El moldeo de plásticos es el proceso de moldear plásticos en diversas formas (polvo, gránulos, soluciones y dispersiones) para obtener productos o piezas en bruto con la forma deseada. Existen hasta treinta tipos de métodos de moldeo.
Introducción
La elección del método de moldeo de plástico depende principalmente del tipo de plástico (termoplástico o termoestable), la forma inicial y la forma y el tamaño del producto. Los métodos más comunes para procesar plásticos termoplásticos incluyen la extrusión, el moldeo por inyección, el calandrado, el moldeo por soplado y el termoformado. Plásticos termoendurecibles Generalmente se utilizan moldeo, moldeo por transferencia y moldeo por inyección. La laminación, el moldeo y el termoformado dan forma al plástico sobre una superficie plana. procesamiento de plástico Se pueden utilizar todos los métodos para procesar el caucho. Además, también existen fundiciones que utilizan monómeros líquidos o polímeros como materia prima. Entre estos métodos, la extrusión y el moldeo por inyección son los más utilizados y también son los métodos de moldeo más básicos.
Características del proceso
Contracción:
Después de sacar la pieza de plástico del molde y dejarla enfriar a temperatura ambiente, se produce la contracción dimensional. Esta propiedad se denomina contracción. Dado que la contracción no es solo la expansión y contracción térmica de la propia resina, sino que también está relacionada con varios factores de conformación, la contracción de la pieza de plástico después de la conformación debería denominarse contracción de conformación.
Formas de contracción de formación La contracción de formación se manifiesta principalmente en los siguientes aspectos:
- La contracción dimensional lineal de las piezas de plástico debido a la expansión y contracción térmica, la recuperación elástica, la deformación plástica durante el desmoldeo, etc. hace que las piezas de plástico se encojan en tamaño después de que se desmoldan y se enfríen a temperatura ambiente. Esto debe tenerse en cuenta al diseñar la cavidad. compensar.
- Durante el moldeo direccional por contracción, las moléculas se disponen en direcciones, lo que hace que la pieza de plástico sea anisotrópica. A lo largo de la dirección del flujo de material (es decir, la dirección paralela), la contracción es grande y la resistencia es alta, y en la dirección en ángulo recto con el flujo de material (es decir, la dirección vertical), la contracción es pequeña., de baja intensidad. Además, debido a la densidad desigual y la distribución del relleno en varias partes de la pieza de plástico durante el moldeo, la contracción también es desigual. La diferencia de contracción hace que las piezas de plástico sean propensas a deformarse, deformarse y agrietarse, especialmente en el moldeo por extrusión e inyección, donde la direccionalidad es más obvia. Por lo tanto, la direccionalidad de la contracción debe considerarse al diseñar el molde y debe seleccionarse la tasa de contracción adecuada de acuerdo con la forma de la pieza de plástico y la dirección del flujo.
- Cuando se forman piezas de plástico post-contracción, debido a la influencia de la presión de formación, la tensión cortante, la anisotropía, la densidad desigual, la distribución desigual del relleno, la temperatura desigual del molde, el endurecimiento desigual, la deformación plástica y otros factores, una cierta Los efectos de una serie de tensiones no pueden desaparecer todos en el estado de flujo viscoso, por lo que hay tensiones residuales cuando las piezas de plástico se forman en condiciones de tensión. Cuando las piezas de plástico se desmoldan debido al equilibrio de tensiones y la influencia de las condiciones de almacenamiento, la tensión residual cambia y las piezas de plástico se encogen de nuevo, lo que se denomina post-contracción. Generalmente, las piezas de plástico cambian más dentro de las 10 horas posteriores al desmoldeo y se finalizan básicamente después de 24 horas, pero tardan entre 30 y 60 días en estabilizarse finalmente. Generalmente, la post-contracción de termoplásticos es mayor que la de los termoestables, y la de la extrusión y el moldeo por inyección es mayor que la de el moldeo por compresión.
- Contracción posterior al procesamiento En ocasiones, las piezas de plástico deben tratarse térmicamente después del conformado según los requisitos de rendimiento y proceso. Después del tratamiento, las dimensiones de las piezas de plástico también cambiarán. Por lo tanto, al diseñar moldes para piezas de plástico de alta precisión, se deben considerar y compensar los errores de contracción posterior y posterior al procesamiento.
