Moldes con cámara caliente en inyección de plásticos

Los moldes con cámara caliente en inyección de plásticos, son aquellos que tienen sus canales y mazarota en estado fundido, para distribuir el material que proviene desde la unidad de inyección de máquina hasta el llenado de las cavidades, donde se enfría y solidifica la pieza.

Hay que tener en cuenta que este sistema es como una extensión de la propia máquina de inyección en el molde. De hecho, la misión del molde es enfriar la pieza según contracción del material(un punto importante a considerar), mientras que la cámara caliente necesita aportar calor al material mediante resistencias, termporares…para que permanezca en estado fundido.

Cámara Caliente_fuente Mold Masters/ Milacron

La cámara caliente se compone de varios elementos, aunque en este artículo nos centraremos en las boquillas. Éstas, pueden alimentar directamente a pieza o a ramal, reduciendo un camino excesivo que pudiera recorrer el material por la necesidad de llenado, según geometría o tamaño. De esta manera, se minimiza el desperdicio o mermas que se producen en moldes de colada fría, donde hay que clasificar o separar la colada. En muchas aplicaciones, se indica expresamente o se aconseja emplear solo material virgen, bien por la aplicación final, debido a los esfuerzos a los que podría estar sometida la pieza de plástico, o bien por el tamaño de la propia pieza, donde el ramal generado puede ser incluso mayor.

En este punto, destacamos la boquilla con válvula o valvulada. En este tipo de boquillas, la aguja se mueve hacia adelante mediante un movimiento mecánico y cierra herméticamente el orificio de la entrada. Permanece en esa posición durante la apertura del molde y expulsión, dejando en pieza una pequeña marca visible del diámetro de la entrada, evitando el vestigio de la entrada de inyección, así como otros problemas estéticos derivados de este punto.

Boquilla Caliente_Zatec

Por todo ello, la cámara caliente es un elemento clave en el proceso de moldeo por inyección, ya que permite reducir el desperdicio favoreciendo la economía circular y cumpliendo con uno de los objetivos de desarrollo sostenible, como el ODS 12 – Producción y consumo responsable.

Si tienes un proyecto que requiera de una pieza técnica en plásticos de ingeniería, es probable que te propongamos un molde con cámara caliente, por la experiencia acumulada en diversos materiales como PBT, PA…

Para cualquier consulta, no dudes en contactar con nosotros.

Tampografía

Es un proceso industrial donde se transfiere la tinta a la pieza, sea regular, irregular, cóncava o convexa…, de manera indirecta a través de un tampón, y es comúnmente empleado como actividad complementaria en la inyección de plásticos para el marcaje de piezas de plástico. Es una solución sencilla, precisa y más o menos económica.

Máquina tampografría – Pad printing

 Proceso

Básicamente y  de manera resumida, una vez preparada la tinta para la máquina todo depende del movimiento de un tampón a una velocidad determinada. Tampón que se mueve en automático recogiendo la tinta por contacto con el cliché que contiene el grabado a reproducir. Este grabado se transfiere de nuevo por contacto del tampón a la pieza. Ésta, se encuentra colocada en la posición adecuada en un pequeño útil para grabar el marcaje deseado. En ocasiones es necesario realizar más de una tamponada para que la cesión y adhesión de la tinta sea la adecuada, esto se produce por la evaporación de diferentes agentes, como endurecedores, disolventes… contenidos en la propia tinta.

Para ello, y previamente al proceso descrito, es necesario disponer de un diseño con su plano y dimensiones que generará un fotolito. Algo así como un negativo del grabado a reproducir  en una plancha de pequeño espesor, denominado cliché. Que es donde el tampón, por contacto, copiara  y cederá el grabado a la pieza según hemos descrito anteriormente.

Componentes

Tampón, es el elemento estrella y que da nombre al proceso. Hecho generalmente de silicona, su función es la de copiar el grabado con la tinta necesaria a transferir al producto final. Su forma, tamaño y dureza(determinada por el color del mismo) de debe adaptar perfectamente a la geometría de la pieza de plástico.

Ejemplo de tampografia para pieza de plástico sector automoción

Tinta, es el medio en estado liquido con el que damos color al área a reproducir en la pieza. Se formula según el material de la pieza donde se «imprimirá» para tener una correcta adherencia, y en ocasiones requiere de un secado mediante aporte de calor. Es importante en su preparación controlar ciertos detalles como la temperatura del entorno, limpieza…

Cliché, es la plancha de pequeño espesor que citábamos al principio, donde tiene grabada la forma que queremos copiar en la pieza.

Máquina, es donde están ubicados todos los elementos anteriores y se lleva a cabo todo el proceso repetitivo de cesión de la tinta a la pieza inyectada.

En Zatec desarrollamos diferentes proyectos donde se realiza el moldeo por inyección y que además lleva asociado una tampografía como actividad complementaria, principalmente para sectores como electrónica o automoción. Cualquier consulta, si podemos ayudar no duden en contactar con nosotros

Concluido el proyecto Europeo  DIGI REC 4.0, cuyo número de expediente es AEI-010500-2020-191, donde ZATEC ha participado junto con el Centro Español de Plásticos (CEP), ItanInnova y Citsalp,  exponemos a continuación un resumen y conclusiones del mismo.

