucho son: la goma y la ebonita.
Sintéticos: Son aquellos que tienen origen en productos elaborados por el hombre,
principalmente derivados del petróleo como lo son las bolsas de polietileno
Según su comportamiento frente al calor
Termoplásticos
Un termoplástico es un plástico que, siendo plástico o deformable a temperatura ambiente, se
convierte en líquido cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría
suficiente. La mayor parte de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los cuales
poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas de Van der Waals (polietileno), fuertes
interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno, o incluso anillos aromáticos apilados
(poliestireno). Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables en que,
después de ser calentados y moldeados, pueden ser recalentados y formar otros objetos, ya que
en el caso de los termoestables o termoduros, su forma después de enfriarse no cambia.
Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces.
Los principales termoplásticos son:
Polímeros del fenol: Son plásticos duros, insolubles e infusibles pero, si durante su
fabricación se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplásticos.
Resinas epoxi.
Resinas melamínicas.
Baquelita.
Aminoplásticos: Polímeros de urea y derivados. Pertenece a este grupo la melamina.
Poliésteres: Resinas procedentes de la esterificación de polialcoholes que suelen
emplearse en barnices. Si contienen ácido en exceso, se obtienen termoplásticos.
Según la reacción de síntesis
También pueden clasificarse según la reacción que produjo el polímero:
Polímeros de adición
Implican siempre la ruptura o apertura de una unión del monómero para permitir la formación de
una cadena. En la medida que las moléculas son más largas y pesadas, la cera parafínica se
vuelve más dura y más tenaz. Ejemplo:
2n H2C=CH2 → [-CH2-CH2-CH2-CH2-]n
Polímeros de condensación
Son aquellos donde los monómeros deben tener, por lo menos, dos grupos reactivos por
monómero para darle continuidad a la cadena. Ejemplo:
R-COOH + R'-OH → R-CO-OR' + H2O
Polímeros formados por etapas
La cadena de polímero va creciendo gradualmente mientras haya monómeros
disponibles, añadiendo un monómero cada vez. Esta categoría incluye todos los
polímeros de condensación de Carothers y además algunos otros que no liberan
moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos
Según su estructura molecular
Amorfos
Son amorfos los plásticos en los que las moléculas están dispuestas desordenadamente
y no presentan ningún tipo de orden. Al no existir orden entre cadenas se crean huecos
por los que pasa la luz, razón por la que los polímeros amorfos son transparentes.
Semicristalinos
Los polímeros semicristalinos Tienen zonas con cierto tipo de orden junto con zonas
amorfas. En este caso al tener un orden existen menos huecos entre cadenas por lo que
no pasa la luz a no ser que posean un espesor pequeño.
Cristalizables
Según la velocidad de enfriamiento, puede disminuirse (enfriamiento rápido) o
incrementarse (enfriamiento lento) el porcentaje de cristalinidad de un polímero
semicristalino, sin embargo, un polímero amorfo, no presentará cristalinidad aunque su
velocidad de enfriamiento sea extremadamente lenta.
Comodities
Son aquellos que tienen una fabricación, disponibilidad y demanda mundial, un rango
de precios internacional y no requieren gran tecnología para su fabricación y
procesamiento.
De ingeniería
Son los materiales que se utilizan de manera muy específica, creados prácticamente
para cumplir una determinada función; requieren tecnología especializada para su
fabricación o su procesamiento y son de precio relativamente alto.
Elastómeros o cauchos
Los elastómeros se caracterizan por su gran elasticidad y capacidad
de estiramiento y rebote, recuperando su forma original una vez que se retira la fuerza
que los deformaba. Comprenden los cauchosnaturales obtenidos a partir del látex
natural y los sintéticos; entre estos últimos se encuentran el neopreno y el polibutadieno.
Los elastómeros son materiales de moléculas grandes, las cuales después de ser
deformadas a temperatura ambiente, recobran en mayor medida su tamaño y geometría
al ser liberada la fuerza que los deformó.
Codificación de plásticos
Existe una gran variedad de plásticos y para clasificarlos, se usa un sistema de
codificación que se muestra en la Tabla 1. Los productos llevan una marca que consiste
en el símbolo internacional de reciclado♻ con el código correspondiente en medio
según el material específico. El objetivo principal de este código es la identificación del
tipo de polímero del que esta hecho el plástico para su correcto reciclaje.
El número presente en el código, está designado arbitrariamente para la identificación
del polímero del que esta hecho el plástico y no tiene nada que ver con la dificultad de
reciclaje ni dureza del plástico en cuestión.
Polietile Polietile
Polietile
Tipo de no de Policlor no de
no Polipropil Poliestir Otr
plástic alta uro de baja
Tereftal eno eno os
o: densida vinilo densida
ato
d d
Acróni PEAD/ PEBD/ Otro
PET PVC PP PS
mo HDPE LDPE s
Código 1 2 3 4 5 6 7
Reciclado
La sopa de plástico, situada en el giro oceánico del Pacífico norte, es el mayor vertedero
de materiales plásticos del mundo. Se estima que tiene un tamaño de 1 400 000 km².
Actualmente estos plásticos son muy utilizados como envases o envolturas de
sustancias o artículos alimenticios que al desecharse sin control, tras su utilización, han
originado gigantescos basureros marinos, como la llamada «sopa de plástico», el mayor
vertedero del mundo.
De este modo, surge el problema asociado a la contaminación ambiental, muchas veces
producto del desecho de los plásticos de alta y baja densidad. Las características
moleculares (tipos de polímeros) del plástico contribuyen a que presenten una gran
resistencia a la degradación ambiental y con mayor razón a la biodegradación. La
radiación UV del sol es la única forma de degradación natural que hace sentir sus
efectos en el plástico a mediano plazo, destruyendo los enlaces poliméricos y tornándolo
frágil y quebradizo.
Como es evidente el desecho acumulativo de estos plásticos al ambiente trae graves
consecuencias a las comunidades como lo son las enfermedades entre las cuales se
encuentra el dengue; producida por el acumulamiento de basura y estancamiento de
aguas negras sirviendo estos como criaderos del zancudo patas blancas. Entre otras de
las consecuencias importantes se pueden mencionar son las obstrucciones de las
tuberías de aguas negras. Aunado a ello el desecho de estos materiales plásticos al
ambiente provoca la disminución del embellecimiento de algunas áreas,
establecimientos, municipios, ciudades y estados.
Los plásticos arrojados al mar que presentan flotabilidad son un gran problema en las
zonas de calmas ecuatoriales, ya que se van reuniendo en esos sectores acumulándose
en grandes cantidades.
En Chile, durante una grave sequía producida en 1967 en la IV región de La Serena,
una gran cantidad ganado caprino de las estancias rurales aledañas a la Ruta
Panamericana se alimentó en los restos plásticos (bolsas de polietileno) que se
desechaban a las orillas por los usuarios, provocando la muerte en masa al cabo de
unas pocas horas después de la ingesta.