Cálculo de la tasa de contracción La contracción de las piezas de plástico durante el moldeo se puede expresar mediante la tasa de contracción, como se muestra en la fórmula (1-1) y la fórmula (1-2).
(1-1) Q act=(ab)/b×100
(1-2) Medidor Q = (cb)/b×100
En la fórmula: Q real – contracción real (%)
Medidor Q: calcula la tasa de contracción (%)
a — Dimensión unidireccional de piezas de plástico a temperatura de conformado (mm)
b — Dimensión unidireccional de piezas de plástico a temperatura ambiente (mm)
c — Dimensión unidireccional del molde a temperatura ambiente (mm)
La tasa de contracción real representa la contracción real de la pieza de plástico. Dado que su valor es muy diferente de la contracción calculada, Q se utiliza como parámetro de diseño al diseñar el molde para calcular las dimensiones de la cavidad y del núcleo.
Factores que afectan el cambio de la tasa de contracción. En el moldeo real, no solo las tasas de contracción de diferentes tipos de plásticos son diferentes, sino que también los valores de contracción de diferentes lotes del mismo tipo de plástico o diferentes partes de la misma pieza de plástico suelen ser diferentes. Los principales factores que afectan el cambio de la tasa de contracción son Los factores incluyen los siguientes aspectos.
- Tipos de plásticos Los distintos plásticos tienen sus propios rangos de contracción. El mismo tipo de plástico tendrá diferentes índices de contracción y anisotropía debido a diferentes rellenos, pesos moleculares y proporciones.
- Características de las piezas de plástico La forma, el tamaño, el espesor de la pared, la presencia o ausencia de insertos, el número y la disposición de los insertos también tienen un gran impacto en la tasa de contracción de las piezas de plástico.
- Estructura del molde La superficie de separación y la dirección de presión del molde, la forma, la disposición y el tamaño del sistema de compuerta también tienen una gran influencia en la tasa de contracción y la direccionalidad, especialmente en el moldeo por extrusión e inyección.
- Proceso de moldeo Los procesos de moldeo por extrusión e inyección generalmente tienen mayores tasas de contracción y una direccionalidad evidente. Las condiciones de precalentamiento, la temperatura de conformado, la presión de conformado, el tiempo de retención, la forma del material de relleno y la uniformidad del endurecimiento afectan la contracción y la direccionalidad.
Como se mencionó anteriormente, el diseño del molde debe basarse en el rango de contracción proporcionado en las instrucciones de varios plásticos, y de acuerdo con la forma, el tamaño, el espesor de la pared, la presencia o ausencia de insertos, la superficie de separación y la dirección de formación de la presión, la estructura del molde y varios factores como la forma, el tamaño y la posición de la entrada de alimentación, y el proceso de formación se consideran integralmente para seleccionar el valor de contracción. Para el moldeo por extrusión o inyección, a menudo es necesario seleccionar diferentes tasas de contracción de acuerdo con la forma, el tamaño, el espesor de la pared y otras características de cada parte de la pieza de plástico.
Además, la contracción del moldeo también se ve afectada por diversos factores de moldeo, pero está determinada principalmente por el tipo de plástico, la forma y el tamaño de la pieza de plástico. Por lo tanto, el ajuste de diversas condiciones de formación durante el moldeo también puede cambiar adecuadamente la contracción de la pieza de plástico.
