proceso de transformación de plásticos por inyección v.2014
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Tecnología de materialesFco. Javier González Madariaga
Alberto Rosa Sierra
Tecnología de transformación
de losmateriales plásticos
inyeccióninyección
2
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp3
El proceso de inyección consiste en introducir en un molde bajo elevada presión un material plástico en estado fundido. En dicho molde que le dará la forma, se enfriará y posteriormente se extraerá la pieza conformada.
El proceso de inyección
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp4
Microinyección
[www.sms-k.com]
Procesos avanzadosMicro-inyección
Inyección de piezas de grandes dimensiones
RIM
Inyección asistida por gas / agua
Micro-espumación
Inyección multicomponentea) Inyección doble (bi-inyección)b) Core-back (Núcleo-piel)c) Plato rotatoriod) Rotación horizontale) Transferenciasd) Sandwiche) Inyección de espumas flexibles (Soft foam injection tech)
Decoración, acabadosa) Decoración en molde (IMD)b) Etiquetaje en molde (IML)c) Insertos (IM)
Biopolímeros
Colouring
Inyección bi-componente (BI)
Core-back
Plato rotatorio
Rotación horizontal
Plato de transferencias
Transferencia de piezas
Transferencia de piezas
Proceso sandwich
Soft foam injection tech (S-Fit)
In mould labelling (IML)
In mould decoration (IMD)
Insert moulding (IM)
Biopolímeros
Bioplásticos + algodón + bambú
Colouring
2
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp3
El proceso de inyección consiste en introducir en un molde bajo elevada presión un material plástico en estado fundido. En dicho molde que le dará la forma, se enfriará y posteriormente se extraerá la pieza conformada.
El proceso de inyección
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp4
Microinyección
[www.sms-k.com]
3
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp5
Inyección de piezas de grandes dimensiones
[www.dpg.com]
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp6
. Tamaño
. Longitud
. Espesor
. Complejidad
. Parámetros de inyección
GEOMETRÍA
. Molde
. Máquina de inyección (inyectora)
PROCESO
. Reología
. Curvas pvT
. Cristalinidad
MATERIAL
HERRAMIENTAS
Relación proceso -
estructura -propiedades
Inyección soplo
Parámetros de
inyección
ReologíaCurvas pvTCristalinidad
MoldeMáquina deinyección
TamañoEspesorLongitud
Complejidad
Relaciónproceso
estructurapropiedades
ProcesoHerramientas
Geometría Material3
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp5
Inyección de piezas de grandes dimensiones
[www.dpg.com]
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp6
. Tamaño
. Longitud
. Espesor
. Complejidad
. Parámetros de inyección
GEOMETRÍA
. Molde
. Máquina de inyección (inyectora)
PROCESO
. Reología
. Curvas pvT
. Cristalinidad
MATERIAL
HERRAMIENTAS
Relación proceso -
estructura -propiedades
4
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp7
Plano de partición
Sistema de atemperación
Sistema de alimentación
Cavidad
Sistema de expulsión
Punto de inyección o entrada
El molde
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp8
Unidad de cierre Molde
Unidad de inyección
Unidad de control
$ Calentar
$ Homogeneizar
$ Inyectar
La máquina de inyección: la inyectora
5
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp9
a) Cierre del molde
b) Inyección y c) Mantenimiento
d) Plastificación y e) Refrigeración
f) Apertura del molde y expulsión de la pieza
# Calentar
# Homogeneizar
# Contrapresión
# Husillo# Punto de inyección
El ciclo de inyección
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp10
El ciclo de inyección
[www.dmeuniversity.com]
A) Cierre del molde
B) InyecciónC) Mantenimiento
D) PlastificaciónE) Refrigeración
F) Apertura del molde y expulsión
6
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp11
e) Refrigeración
b) Inyección
c) Mantenimiento
d) Plastificación
f) Apertura y expulsión
InicioFinal
a) Cierre
Tiempo
El tiempo de refrigeración es el que ocupa la mayor parte del ciclo de inyección
El ciclo de inyección
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp12
Refrigeración
Llen
ado
Man
teni
mie
nto
de la
pre
sión
Solid
ifica
ción
de
la e
ntra
da
Expu
lsió
n
Pres
ión
en la
cav
idad
(MPa
)
Tiempo (s)0 5 15 33 35
50
25
0
Cie
rre
del m
olde
y ll
enad
o de
la c
olad
a Tiempo de molde cerrado
Tiempo de ciclo
El ciclo de inyecciónEvolución de la presión durante el ciclo de inyección
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El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp11
e) Refrigeración
b) Inyección
c) Mantenimiento
d) Plastificación
f) Apertura y expulsión
InicioFinal
a) Cierre
Tiempo
El tiempo de refrigeración es el que ocupa la mayor parte del ciclo de inyección
El ciclo de inyección
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp12
Refrigeración
Llen
