Moldeo Por Inyeccion de Plasticos Problemas y

MOLDEO POR INYECCION DE PLASTICOS, PROBLEMAS Y SOLUCIONES

PROTOCOLO DE INVESTIGACION. 1.- NOMBRE DEL PROTOCOLO: El proceso de Inyección de Plásticos, problemas y soluciones. 2.- ANTECEDENTE: El diseño actual de la maquina de moldeo por inyección ha sido influido por la demanda de productos con diferentes características geométricas, con diferentes polímeros involucrados, colores e incluso olores. Además, su diseño se ha modificado de manera que las piezas moldeadas tengan un menor costo de producción, lo cual exige más rapidez de producción de piezas y con mayor precisión.

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John Hyatt registro en 1872 la primera patente de una maquina de inyección, la cual consistía en pistón que contenía en la cámara derivados de celulosa fundida. Sin embargo, se le atribuyo a una empresa alemana (Cellon- Werkw) el haber sido pionera de la maquina de inyección moderna.

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El primer artículo producido en masa fue en Inglaterra durante los años treinta por la empresa Mentmore Manufacturing. La cual utilizo maquinas de inyección (Alemanas), las cuales trabajaban a base de aire comprimido (aproximadamente 31kg/cm2) la apertura del molde y la expulsión de la pieza eran de modo manual y de igual manera los controles incluían válvulas manuales, sin control automático ni pantallas digitales; además carecían de sistema de calidad.

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En 1932 surge la primera maquina de moldeo por inyección perada con sistema eléctrico, desarrollada por la compañía Eckert & Ziegler. Al mismo tiempo, otros países como Suiza e Italia comenzaban a conseguir avances importantes avances en maquinaria. En 1932 aparece la primera maquina de inyección de plásticos con tornillo reciprocante (husillo) , desarrollada por USA y patentada hasta 1956. Esta fue una de las aportaciones mas importantes en de la historia del proceso de inyección de plásticos.

Al finalizar la segunda guerra mundial, la industria de la inyección de plásticos experimento un crecimiento comercial sostenido. Sin embargo, a partir de la década de 1980, las mejoras se han enfocado a la eficiencia del diseño, del flujo del polímero, el uso de sistemas de software CAD, inclusión de robots mas rápidos para la extracción de las piezas, inyección asistida por computadora, eficacia en el control de calentamiento y mejoras en el control de la calidad del producto. Las maquinas de moldeo por inyección de plásticos son asistidas por sistemas hidráulicos para lograr sus movimientos, aunque, ahora ya existentes maquinas con servomotores los cuales controlan con mayor precisión cada una de los movimientos, son totalmente eléctricas.

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3.- OBJETIVOS: Los objetivos que persigue este protocolo son: *Conocer el funcionamiento de una maquina inyectora. *Conocer las partes que conforman una maquina de inyección de plásticos. * Conocer los materiales plásticos más usados en el proceso. *Conocer los problemas más comunes y sus posibles soluciones

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4.-METAS: Identificar el proceso completo de un equipo de moldeo por inyección de plásticos. Hacer el análisis del proceso para darle solución a los posibles problemas que se presenten.

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5.-PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: El moldeo por inyección de plástico es una de las tecnologías de procesamiento de platicos más famosa, ya que representa un modo relativamente rápido y seguro para fabricar componentes con formas geométricas de alta complejidad. Para ello se necesita que el proceso de transformación de plástico, en este caso moldeo por inyección, sea bien conocido para validar u proceso optimo para cada producto y a la ves tenga la capacidad de controlar y solucionar los problemas que se pudieran presentar por cualquier factor externo.

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6.-HIPOTESIS: Al conocer los factores que intervienen en el proceso de moldeo por inyección de plásticos permite crear una metodología que proporciona a los moldeadores mejorar las técnicas para aprovechar las capacidades de las maquinarias con tecnologías de la actualidad, así como la de nuevas maquinas mas sofisticadas, para lograr un mejor control de los procesos, por consiguiente la calidad del producto.

MOLDEO POR INYECCION DE PLASTICOS, PROBLEMAS Y SOLUCIONES 7.-MARCO TEORICO: Inyección de plástico: El proceso de transformación de plástico asistido por moldeo por inyección consiste en introducir el plástico granulado dentro de un cilindro, donde se calienta. En el interior del cilindro hay un tornillo sinfín que actúa de igual manera que el émbolo de una jeringuilla. Cuando el plástico se reblandece lo suficiente, el tornillo sinfín lo inyecta a alta presión en el interior de un molde de acero para darle forma. El molde y el plástico inyectado se enfrían mediante unos canales interiores por los que circula agua. Por su economía y rapidez, el moldeo por inyección resulta muy indicado para la producción de grandes series de piezas. Por este procedimiento se fabrican carcasas, componentes del automóvil, productos médicos, utensilios de cocina, etc. La inyección es útil debido a su alto índice de productividad, pues brinda la posibilidad de aplicar, cargas e insertos a los polímeros; permite moldear piezas pequeñas con márgenes de dimensión ajustadas.