Liquidez
La capacidad del plástico para llenar la cavidad bajo cierta temperatura y presión se llama fluidez. Este es un parámetro de proceso importante que debe tenerse en cuenta al diseñar el molde. Una alta fluidez puede provocar fácilmente un desbordamiento excesivo, un llenado suelto de la cavidad del molde, piezas de plástico sueltas, acumulación separada de resina y rellenos, fácil adherencia del molde, dificultad para desmoldar y limpiar, endurecimiento prematuro y otras desventajas. Sin embargo, si la fluidez es pequeña, el llenado será insuficiente, será difícil de formar y la presión de formación será alta. Por lo tanto, la fluidez del plástico seleccionado debe ser compatible con los requisitos de la pieza de plástico, el proceso de formación y las condiciones de formación. Al diseñar el molde, se debe considerar el sistema de vertido, la superficie de separación, la dirección de alimentación, etc. en función del rendimiento del flujo. Las propiedades de flujo de los plásticos termoendurecibles generalmente se expresan en términos de flujo Lasig (en milímetros). Cuanto mayor sea el valor, mejor será la fluidez. Cada tipo de plástico generalmente se divide en tres niveles diferentes de fluidez para diferentes piezas de plástico y procesos de formación. En general, cuando las piezas de plástico tienen una gran superficie, muchos insertos, núcleos e insertos delgados y formas complejas con ranuras estrechas y profundas y paredes delgadas que son desfavorables para el llenado, se deben utilizar plásticos con mejor fluidez. moldeo por extrusión, se deben utilizar plásticos con una tasa de flujo Rasig de más de 150 mm, y para el moldeo por inyección, se deben utilizar plásticos con una tasa de flujo Rasig de más de 200 mm. Para garantizar que cada lote de plásticos tenga la misma fluidez, en la práctica, a menudo se utiliza el método de lotes paralelos para ajustar, es decir, se utilizan juntos plásticos del mismo tipo pero con diferentes fluideces para hacer que la fluidez de cada lote de plásticos se compense entre sí para garantizar la calidad de las piezas de plástico. Los valores de fluidez Rasig de los plásticos de uso común se detallan en la Tabla 1-1. Sin embargo, debe señalarse que, además del tipo de plástico, la fluidez de los plásticos a menudo se ve afectada por varios factores al llenar la cavidad. El llenado real de la cavidad por las capacidades del plástico cambia. Si el tamaño de partícula es fino y uniforme (especialmente los gránulos redondos), la humedad es alta, contiene mucha humedad y materia volátil, las condiciones de precalentamiento y formación son apropiadas, la superficie del molde tiene un buen acabado superficial y la estructura del molde es apropiada, etc., ayudará a mejorar la fluidez. Por el contrario, las malas condiciones de precalentamiento o formación, la mala estructura del molde y la gran resistencia al flujo, o el período de almacenamiento del plástico es demasiado largo, vencido y la temperatura de almacenamiento alta (especialmente para los plásticos amino) provocarán una disminución en el rendimiento de flujo real del plástico al llenar la cavidad y causarán un mal llenado.
Volumen específico y tasa de compresión
El volumen específico es el volumen que ocupa cada gramo de plástico (medido en cm3/g). La tasa de compresión es la relación entre el volumen o el volumen específico del polvo de plástico y las piezas de plástico (su valor siempre es mayor que 1). Ambos se pueden utilizar para determinar el tamaño de la cámara de carga de la matriz. Un valor grande requiere un gran volumen de la cámara de carga. También significa que hay mucho aire en el polvo de plástico, lo que dificulta su extracción, lo que da como resultado un ciclo de moldeo largo y una baja productividad. Lo contrario es cierto cuando el volumen específico es pequeño y es propicio para el prensado y la supresión de lingotes. Los volúmenes específicos de varios plásticos se detallan en la Tabla 1-1. Sin embargo, el valor del volumen específico a menudo tiene errores debido al tamaño de partícula del plástico y la irregularidad de las partículas.
Propiedades de endurecimiento
Durante el proceso de moldeo, los plásticos termoendurecibles se transforman en un estado de flujo viscoso plástico bajo calentamiento y presión, y luego la fluidez aumenta para llenar la cavidad del molde. Al mismo tiempo, se produce una reacción de condensación, la densidad de reticulación continúa aumentando, la fluidez disminuye rápidamente y la masa fundida se solidifica gradualmente. Al diseñar el molde, para materiales que se endurecen rápidamente y mantienen un estado de flujo corto, se debe prestar atención a la fácil carga, carga y descarga de insertos, y a la selección de condiciones y operaciones de conformado razonables para evitar un endurecimiento prematuro o insuficiente, lo que da como resultado un moldeado deficiente de las piezas de plástico.