ado
Man
teni
mie
nto
de la
pre
sión
Solid
ifica
ción
de
la e
ntra
da
Expu
lsió
n
Pres
ión
en la
cav
idad
(MPa
)
Tiempo (s)0 5 15 33 35
50
25
0
Cie
rre
del m
olde
y ll
enad
o de
la c
olad
a Tiempo de molde cerrado
Tiempo de ciclo
El ciclo de inyecciónEvolución de la presión durante el ciclo de inyección
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El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp13
Tem
pera
tura
(°C
)
Tiempo (s)0 5 15 33 35
200
100
0
Cie
rre
del m
olde
y ll
enad
o de
la c
olad
aLl
enad
o
Man
teni
mie
nto
de la
pre
sión
Refrigeración
Solid
ifica
ción
de
la e
ntra
da
Expu
lsió
n
Interior de la cavidadEntrada
El ciclo de inyecciónEvolución de la temperatura durante el ciclo de inyección
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp14
Pres
ión
en la
ca
vida
d (M
Pa)
Tiempo (s)0 5 15 33 35
Tem
pera
tua
(ºC
)
1
1 Cierre del molde y llenado de la colada
Interior de la cavidadEntrada
2 Llenado
2 3
3 Mantenimiento de la presión.Solidificación de la entrada
4 Expulsión
4 5
El ciclo de inyección
9
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp17
Capa solidificada
Pared molde
Pared molde
Estirado y orientado
del material
El flujo que existe durante el moldeo por inyección es complicado porque el plástico se enfría y solidifica durante el proceso de llenado. El perfil de llenado no es una típica parábola porque el polímero cercano de la pared fría del molde solidifica formando una piel entre el molde y el núcleo.
P
Frente de avance del
fluido
El ciclo de inyecciónFlujo fuente
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp18
Otro aspecto a considerar es el efecto de la superficie de enfriamiento sobre la microestructura. La capa cercana a la pared del molde se enfría rápidamente (capa fría) lo que inducirá características amorfas, mientras que el núcleo, que se enfría mucho más lentamente dará lugar a una mayor cristalinidad. Este enfriamiento anisotrópico puede presentar un problema cuando se desean propiedades isotrópicas.
Estructura piel-núcleo
Flujo en el núcleo
Piel fría
Entrada
[Tesis doctoral de Hans Ziudema. Univ. Tech. Eindhoven. 2000]
El ciclo de inyecciónCapa Fría y estructura Piel-Núcleo
9
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp17
Capa solidificada
Pared molde
Pared molde
Estirado y orientado
del material
El flujo que existe durante el moldeo por inyección es complicado porque el plástico se enfría y solidifica durante el proceso de llenado. El perfil de llenado no es una típica parábola porque el polímero cercano de la pared fría del molde solidifica formando una piel entre el molde y el núcleo.
P
Frente de avance del
fluido
El ciclo de inyecciónFlujo fuente
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp18
Otro aspecto a considerar es el efecto de la superficie de enfriamiento sobre la microestructura. La capa cercana a la pared del molde se enfría rápidamente (capa fría) lo que inducirá características amorfas, mientras que el núcleo, que se enfría mucho más lentamente dará lugar a una mayor cristalinidad. Este enfriamiento anisotrópico puede presentar un problema cuando se desean propiedades isotrópicas.
Estructura piel-núcleo
Flujo en el núcleo
Piel fría
Entrada
[Tesis doctoral de Hans Ziudema. Univ. Tech. Eindhoven. 2000]
El ciclo de inyecciónCapa Fría y estructura Piel-Núcleo
10
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp19
El gran impacto del flujo fuente en la inyección está en la forma en que se induce la orientación de las fibras en la pared.
Hay dos consideraciones básicas para la orientación inducida por el flujo:El flujo de cizalla que alinea las fibras en dirección del flujo.
El flujo estira y alinea las fibra en dirección del estiramiento
[http://islnotes.cps.msu.edu/trp/inj]
El ciclo de inyecciónEfecto del flujo sobre la orientación de las fibras
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp20
� = FS
Tensión de cizalla
vy �v
�y� =. Velocidad de
deformación
��� = .Viscosidad
�
�
�
Newtoniano
Pseudoplástico
El ciclo de inyecciónInfluencia de la viscosidad
10
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp19
El gran impacto del flujo fuente en la inyección está en la forma en que se induce la orientación de las fibras en la pared.
Hay dos consideraciones básicas para la orientación inducida por el flujo:El flujo de cizalla que alinea las fibras en dirección del flujo.
El flujo estira y alinea las fibra en dirección del estiramiento
[http://islnotes.cps.msu.edu/trp/inj]
El ciclo de inyecciónEfecto del flujo sobre la orientación de las fibras
El ciclo de inyección www.upc.edu/ccp20
� = FS
Tensión de cizalla
vy �v
�y� =. Velocidad de
deformación
��� = .Viscosidad
�
�
�
Newtoniano
Pseudoplástico
El ciclo de inyecciónInfluencia de la viscosidad
Fin
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