Introducción: El moldeo por inyección es el proceso principal en los materiales de envasado de cosméticos. El primer proceso suele ser el moldeo por inyección, que determina directamente la calidad y la productividad del producto. La configuración del proceso de moldeo por inyección debe considerar 7 factores como la contracción, la fluidez, la cristalinidad, los plásticos termosensibles y los plásticos fácilmente hidrolizables, el agrietamiento por tensión y la fractura por fusión, el rendimiento térmico y la velocidad de enfriamiento, y la absorción de humedad. Este artículo está escrito porPaquete arcoíris de ShangháiComparte el contenido relevante de estos 7 factores para que tus amigos en la cadena de suministro de Youpin tengan una referencia:
Moldeo por inyección
El moldeo por inyección, también conocido como moldeo por inyección, es un método de moldeo que combina inyección y moldeo. Las ventajas del método de moldeo por inyección son la alta velocidad de producción, la alta eficiencia, la posibilidad de automatizar la operación, la variedad de colores, las formas que pueden ser desde simples hasta complejas, los tamaños que pueden ser desde grandes hasta pequeños, la precisión dimensional del producto, la facilidad de actualización del producto y la posibilidad de crear formas complejas. Las piezas y el moldeo por inyección son adecuados para la producción en masa y los campos de procesamiento de moldeo, como productos con formas complejas. A una temperatura determinada, el material plástico completamente fundido se agita mediante un tornillo, se inyecta en la cavidad del molde a alta presión, se enfría y solidifica para obtener el producto moldeado. Este método es adecuado para la producción en masa de piezas con formas complejas y es uno de los métodos de procesamiento más importantes.
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Contracción
Los factores que afectan la contracción del moldeo termoplástico son los siguientes:
1) Tipos de plástico: Durante el proceso de moldeo de plásticos termoplásticos, se producen cambios de volumen debido a la cristalización, fuertes tensiones internas, elevadas tensiones residuales acumuladas en las piezas de plástico, fuerte orientación molecular y otros factores. Por ello, en comparación con los plásticos termoestables, la tasa de contracción es mayor, el rango de contracción es amplio y la direccionalidad es evidente. Además, la contracción tras el moldeo, el recocido o el acondicionamiento con humedad suele ser mayor que la de los plásticos termoestables.
2) Características de la pieza de plástico. Cuando el material fundido entra en contacto con la superficie de la cavidad, la capa exterior se enfría inmediatamente, formando una capa sólida de baja densidad. Debido a la baja conductividad térmica del plástico, la capa interior se enfría lentamente, formando una capa sólida de alta densidad con una gran contracción. Por lo tanto, el espesor de la pared, el enfriamiento lento y el espesor de la capa de alta densidad provocarán una mayor contracción.
Además, la presencia o ausencia de insertos, así como su disposición y cantidad, afectan directamente la dirección del flujo del material, la distribución de la densidad y la resistencia a la contracción. Por lo tanto, las características de las piezas de plástico tienen un mayor impacto en la contracción y la direccionalidad.
3) Factores como la forma, el tamaño y la distribución de la entrada de alimentación afectan directamente la dirección del flujo del material, la distribución de la densidad, el mantenimiento de la presión, el efecto de contracción y el tiempo de moldeo. Las entradas de alimentación directas y las de gran sección transversal (especialmente las de mayor espesor) presentan menor contracción pero mayor directividad, mientras que las más cortas, con menor anchura y longitud, presentan menor directividad. Las que se encuentran cerca de la entrada de alimentación o paralelas a la dirección del flujo del material se contraerán más.
4) Condiciones de moldeo: La temperatura del molde es alta, el material fundido se enfría lentamente, la densidad es alta y la contracción es grande. En particular, para el material cristalino, la contracción es mayor debido a su alta cristalinidad y a los grandes cambios de volumen. La distribución de la temperatura del molde también está relacionada con el enfriamiento interno y externo y la uniformidad de la densidad de la pieza de plástico, lo que afecta directamente el tamaño y la dirección de la contracción de cada pieza.
Además, la presión y el tiempo de mantenimiento también tienen un mayor impacto en la contracción, y la contracción es menor pero la direccionalidad es mayor cuando la presión es alta y el tiempo es prolongado. Cuando la presión de inyección es alta, la diferencia de viscosidad del material fundido es pequeña, la tensión de corte entre capas es pequeña y el rebote elástico después del desmoldeo es grande, por lo que la contracción también puede reducirse en una cantidad adecuada. Cuando la temperatura del material es alta, la contracción es grande, pero la direccionalidad es pequeña. Por lo tanto, ajustar la temperatura del molde, la presión, la velocidad de inyección y el tiempo de enfriamiento durante el moldeo también puede cambiar adecuadamente la contracción de la pieza de plástico.