La velocidad de endurecimiento se puede analizar generalmente a partir del tiempo de retención, que está relacionado con el tipo de plástico, el espesor de la pared, la forma de la pieza de plástico y la temperatura del molde. Pero también se ve afectada por otros factores, especialmente relacionados con el estado de precalentamiento. El precalentamiento adecuado debe mantener las condiciones que permitan que el plástico ejerza su máxima fluidez y tratar de aumentar su velocidad de endurecimiento. Generalmente, la temperatura de precalentamiento es alta y el tiempo es largo (dentro del rango permitido), la velocidad de endurecimiento se acelerará, especialmente si la pieza en bruto de lingote preprensado se ha precalentado con alta frecuencia, la velocidad de endurecimiento se acelerará significativamente. Además, si la temperatura de formación es alta y el tiempo de prensado es largo, la velocidad de endurecimiento también aumentará. Por lo tanto, la velocidad de endurecimiento también se puede controlar adecuadamente ajustando las condiciones de precalentamiento o formación.
La velocidad de endurecimiento también debe cumplir con los requisitos del método de moldeo. Por ejemplo, el moldeo por inyección y extrusión debe requerir reacciones químicas lentas y un endurecimiento lento durante la plastificación y el llenado. El estado de fluidez debe mantenerse durante mucho tiempo. Sin embargo, cuando la cavidad se llena, se someterá a altas temperaturas y altas presiones. Debe endurecerse rápidamente.
Humedad y contenido volátil
Los distintos plásticos contienen distintos niveles de humedad y materia volátil. Cuando hay demasiada, aumenta la fluidez, es fácil que se desborde, el tiempo de retención es largo, aumenta la contracción y es propenso a corrugaciones, deformaciones y otros defectos, lo que afecta las propiedades mecánicas y eléctricas de las piezas de plástico. Sin embargo, cuando el plástico está demasiado seco, también provocará una mala fluidez y dificultades para el conformado. Por lo tanto, los distintos plásticos deben precalentarse y secarse según sea necesario. En el caso de materiales con una fuerte higroscopicidad, especialmente en estaciones húmedas, se debe evitar que incluso los materiales precalentados absorban humedad nuevamente.
Dado que los distintos plásticos contienen diferentes componentes de humedad y sustancias volátiles, y la humedad de condensación se produce durante la reacción de condensación, estos componentes deben convertirse en gases y descargarse fuera del molde durante el moldeo. Algunos gases tienen un efecto corrosivo sobre el molde y también son nocivos para el cuerpo humano. Efecto estimulante. Por este motivo, se deben comprender las características de los distintos plásticos al diseñar el molde y se deben tomar las medidas correspondientes, como precalentar, cromar el molde, abrir ranuras de escape o configurar un proceso de escape durante el conformado.
Métodos
Productos de plástico están hechos de una mezcla de resina sintética y diversos aditivos como materias primas, mediante inyección, extrusión, prensado, fundición y otros métodos. Los productos plásticos también obtienen propiedades finales durante el moldeado, por lo que el moldeado de plástico es un proceso clave en la producción.
El moldeo por inyección
El moldeo por inyección, también llamado moldeo por inyección, es un método que utiliza una máquina de inyección para inyectar rápidamente plástico fundido en un molde y solidificarlo para obtener varios productos plásticos. Este método se puede utilizar para casi todos los termoplásticos (excepto los fluoroplásticos), y también se puede utilizar para la formación de algunos plásticos termoendurecibles. El moldeo por inyección representa aproximadamente el 30% de la producción de piezas de plástico. Tiene las ventajas de poder formar piezas con formas complejas de una sola vez, dimensiones precisas y alta productividad. Sin embargo, los costos de equipo y molde son altos, y se utiliza principalmente para la producción de grandes cantidades de piezas de plástico.