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Ciclo de Moldeo 1. Se cierra el molde. 2. Se calienta para plastificar el material, manteniendo la temperatura en el cañón. 3. Se empuja el material caliente hacia la cavidad del molde. 4. El tornillo mantiene la presión hasta que se enfría el plástico 5. El tornillo retrocede para recoger material nuevo de la tolva y plastifica nuevamente. 6. Se abre el molde y se expulsa la pieza.

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Una maquina de moldeo por inyección consta de tres secciones esenciales: -Unidad de inyección -Unidad de cierre -Unidad motriz -Unidad de control

MOLDEO POR INYECCION DE PLASTICOS, PROBLEMAS Y SOLUCIONES Unidad de Inyección: Es la parte plastificante del proceso, la cual se encarga de fundir el polímero (plástico) en una masa homogénea y uniforme. Consta principalmente de tobera, tornillo de empuje, válvula de retención, bandas de calefactoras y cilindro hidráulico. Durante la fase de plastificación el extremo de salida y el tornillo acumulan una reserva o carga de material fundido al frente, el tornillo se mueve hacia atrás en contra del frente de presión mientras gira, con lo cual empuja el material hacia la parte frontal y a su vez ayuda a fundirlo con el rozamiento que genera. Cuando se completa la etapa de plastificación, se abre la válvula de retención de flujo, el tornillo detiene su giro y se le aplica presión que lo convierte en un embolo o pistón que impulsa el material fundido acumulado, a través de la boquilla hacia el molde, que se encuentra montado en las platinas donde son fijados los moldes.

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Unidad de Cierre: Es la encargada de sostener el molde y generar la fuerza de cierre mientras se inyecta el polímero, además permite la expulsión de la pieza. El cierre del molde se realiza por medio de una prensa controlada por sistemas hidráulicos o mecánicos. La fuerza de cierre requerida depende de la máxima área proyectada de la pieza a inyectar, y la presión de moldeo. Esta fuerza contrarresta la resistencia que genera el material fundido cuando se inyecta en el interior de la cavidad. Como bien se menciona, la unidad de cierre es en donde se fija el molde, el cual es el responsable de enfriar la materia plástica fundida por medio de la absorción de calor basado en un sistema de enfriamiento por fluidos (agua y/o aceite) y transformarla en un producto terminado con las características definidas en las cavidad del mismo.

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Unidad Motriz: Nombre que recibe el motor, la transmisión en conjunto con todo el grupo de válvulas que conforman el sistema hidráulico de la maquina, la cual es la que se ocupa de generar cualquier movimiento de la maquina a base del flujo de aceite (en el caso de las maquinas hidráulicas), en el caso de las maquinas con movimientos totalmente eléctricos, son usados los servomecanismos o servomotores.

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Unidad de control: Es todo el quipo del sistema electrónico el cual esta comando por módulos de control los cuales se encargan de coordinar las señales para que el proceso sea cíclico, dependiente un paso del otro y dar la continuidad lógica del proceso. Plásticos más comunes en el proceso de moldeo por inyección: Los plásticos son compuestos constituidos por moléculas que forman estructuras muy resistentes, que permiten moldeo mediante Presión y Calor. se caracterizan por una relación resistencia/densidad alta, unas propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los ácidos, álcalis y disolventes, tienen baja conductividad eléctrica y térmica, y no son adecuados para utilizarse a temperaturas elevadas.

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La clasificación de los plástico se hace debido a su uso, costo y calidad de los mismos, en donde:

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1.- son los materiales mas usuales y económicos del mercado , permitiendo una buena calidad en las piezas fabricadas , aunque estos no aportan una estabilidad dimensional elevada. Como ejemplo están la familia de las poliolefinas como el PE,PP, los PVCs y PS. 2.-son materiales que tienen una estabilidad dimensional considerable y su estética es mejorada debido a que son compuestos o mezclas de uno o mas polímeros ,estos materiales así se encuentran en el mercado. Por ejemplo están: ABS,PET,PT,PC,PA. 3.- son materiales diseñados exclusivamente para ciertas necesidades y requerimientos del clientes interesados en adquirir los resultados deseados como pueden ser la resistencias a diferentes solventes , dureza , transparencia o tonalidad, flexibilidad, etc. Por ejemplo están: TPU, POOM.

