Las pérdidas de presión a lo largo del llenado del molde en inyección de plásticos (Parte 1)

José Ramón Lerma, escritor técnico y docente27/05/2024

Los plásticos, ya sean amorfos, semi cristalinos o elastómeros termoplásticos, son compresibles. Esto provoca que la presión ejercida por la máquina en la zona delantera de la unidad de inyección y la presión que tendremos sobre el material al final del llenado serán muy diferentes debido a que hay pérdidas de presión. ¿Esta diferencia, afecta al proceso, a su repetibilidad y a la calidad de las piezas?

Podemos entender mejor estas pérdidas y el propio proceso si simplificamos el proceso de inyección y nos fijamos en que le pasa a un grano o pellet de plástico cuando pasa a través de la unidad de inyección y es forzado a entrar en el molde, lo que también se denomina en Scientific Injection Molding, tratar el proceso desde el punto de vista del plástico.

Cuando el material pasa de la tolva a las diferentes zonas de la unidad de inyección a través del husillo, aquí le aplicamos calor, no solo a través de las resistencias del cilindro de inyección sino, muy importante, a través de la rotación del husillo, de la contrapresión a la carga y a la relación de compresión del husillo, haciendo pasar el material por las diferentes zonas del husillo, dosificación, compresión y zona de mezcla u homogeneización.

Es esta etapa de paso por el cilindro de inyección, el material sufrirá una expansión y perdida de densidad (ver graficas PVT)

Gráficas PVT de amorfos y semicristalinos.

Expansión al pasar de temperatura ambiente a temperatura de moldeo.

Posteriormente para proceder a la inyección dentro del molde del material fundido se aplica la presión de inyección para alcanzar una determinada velocidad de inyección o llenado del molde. Aquí aplicamos altas presiones que comprimen el material haciendo que su fluya dentro del molde y su densidad aumente.

Compresión sobre el material fundido al aplicar la presión de inyección.

A continuación, aplicaremos la presión de compactación para compensar la contracción volumétrica generada por el enfriamiento del plástico dentro del molde y definiremos pesos y dimensiones de la pieza. Aquí se producen varios efectos, por un lado, hay una pérdida de temperatura porque el material esta en fuerte contacto con el acero de la cavidad refrigerada y por otro se produce una caída de presión debía al enfriamiento del material que hace que este se “descomprima”.

Finalmente, después del tiempo de enfriamiento, cuando se alcance al menos la temperatura de desmoldeo del material procedemos a la extracción de la pieza.

Variables de proceso

Hay muchos parámetros que intervienen en el proceso y que pueden ser ajustados en el mando de control, pero todos afectarán a alguna condición física del plástico, que pueden resumirse en estas cuatro variables clave del proceso:

Temperatura del plástico
Caudal del plástico fundido
Presión sobre el plástico
Enfriamiento del plástico.

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