Hay dos máquinas de moldeo por inyección de uso común: tipo émbolo y tipo tornillo. Principio del moldeo por inyección: Agregue materias primas en polvo y granuladas desde la tolva al barril. Cuando el émbolo avanza, las materias primas son empujadas hacia la zona de calentamiento y luego pasan a través de la lanzadera desviadora. El plástico fundido se inyecta en la cavidad del molde a través de la boquilla. Después de enfriarse, el molde se abre para obtener productos plásticos. Las piezas de plástico inyectadas generalmente requieren un posprocesamiento apropiado después de ser retiradas de la cavidad del molde para eliminar la tensión y estabilizar el tamaño y el rendimiento de las piezas de plástico durante el moldeo. Además, también hay eliminación de rebabas y compuertas, pulido, recubrimiento de superficies, etc.
Moldeo por extrusión
El moldeo por extrusión es un proceso que utiliza la rotación del tornillo y la presión para exprimir continuamente el plástico plastificado en el molde. Al pasar a través de la matriz de una forma determinada, se obtiene un perfil de plástico adecuado para la forma de la matriz. El moldeo por extrusión representa aproximadamente el 30% de los productos plásticos y se utiliza principalmente para varios perfiles plásticos con una determinada sección transversal y gran longitud, como tubos de plástico, placas, varillas, láminas, tiras, materiales y materiales de formas especiales con secciones transversales complejas. Sus características son la formación continua, alta productividad, estructura de molde simple, bajo costo, organización ajustada, etc. A excepción de los fluoroplásticos, casi todos los termoplásticos se pueden extruir y también se pueden extruir algunos plásticos termoendurecibles.
El plástico granulado se introduce desde la tolva en la cámara de propulsión en espiral y luego se envía a la zona de calentamiento mediante el tornillo giratorio para su fusión y compresión; bajo la acción de la fuerza en espiral, se lo obliga a pasar a través del extrusor con una forma determinada. Molde para obtener un perfil consistente con la forma de la sección transversal de la matriz; después de caer sobre la cinta transportadora, se lo rocía con aire o agua para enfriarlo y endurecerlo para obtener una pieza de plástico solidificada.
Moldeo por prensa
El moldeo por prensa, también conocido como moldeo por compresión, moldeo por compresión, moldeo, etc., consiste en añadir pellets sólidos o piezas prefabricadas al molde, ablandarlas y fundirlas mediante calor y presión, y llenar la cavidad del molde bajo la acción de la presión, un método para obtener piezas de plástico después de la solidificación. El moldeo por prensa se utiliza principalmente para plásticos termoendurecibles, como fenólicos, epoxi, silicona, etc.; también se puede utilizar para prensar termoplásticos. politetrafluoroetileno productos y cloruro de polivinilo (PVC) registros. En comparación con el moldeo por inyección, el moldeo por prensado tiene equipos y moldes simples y puede producir productos a gran escala; sin embargo, el ciclo de producción es largo, la eficiencia es baja, es difícil de automatizar y es difícil producir productos de paredes gruesas y productos con formas complejas.
En general, el proceso de estampación se puede dividir en varias etapas: alimentación, cierre del molde, vaciado, curado y desmoldeo. Las piezas de plástico deben procesarse posteriormente después del desmoldeo. El método de procesamiento es el mismo que el de las piezas de plástico moldeadas por inyección.
Moldeo por soplado
El moldeo por soplado (un procesamiento secundario de plásticos) es un método de procesamiento que utiliza aire comprimido para inflar y deformar el parisón de plástico hueco, y luego obtener piezas de plástico después de enfriar y dar forma. Los métodos principales incluyen el moldeo por soplado hueco y el moldeo por soplado de película. El parisón tubular extruido o inyectado con una cierta temperatura se coloca en el molde de soplado dividido, el molde se cierra, se sopla aire comprimido en el parisón a través del tubo de soplado y el parisón se infla. Luego se acerca a la pared del molde, se abre el molde y se saca la pieza hueca después de mantener la presión, enfriar y dar forma.
Casting
El moldeado y formado de plásticos es similar al moldeado y formado de metales. Un método de procesamiento en el que materiales poliméricos o materiales monoméricos en estado fluido se inyectan en un molde específico, reaccionan, se solidifican y se forman en piezas de plástico compatibles con la cavidad del molde bajo ciertas condiciones. Este método de moldeado tiene un equipo simple, requiere poca o ninguna presión, tiene bajos requisitos de resistencia del molde y una baja inversión de producción. Se puede aplicar a piezas de plástico termoplástico y termoendurecible de varios tamaños. Sin embargo, las piezas de plástico tienen baja precisión, baja productividad y un ciclo de moldeado largo.