Al diseñar el molde, teniendo en cuenta el rango de contracción de los distintos plásticos, el espesor de la pared y la forma de la pieza de plástico, el tamaño y la distribución de la forma de entrada, se determina la tasa de contracción de cada parte de la pieza de plástico según la experiencia, y luego se calcula el tamaño de la cavidad.
Para piezas de plástico de alta precisión y cuando resulta difícil determinar la tasa de contracción, generalmente se deben utilizar los siguientes métodos para diseñar el molde:
Utilice un índice de contracción menor para el diámetro exterior de la pieza de plástico y un índice de contracción mayor para el diámetro interior, de modo que haya margen para realizar correcciones después de la prueba del molde.
Los moldes de prueba determinan la forma, el tamaño y las condiciones de moldeo del sistema de alimentación.
Las piezas de plástico que se van a procesar posteriormente se someten a un proceso posterior para determinar el cambio de tamaño (la medición debe realizarse 24 horas después del desmoldeo).
Corrija el molde según la contracción real.
Vuelva a probar el molde y cambie adecuadamente las condiciones del proceso para modificar ligeramente el valor de contracción y así cumplir con los requisitos de la pieza de plástico.
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fluidez
1) La fluidez de los termoplásticos generalmente se puede analizar a partir de una serie de índices como el peso molecular, el índice de fusión, la longitud de flujo en espiral de Arquímedes, la viscosidad aparente y la relación de flujo (longitud del proceso/espesor de la pared de la pieza de plástico).
Peso molecular pequeño, amplia distribución de peso molecular, poca regularidad de la estructura molecular, alto índice de fusión, larga longitud de flujo espiral, baja viscosidad aparente, alta relación de flujo, buena fluidez, los plásticos con el mismo nombre de producto deben consultar sus instrucciones para determinar si su fluidez es aplicable para el moldeo por inyección.
Según los requisitos de diseño del molde, la fluidez de los plásticos de uso común se puede dividir aproximadamente en tres categorías:
Buena fluidez PA, PE, PS, PP, CA, poli(4) metilpenteno;
Resina de poliestireno de fluidez media (como ABS, AS), PMMA, POM, éter de polifenileno;
Policarbonato de baja fluidez, PVC duro, éter de polifenileno, polisulfona, poliarilsulfona, fluoroplásticos.
2) La fluidez de diversos plásticos también cambia debido a diversos factores de moldeo. Los principales factores que influyen son los siguientes:
①Una temperatura más alta del material aumenta la fluidez, pero los diferentes plásticos tienen sus propias diferencias, como el PS (especialmente aquellos con alta resistencia al impacto y mayor valor MFR), PP, PA, PMMA, poliestireno modificado (como ABS, AS). La fluidez del PC, CA y otros plásticos varía mucho con la temperatura. Para el PE y el POM, el aumento o la disminución de la temperatura tiene poco efecto en su fluidez. Por lo tanto, el primero debe ajustar la temperatura durante el moldeo para controlar la fluidez.
②Cuando se aumenta la presión del moldeo por inyección, el material fundido se somete a un mayor efecto de cizallamiento y la fluidez también aumenta, especialmente el PE y el POM son más sensibles, por lo que se debe ajustar la presión de inyección para controlar la fluidez durante el moldeo.
③La forma, el tamaño, la disposición, el diseño del sistema de refrigeración de la estructura del molde, la resistencia al flujo del material fundido (como el acabado superficial, el espesor de la sección del canal, la forma de la cavidad, el sistema de escape) y otros factores afectan directamente la fluidez real del material fundido en la cavidad. Si se promueve el material fundido para disminuir la temperatura y aumentar la resistencia al flujo, la fluidez disminuirá. Al diseñar el molde, se debe seleccionar una estructura adecuada según la fluidez del plástico utilizado.
Durante el proceso de moldeo, también se pueden controlar la temperatura del material, la temperatura del molde, la presión de inyección, la velocidad de inyección y otros factores para ajustar adecuadamente las condiciones de llenado y satisfacer las necesidades del moldeo.
