Fabricación de Plásticos: Aditivos, Propiedades, Técnicas de Moldeo e Inyección

Aditivos para Plásticos

El polímero obtenido en la polimerización, en la mayoría de los casos, no tiene una utilidad práctica. Podemos solucionarlo mediante la adición de productos auxiliares, los "aditivos".

Tipos de Aditivos

• Estabilizadores: Muchos plásticos se moldean con aporte de calor, y la pieza moldeada estará expuesta a la luz, otras radiaciones y efectos químicos. Debemos estabilizar la cadena mediante estabilizadores.
• Absorbentes UV: Absorben la radiación ultravioleta, impidiendo que actúe sobre el polímero.
• Plastificantes: Confieren flexibilidad al plástico. Un número reducido de plásticos los admite.
• Lubricantes: Existen dos tipos: internos (para solucionar dificultades en la masa) y externos (para el deslizamiento sobre superficies metálicas).
• Desmoldeantes: Productos antiadherentes que facilitan la extracción de la pieza moldeada.
• Cargas: Productos extraños al polímero que se añaden para dar características específicas. Son muy específicas y se añaden en calidades desarrolladas para fines concretos.
• Colorantes: Incorporan color al plástico para hacerlo más atractivo o adaptarlo a su uso.

Propiedades de los Plásticos

Proceso de elaboración: Obtención de materias primas / Composición del polímero como producto industrial / Moldeo o deformación a su forma definitiva

Propiedades

• Plasticidad: Son muy deformables, facilitando su industrialización y abaratando el coste.
• Conductividad eléctrica:
• Conductividad térmica: Son muy buenos aislantes.
• Resistencia química y atmosférica: Resistencia al ataque de ácidos y a las condiciones atmosféricas (sol, viento, lluvia, salitre, etc.).
• Resistencias mecánicas: No resisten bien torsiones y flexiones, aunque se pueden usar en mecanismos que no requieran grandes esfuerzos.
• Densidad: Son poco densos (pesan poco).
• Elasticidad: Son muy elásticos.
• Resistencia al desgaste por rozamiento: En general, el roce provoca desgaste rápido.
• Dureza: Se rayan con facilidad.
• Temperatura de fusión: Muy baja, por lo que su resistencia al calor también es baja.
• Reciclado: Se pueden reciclar con facilidad.

Sección y Clasificación de los Plásticos

• Termoplásticos: Cadenas unidas débilmente. Permiten calentar, moldear y enfriar indefinidamente.
• Termoestables: Cadenas enlazadas fuertemente. Al calentarlos se vuelven rígidos, solo se pueden calentar una vez y no se deforman. Presentan una superficie dura y resistente, y son más frágiles que los termoplásticos.
• Elastómeros: Cadenas enlazadas fuertemente. Al calentarlos se vuelven rígidos, solo se pueden calentar una vez y no se deforman. Presentan una superficie dura y resistente, y son más frágiles que los termoplásticos.

Técnicas de Transformación de los Plásticos

1) Moldeo de Alta Presión

• Compresión: El material plástico (en polvo) se introduce en un molde abierto y caliente, sin presión inicial. Se cierra el molde y se prensa el material, que se reparte por la cavidad adquiriendo la forma del molde.
• Inyección: El plástico se introduce en un cilindro donde se calienta. Un tornillo sin fin lo presiona hacia un molde de acero que se refrigera con agua.
• Extrusión: Moldeado continuo. El material es empujado por un tornillo sin fin a través de un cilindro que acaba en una boquilla, produciendo una tira de longitud indefinida. Cambiando la forma de la boquilla se obtienen barras de distintos perfiles.
• Soplado: El plástico que sale de la boquilla se comprime entre dos mitades de un molde, inyectando aire a presión. El material se adapta a la forma del molde, obteniendo una pieza hueca.

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2) Moldeo de Baja Presión

Se emplea para dar forma a láminas de plástico mediante calor y presión (bajas) hasta adaptarlas a un molde.

• Termoconformado por vacío: Se efectúa el vacío absorbiendo el aire entre la lámina y el molde.
• Termoconformado por soplado: Se aplica aire a presión contra una lámina de plástico hasta adaptarla al molde.
• Termoconformado mecánico: Se aplica una fuerza mecánica directa sobre la lámina.

Otros Procedimientos

• Colada: Vertido del material plástico líquido en un molde donde fragua y se solidifica.
• Espumado: Introducción de aire, CO2 u otro gas en una masa de plástico para formar burbujas permanentes.
• Calandrado: Paso del material plástico a través de rodillos que producen láminas flexibles de diferente espesor.
• Moldeo centrífugo: Se introduce material fundido en un molde que gira. La fuerza centrífuga empuja el plástico hacia las paredes del molde.

Moldeo por Inyección

Es la técnica de procesado de plásticos más utilizada. Requiere temperaturas y presiones elevadas, pero proporciona piezas de geometría compleja con gran precisión, superficies deseadas, magnífico aprovechamiento del material, alta producción y bajo coste.

Máquina de Inyección

Dos secciones: la unidad de inyección y la unidad de cierre (prensa) que aloja el molde.

Unidad de Inyección

1. Tolva que alimenta el material.
2. Husillo que desplaza el material a través de zonas calefactadas. Gira y se mueve hacia atrás y adelante.
3. Boquilla que conecta el cilindro de inyección con el molde.

El Molde

Los termoplásticos fluyen a través de los canales del molde. El material se fuerza a entrar bajo presión, llenando los huecos y adoptando la forma de la cavidad. Se pueden dar forma a varias piezas (molde multicavidad). Los bebederos conectan el cono de entrada de la mazarota con las entradas a las cavidades. Al enfriarse, el termoplástico mantiene la forma. La pieza se extrae mediante expulsores.

Unidad de Cierre

Dispositivo que abre y cierra el molde manteniéndolo cerrado con presión. Las dos mitades del molde están sujetas a dos platos de acero. El plato fijo está al lado del cilindro y el móvil, fijado a la parte móvil del sistema de cierre. Los platos están conectados por columnas guía. El plato móvil se mueve mediante bielas articuladas o un pistón hidráulico.

Sistema de Control

Control de secuencia de máquina, tiempo de cada operación, seguridad, temperaturas, control del proceso y diagnóstico de máquina.

Parámetros de la Máquina Inyectora

El tamaño se define por la cantidad de material fundido que produce en una carrera del husillo (inyectada), tomando como patrón el PS. Lo más normal es definir la máquina en función de la fuerza que manda sobre los platos de prensa y que mantiene cerrado el molde.

Características

• Capacidad de inyección: Volumen de material que suministra la máquina en una inyección.
• Fuerza de cierre: Fuerza que la prensa puede desarrollar para cerrar las dos partes del molde.

Ciclo de Moldeo por Inyección

1. Cierre del molde.
2. El husillo avanza, inyectando el material fundido al molde.
3. Mantenimiento de la presión.
4. Plastificación de la pieza. El husillo gira y retrocede lentamente.
5. Enfriamiento del molde. La pieza se contrae.
6. Apertura del molde y expulsión de la pieza. El husillo vuelve a la posición inicial.