Moldeo por inyección asistido por gas
El moldeo por inyección asistido por gas (abreviado como moldeo asistido por gas) es un nuevo método en el campo del procesamiento de plásticos. El proceso de conformado asistido por gas se puede dividir en tres métodos:
- Formación de huecos, es decir, el plástico fundido se inyecta en la cavidad del molde. Cuando el volumen de la cavidad se llena al 60%-70%, se detiene la inyección y se comienza a inyectar gas hasta que se mantenga la cavidad del molde. Se presiona y se enfría para que se endurezca. Este proceso es principalmente adecuado para productos de plástico de paredes gruesas, como manijas y asas.
- Inyección corta, es decir, cuando el plástico fundido llena el 90%-98% del volumen de la cavidad, comienza la entrada de aire. Este método se utiliza principalmente para productos de paredes gruesas o de paredes parciales con planos más grandes.
- Inyección completa, es decir, el plástico fundido se llena hasta que la cavidad del molde está completamente llena antes de inyectar gas. El gas llena el espacio causado por la contracción del volumen de la masa fundida, y la presión del gas y la presión de la masa fundida se utilizan juntas para hacer que el producto se deforme. La deformación por flexión se reduce en gran medida y se utiliza para formar productos de paredes delgadas con planos más grandes, y el control del proceso es más complicado. Los dos primeros métodos también se denominan métodos de inyección asistida por gas de material corto, y el último se denomina métodos de inyección asistida por gas de material completo.
El proceso asistido por gas incluye las siguientes cuatro etapas: La primera etapa es la inyección de plástico. La masa fundida entra en la cavidad del molde y se encuentra con la pared del molde con una temperatura más baja, formando una capa solidificada delgada; la segunda etapa: inyección de gas. El gas inerte entra en el plástico fundido y empuja el plástico no solidificado en el centro hacia la cavidad que aún no está llena; la tercera etapa: inyección de gas. El gas continúa empujando la masa fundida de plástico para que fluya hasta que la masa fundida llena toda la cavidad; la cuarta etapa: mantenimiento de la presión del gas. En el estado de mantenimiento de la presión, el gas en el canal de aire comprime la masa fundida y repone el material para garantizar la calidad de la apariencia de las piezas.
El conformado asistido por gas tiene las siguientes ventajas: elimina las marcas de hundimiento de la superficie del producto y mejora la calidad de la superficie del producto; reduce la deformación por deformación y las vetas de flujo; reduce la tensión interna del producto y mejora la resistencia del producto; ahorra materias primas plásticas y reduce el peso del producto (generalmente una reducción del 20%) -40%); mejora la distribución de los materiales en la sección transversal del producto y mejora la rigidez del producto; acorta el tiempo de moldeo y mejora la eficiencia de producción; extiende la vida útil del molde.
Equipamientos
El moldeo de plástico generalmente utiliza una máquina de moldeo por inyección, también conocida como máquina de moldeo por inyección o máquina de inyección. Es el equipo de moldeo principal para convertir materiales termoplásticos o termoendurecibles en productos plásticos de varias formas utilizando moldes de moldeo de plástico. Se dividen en tipos verticales, horizontales y totalmente eléctricos. La máquina de moldeo por inyección calienta el plástico y aplica alta presión al plástico fundido, lo que hace que se inyecte y llene la cavidad del molde.
Las máquinas de moldeo por soplado también son máquinas de moldeo de plástico muy importantes, que se dividen en máquinas de moldeo por extrusión y soplado y máquinas de moldeo por inyección y soplado, así como Máquinas de moldeo por soplado de botellas PET Se utiliza específicamente para producir botellas de agua de plástico.
Además de los dos tipos de anteriores maquinas de plastico, extrusoras de plastico También son muy comunes las máquinas de plástico, que se utilizan habitualmente para tuberías de plástico y otros productos de plástico.