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Cristalinidad
Los termoplásticos se pueden dividir en plásticos cristalinos y plásticos no cristalinos (también conocidos como amorfos) según no se cristalicen durante la condensación.
El llamado fenómeno de cristalización se refiere al hecho de que cuando el plástico cambia de un estado fundido a un estado de condensación, las moléculas se mueven independientemente y se encuentran en un estado completamente desordenado. Las moléculas dejan de moverse libremente, presionan una posición ligeramente fija y tienen una tendencia a hacer que la disposición molecular sea un modelo regular. Este fenómeno.
Los criterios de apariencia para evaluar estos dos tipos de plásticos se pueden determinar por la transparencia de las piezas de plástico de paredes gruesas. Generalmente, los materiales cristalinos son opacos o translúcidos (como el POM, etc.), y los materiales amorfos son transparentes (como el PMMA, etc.). Sin embargo, existen excepciones. Por ejemplo, el poli(4)metilpenteno es un plástico cristalino pero tiene una alta transparencia, y el ABS es un material amorfo pero no transparente.
Al diseñar moldes y seleccionar máquinas de moldeo por inyección, preste atención a los siguientes requisitos y precauciones para plásticos cristalinos:
El calor necesario para elevar la temperatura del material hasta la temperatura de conformado requiere mucho calor, y se necesita un equipo con una gran capacidad de plastificación.
Durante el enfriamiento y la reconversión se libera una gran cantidad de calor, por lo que debe enfriarse lo suficiente.
La diferencia de densidad entre el estado fundido y el estado sólido es grande, la contracción durante el moldeo es grande y es probable que se produzcan contracciones y poros.
Enfriamiento rápido, baja cristalinidad, mínima contracción y alta transparencia. La cristalinidad está relacionada con el espesor de la pared de la pieza de plástico; cuanto mayor sea el espesor de la pared, menor será la cristalinidad, mayor la contracción y mejores serán las propiedades físicas. Por lo tanto, es fundamental controlar la temperatura del molde del material cristalino según sea necesario.
La anisotropía es significativa y la tensión interna es elevada. Las moléculas que no se cristalizan tras el desmoldeo tienden a seguir cristalizándose, se encuentran en un estado de desequilibrio energético y son propensas a la deformación y alabeo.
El rango de temperatura de cristalización es estrecho, y es fácil que se inyecte material sin fundir en el molde o que se obstruya el puerto de alimentación.
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Plásticos termosensibles y plásticos fácilmente hidrolizable
1) La sensibilidad al calor significa que algunos plásticos son más sensibles a las altas temperaturas. Si se calientan durante mucho tiempo a temperaturas elevadas o si la abertura de alimentación es demasiado pequeña, cuando el efecto de cizallamiento es intenso, la temperatura del material aumenta fácilmente, provocando decoloración, degradación y descomposición. Este tipo de plástico se denomina plástico termosensible.
Los plásticos termosensibles, como el PVC rígido, el cloruro de polivinilideno, el copolímero de acetato de vinilo, el POM y el policlorotrifluoroetileno, generan monómeros, gases, sólidos y otros subproductos durante su descomposición. En particular, algunos gases de descomposición tienen efectos irritantes, corrosivos o tóxicos para el cuerpo humano, los equipos y los moldes.
Por lo tanto, se debe prestar atención al diseño del molde, la selección de la máquina de moldeo por inyección y el proceso de moldeo. Se debe utilizar una máquina de moldeo por inyección de tornillo. La sección del sistema de vertido debe ser grande. El molde y el cilindro deben estar cromados. Se debe añadir un estabilizador para reducir su sensibilidad térmica.
2) Aunque algunos plásticos (como el policarbonato) contengan una pequeña cantidad de agua, se descomponen a altas temperaturas y presiones. Esta propiedad se denomina hidrólisis fácil, por lo que es necesario calentarlos y secarlos previamente.
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Agrietamiento por tensión y fractura por fusión
1) Algunos plásticos son sensibles a la tensión. Son propensos a sufrir tensiones internas durante el moldeo, son quebradizos y se agrietan con facilidad. Las piezas de plástico se agrietan bajo la acción de una fuerza externa o un disolvente.
Por este motivo, además de añadir aditivos a las materias primas para mejorar su resistencia al agrietamiento, se debe prestar atención al secado de las mismas y seleccionar las condiciones de moldeo adecuadas para reducir las tensiones internas y aumentar la resistencia al agrietamiento. Asimismo, se debe elegir una forma apropiada para las piezas de plástico, evitando la instalación de insertos u otras medidas para minimizar la concentración de tensiones.