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Están son las nomenclaturas para la identificación de los materiales mas comunes :

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Problemas mas comunes y sus posibles soluciones :  Enchuecamiento:  problema  Diseño inadecuado de la pieza. tiempo de enfriamiento muy corto. sistema de botado inadecuado. diseño inadecuado del enfriamiento del molde. esfuerzos en el material. solución  Subir tiempo de enfriamiento. Dar m.p al molde. Ajustar presiones y tiempo de llenado.

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Flash: problema Presión de cierre demasiado bajo. exceso de material. Molde dañado. Temperaturas de barril altas. Presiones y velocidades de inyección muy altas. Tiempo de inyección muy largo. solución Ajustar presión de cierre de molde . ajustar tamaño de disparo . dar servicio a sellado del molde. Ajustar el perfil de velocidades de inyección. Disminuir tiempo y presiones de inyección.

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Líneas de flujo:  problema  Mala dispersión del concentrado de color o del aditivo.  solución  Cargar el material mas lento.ajustarel perfil de temperatura del barril. 

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Puntos negros:  problema  Hay carbonizaciones.  Solución.  Purgar husillo. Reducir la contrapresión y las temperaturas del barril. Limpiar husillo y cañón manualmente. 

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Incompletas: problemas Falta material en la cavidad. falta de material en la tolva. Temperatura de barril baja. Tiempo de sostenimiento demasiado corto. velocidades de inyección demasiado bajas.venteos de molde insuficiente. solución Ajustar dosis de material. incrementar temperatura del barril. ajustar velocidad de inyección y tiempo de sostenimiento. modificación de los venteos y canales del molde.

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Rechupes o huecos: problema Presión de inyección baja. tiempo de sostenimiento muy bajo. Velocidad de inyección baja. material sobrecalentado. humedad el el material.venteos de molde insuficientes. velocidad de llenado no uniforme. solución subir tiempo de sostenimiento. bajar temperaturas del barril. subir velocidad de inyección. Modificar venteos y canales de enfriamiento del molde.

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Línea de unión: problema Temperatura de molde baja y venteos insuficientes. temperatura baja de material. velocidad y presión de inyección bajas. solución Subir temperatura de molde , ajustar venteos y canales de flujo de material en el molde .incrementar presión y velocidad de llenado.

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Efecto diesel: problema Humedad en el material. degradación de los aditivos.tempetraturas de barril altas. Velocidades de inyección alta.venteos insuficientes.  solución  Deshunificar material. cambiar aditivo o bajar concentración. Bajar velocidades de inyección. limpiar venteos o modificación . bajar temperatura del barril.   

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Fractura o grietas en la superficie:  problema  Temperatura de molde baja. Botado muy fuerte. empacado excesivo.  solución  Subir la temperatura de molde.modifiar eyectores y bajar velocidad de salida.bajar presión de sostenimiento. 

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Marcas de barras eyectoras:  problema  Tiempo de enfriamiento corto. temperatura de molde alta. temperatura del barril alto. velocidad de eyección alta. Localización inadecuada de los eyectores.  Subir tiempo de enfriamiento. bajar temperatura del barril. bajar velocidad de ejeccion.modificar ubicación de las barras. 

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El color es diferente: problema Temperatura alta del barril. compuerta demasiado cerrada y se quema el polímero por presión . solución Bajar tempratura.ajustar porcentaje de concentracion.modificar la compuerta de entrada de material.

MOLDEO POR INYECCION DE PLASTICOS, PROBLEMAS Y SOLUCIONES CONCLUSIONES: En la unidad de control es donde el moldeador carga o crea el proceso ideal para cada producto en especifico y esto depende a su ves de las características químicas de los polímeros. La efectividad con que el proceso sea creado depende de la capacidad del moldeador el cual debe tomar las medidas preventivas para que este sea lo mas estable posible y así se logre un rendimiento idóneo del proceso. Para lo cual debe validar maquina-molde-polímero y determinar si la compatibilidad de estos tres es la correcta, sin dejar en segundo término el mantenimiento preventivo constante del equipo. Todo proceso esta expuesto a presentar inestabilidad por factores externos, los cuales pueden ser resueltos al 100% y nuevamente se refiere que esto va a depender de los conocimientos y habilidades teóricas-practicas del moldeador.

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BIBLIOGRAFIA: -consultas vía internet. http://www.textoscientificos.com/polimeros/plásticos. -Inyección de plásticos. Cursos de capacitación impartidos por el IMPI (instituto mexicano del plástico industrial). -El plástico en la industria. Tratado practico. Inyección de plásticos W. Mink. - Javier Ramón Rizo Mercado, Ingeniero Industrial /técnico en manufactura de artículos de plástico. (13 años de experiencia en la industria maquiladora de productos plásticos).