PRESENTACIÓN 

Este proyecto tiene como objetivo principal maximizar la reciclabilidad de materiales plásticos empleados en procesos de moldeo por inyección, lo que implica maximizar la reducción de su impacto medioambiental, favoreciendo la circularidad del plástico y facilitando la producción energéticamente limpia. 

Los fabricantes de piezas de plástico normalmente utilizan material reciclado proveniente de sus propias piezas de rechazo y/o ramales, pero no conocen en qué proporción pueden mezclarlo con el material virgen sin comprometer (i) las características mecánicas del producto y (ii) la procesabilidad de la fabricación de las mismas. Un exceso de material reciclado puede suponer un empeoramiento en las características mecánicas del producto a fabricar y por otro lado puede generar problemas de procesabilidad en las máquinas de inyección que den lugar a defectos dimensionales o estéticos. Por miedo a ello, normalmente se emplea menos material reciclado del que sería posible. 

Por este motivo, el reto que ha sido abordado en este proyecto es la investigación experimental de la variación de propiedades de un material plástico con el reciclado, y la introducción y utilización de técnicas digitales que permitan conocer cuál es la cantidad máxima admisible de material reciclado que el producto y el proceso son capaces de admitir. 

OBJETIVOS 

los objetivos específicos de este proyecto son:

Establecimiento de procedimiento para la recuperación de desechos en planta y regranceado posterior para dosificación precisa de mezclas de material virgen con distintos porcentajes de material reciclado. 

Investigación de la procesabilidad de las diferentes mezclas realizadas para garantizar que la introducción de material reciclado es inyectable con las mismas garantías que el material virgen. 

Estudio de las propiedades mecánicas y físico-químicas del nuevo material obtenido, (material reciclado), para comparar con las del material virgen y análisis de los posibles cambios físicos en el material reciclado tales como transiciones térmicas y/o aparición de subproductos de oxidación (degradación). 

Ajuste de modelos para digitalización de los materiales reciclados, habilitando su uso en simulaciones del proceso de inyección con las diferentes mezclas de material reciclado en pieza de componente final. 

Creación de herramienta (basada en simulaciones de elementos finitos) con la que se pueda maximizar la cantidad de material reciclado garantizando la óptima procesabilidad en máquina de inyección 

Verificación en planta industrial de los porcentajes máximos de reciclado a conseguir. 

METODOLOGÍA 

Para ello, en el proyecto se ha seguido el plan de trabajo mostrado en la siguiente ilustración:

CONCLUSIONES 

Para el material seleccionado en este estudio (polipropileno con talco), inicialmente se preveía que podría existir una degradación evidente durante el reciclado que provocara una merma de propiedades, lo que conllevaría tener que alcanzar un compromiso entre la cantidad que se reintroduce, las propiedades que se obtienen y los cambios en el proceso de inyección que fuera necesario efectuar. 

Sin embargo, las investigaciones experimentales realizadas en el proyecto DIGI-REC han mostrado que, si se recicla en condiciones adecuadas, las propiedades del material permanecen muy estables. De hecho, el resultado fundamental ha sido que el material 100% reciclado prácticamente tiene las mismas propiedades que el virgen, con lo cual podría reintroducirse en cualquier porcentaje en el proceso de inyección. 

A la vista de este resultado se decidió ampliar la investigación y simular ciclos de reciclado para comprobar si se aprecia acumulación de degradación. Los resultados obtenidos en relación a las propiedades relacionadas con la procesabilidad (viscosidad, pvT, CTE, …), para hasta seis ciclos de regranceado, mostraron sólo ligeros cambios. El análisis de las propiedades mecánicas, en este caso realizadas hasta doce ciclos de reciclado, tampoco mostraron una merma apreciable. Esta investigación confirmó nuevamente la estabilidad de las propiedades de este material con el número de ciclos de reciclado. 

A pesar de la poca influencia encontrada en las propiedades de material, se completó el proceso inicialmente previsto de digitalización del material y la creación del gemelo digital del proceso de inyección de la pieza demostradora. Los ligeros cambios en propiedades como la viscosidad, pvT o CTE provocan según las simulaciones del proceso de inyección realizadas también pequeños cambios en la calidad estimada de la pieza. No obstante, a nivel metodológico se completó el estudio y el desarrollo de la herramienta para su aplicación a futuro a otros materiales que puedan ser más susceptibles a sufrir degradación durante el reciclado. 

Desde un punto de vista de la metodología desarrollada, la digitalización de los materiales reciclados y la generación de gemelos digitales del proceso, se prevé aporte notables beneficios para otros materiales que sufran mayor degradación, ya que permite aunar en una herramienta ágil los requerimientos de procesabilidad y calidad dimensional de la pieza para maximizar el porcentaje de material reciclado reintroducido.