Al diseñar el molde, se debe aumentar el ángulo de desmoldeo y seleccionar un mecanismo de entrada y expulsión de alimentación adecuado. Durante el moldeo, se deben ajustar la temperatura del material, la temperatura del molde, la presión de inyección y el tiempo de enfriamiento, procurando evitar el desmoldeo cuando la pieza de plástico esté demasiado fría y quebradiza. Tras el moldeo, las piezas de plástico deben someterse a un tratamiento posterior para mejorar la resistencia al agrietamiento, eliminar las tensiones internas y evitar el contacto con disolventes.
2) Cuando un polímero fundido con un determinado caudal pasa por la boquilla a temperatura constante y dicho caudal supera un cierto valor, aparecen grietas laterales evidentes en la superficie del material fundido, lo que se conoce como fractura por fusión, dañando la apariencia y las propiedades físicas de la pieza de plástico. Por lo tanto, al seleccionar polímeros con un alto caudal, se debe aumentar la sección transversal de la boquilla, el canal de alimentación y la abertura de entrada para reducir la velocidad de inyección y aumentar la temperatura del material.
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Rendimiento térmico y velocidad de enfriamiento
1) Los distintos plásticos presentan diferentes propiedades térmicas, como calor específico, conductividad térmica y temperatura de deformación térmica. La plastificación de plásticos con alto calor específico requiere una gran cantidad de calor, por lo que se debe utilizar una máquina de moldeo por inyección con alta capacidad de plastificación. El tiempo de enfriamiento de los plásticos con alta temperatura de deformación térmica puede ser corto y el desmoldeo temprano, pero debe evitarse la deformación por enfriamiento posterior al desmoldeo.
Los plásticos con baja conductividad térmica tienen una velocidad de enfriamiento lenta (como los polímeros iónicos, etc.), por lo que deben enfriarse lo suficiente para optimizar el efecto de enfriamiento del molde. Los moldes de canal caliente son adecuados para plásticos con bajo calor específico y alta conductividad térmica. Los plásticos con alto calor específico, baja conductividad térmica, baja temperatura de deformación térmica y velocidad de enfriamiento lenta no son aptos para el moldeo a alta velocidad. Es necesario seleccionar máquinas de moldeo por inyección adecuadas y un sistema de enfriamiento del molde optimizado.
2) Los distintos plásticos requieren una velocidad de enfriamiento adecuada según su tipo, características y forma. Por lo tanto, el molde debe estar equipado con sistemas de calentamiento y enfriamiento que cumplan con los requisitos de moldeo para mantener una temperatura constante. Cuando la temperatura del material supera la del molde, es necesario enfriarlo para evitar la deformación de la pieza tras el desmoldeo, acortar el ciclo de moldeo y reducir la cristalinidad.
Cuando el calor residual del plástico no es suficiente para mantener el molde a una temperatura determinada, este debe equiparse con un sistema de calefacción para controlar la velocidad de enfriamiento, asegurar la fluidez, mejorar las condiciones de llenado o controlar el enfriamiento lento de las piezas de plástico. Esto evita el enfriamiento desigual en el interior y el exterior de las piezas de plástico de paredes gruesas y aumenta la cristalinidad.
Para piezas de plástico con buena fluidez, amplia superficie de moldeo y temperatura irregular, dependiendo de las condiciones de moldeo, a veces es necesario calentar o enfriar alternativamente, o bien de forma localizada. Para ello, el molde debe estar equipado con un sistema de refrigeración o calefacción adecuado.
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Higroscopicidad
Debido a la variedad de aditivos presentes en los plásticos, que les confieren distintos grados de afinidad por la humedad, estos se pueden clasificar en dos tipos principales: absorbentes de humedad, adherentes a la humedad y no absorbentes ni adherentes. El contenido de agua en el material debe mantenerse dentro del rango permitido. De lo contrario, la humedad se gasificará o hidrolizará a altas temperaturas y presiones, lo que provocará la formación de espuma en la resina, disminuirá su fluidez y afectará negativamente su apariencia y propiedades mecánicas.
Por lo tanto, los plásticos higroscópicos deben precalentarse con los métodos y especificaciones de calentamiento adecuados, según sea necesario, para evitar la reabsorción de humedad durante su uso.
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Fecha de publicación: 27 de septiembre de 2021