Tiempo de permanencia y tiempo de residencia, dos tiempos que se confunden (Parte 1)

Tiempo de residencia en la unidad de inyección y canal caliente. El tiempo de residencia es un concepto que debe ser tenido en cuenta en el proceso de inyección de plástico y contempla el tiempo que el material está sometido a temperatura en el interior de la unidad de inyección y en el interior del hot runner o canal caliente o lo que es lo mismo el tiempo que tardaría un pellet de plástico en pasar de la base de la tolva o yugo a convertirse en una pieza moldeada.

Este tiempo de residencia no solo es el tiempo que el material residirá en la parte delantera del husillo y en el hot runner o canal caliente sino también el tiempo que estará desplazándose a través de las diferentes zonas del husillo, las cuales tienen cada una su función específica, básicamente la zona de carga un buen transporte de sólidos, la zona de compresión comprimir y plastificar el material y la zona de dosificación o mezcla con la función de acabar de homogeneizar el material previamente fundido.

El concepto que a veces no se tiene en cuenta cuando se definen y programan los procesos de inyección de plástico es el de tiempo mínimo de residencia.

Este tiempo de residencia tiene también un valor mínimo que debe ser suficiente para que el calor y la temperatura se homogenice y distribuya a través de toda la masa de material dentro de la unidad de inyección. Esto dará como resultado una fusión más homogénea y un gradiente de temperatura de la masa fundida más estrecho.

Esto es especialmente importante en materiales semi cristalinos donde tenemos que conseguir que no haya infundidos en la masa, infundidos que pueden tener gran influencia en posibles fallos ante solicitaciones mecánicas de las piezas fabricadas.

Atención por tanto a tiempos de residencia muy cortos o tiempos de residencia mínimos no alcanzados, debidos principalmente a dos factores: estos pueden estar presentes cada uno por separado o ambos a la vez:

1. Dosificación mayor de 4 diámetros (en mm de dosis)
2. Tiempos de ciclo muy rápidos.

La cantidad de calor aportado a la masa fundida tiene una relación directa con la temperatura aplicada y el tiempo de aplicación de esta temperatura, es por tanto una relación, temperatura – tiempo.

Así con mayor temperatura el tiempo mínimo de residencia sería menor y viceversa con mayor tiempo de residencia podríamos trabajar con menor temperatura.

Tiende a considerarse que cuanto más largo sea el tiempo de residencia más se calentará el material y más homogéneo y uniforme será la temperatura siempre que no superemos los tiempos de residencia máximos recomendados por los fabricantes de los polímeros.

Superar estos tiempos recomendados por el fabricante supone alcanzar cierto nivel de degradación y perdida de propiedades, lo cual ha sido ya chequeado y caracterizado por el fabricante de material en sus laboratorios.

Sin embargo, lo que afecta más al material desde el punto de vista de la dispersión del calor aportado es otro tiempo, el denominado tiempo de permanencia.

Es por tanto el tiempo de permanencia una parte del tiempo total de residencia.

Si analizamos el tiempo de permanencia veremos que es el tiempo que el material está a la máxima temperatura, normalmente en la zona delantera de la unidad de inyección y dentro del hot runner o canal caliente.

Para minimizar en lo posible este tiempo de permanencia del material en zonas delanteras más calientes, ajustaremos las condiciones de dosificación a través de la velocidad de rotación del husillo y de la contrapresión a la carga con el objetivo de obtener un tiempo de dosificación repetitivo y consistente y asegurar que la dosificación termina alcanzando la posición programada o el volumen programado de dosificación, unos pocos segundos antes de que finalice el tiempo de enfriamiento y se produzca la consiguiente abertura del molde para desmoldear la pieza.

Dado el caso, con tiempos de enfriamiento largos, también podemos recurrir a aplicar un retardo de tiempo a la dosificación ajustando este retardo de modo que la dosificación finalice unos instantes antes que el tiempo de enfriamiento y se produzca la abertura del molde.

José Ramón Lerma es autor de los libros: 'Libro Manual Avanzado de Inyección de Termoplástico', que tiene como objetivo ser, por un lado, una herramienta para la formación y, por otro, un manual de ayuda para todo el personal de una empresa de inyección de plásticos y, del recientemente editado, 'Scientific Injection Molding Tools. Productividad a través del dominio del proceso'. Ambas publicaciones, comercializadas por Plásticos Universales / Interempresas (libros@interempresas.net), consta de detallados casos prácticos, amplia información de moldeo científico y un ‘pendrive’ con 20 hojas de cálculo y herramientas de SC Molding o Scientific Injection Molding, además de optimización y definición de proceso, lo que lo hacen único en el mercado. El libro Manual Avanzado de Transformación de Termoplásticos ha sido editado y comercializado en inglés a nivel mundial por la editorial Hanser Publications.

Página web sobre Scientific Injection Molding: www.asimm.es