MAQUINARIA PARA LA FABRICACION DE MOLDES DE PLASTICO

El moldeo por inyeccion es una de las tecnologias de procesamiento de plastico mas famosas, ya que representa un modo relativamente simple de fabricar componentes con formas geometricas de alta complejidad. Para ello se necesita una maquina de inyeccion que incluya un molde. En este ultimo, se fabrica una cavidad cuya forma y tamano son identicas a las de la pieza que se desea obtener. La cavidad se llena con plastico fundido, el cual se solidifica, manteniendo la forma moldeada.Los polimeros conservan su forma tridimensional cuando son enfriados por debajo de su Tg —y, por tanto, tambien de su temperatura de fusion para polimeros semicristalinos. Los polimeros amorfos, cuya temperatura util es inferior a su Tg, se encuentran en un estado termodinamico de pseudoequilibrio. En ese estado, los movimientos de rotacion y de relajacion (desenredo de las cadenas) del polimero estan altamente impedidos. Es por esta causa que, en ausencia de esfuerzos, se retiene la forma tridimensional. Los polimeros semicristalinos poseen, ademas, la caracteristica de formar cristales. Estos cristales proporcionan estabilidad dimensional a la molecula, la cual tambien es —en la region cristalina— termodinamicamente estable. La entropia de las moleculas del plastico disminuye drasticamente debido al orden de las moleculas en los cristales.Las partes mas importantes de la maquina son:Unidad de inyeccion [editar]La funcion principal de la unidad de inyeccion es la de fundir, mezclar e inyectar el polimero. Para lograr esto se utilizan husillos de diferentes caracteristicas segun el polimero que se desea fundir. El estudio del proceso de fusion de un polimero en la unidad de inyeccion debe considerar tres condiciones termodinamicas:1.La temperatura de procesamiento del polimero.2.La capacidad calorifica del polimero Cp [cal/g °C].3.El calor latente de fusion, si el polimero es semicristalino.El proceso de fusion involucra un incremento en el calor del polimero, que resulta del aumento de temperatura y de la friccion entre el barril y el husillo. La friccion y esfuerzos cortantes son basicos para una fusion eficiente, dado que los polimeros no son buenos conductores de calor. Un incremento en temperatura disminuye la viscosidad del polimero fundido; lo mismo sucede al incrementar la velocidad de corte. Por ello ambos parametros deben ser ajustados durante el proceso. Existen, ademas, metales estandares para cada polimero con el fin de evitar la corrosion o degradacion. Con algunas excepciones —como el PVC—, la mayoria de los plasticos pueden utilizarse en las mismas maquinas.La unidad de inyeccion es en origen una maquina de extrusion con un solo husillo, teniendo el barril calentadores y sensores para mantener una temperatura programada constante. La profundidad entre el canal y el husillo disminuye de forma gradual (o drastica, en aplicaciones especiales) desde la zona de alimentacion hasta la zona de dosificacion. De esta manera, la presion en el barril aumenta gradualmente. El esfuerzo mecanico, de corte y la compresion anaden calor al sistema y funden el polimero mas eficientemente que si hubiera unicamente calor, siendo esta la razon fundamental por la cual se utiliza un husillo y no una autoclave para obtener el fundido.Una diferencia sustancial con respecto al proceso de extrusion es la existencia de una parte extra llamada camara de reserva. Es alli donde se acumula el polimero fundido para ser inyectado. Esta camara actua como la de un piston; toda la unidad se comporta como el embolo que empuja el material. Debido a esto, una parte del husillo termina por subutilizarse, por lo que se recomiendan canones largos para procesos de mezclado eficiente. Tanto en inyeccion como en extrusion se deben tomar en cuenta las relaciones de PvT (Presion, volumen, temperatura), que ayudan a entender como se comporta un polimero al fundir.Unidad de cierre [editar]Es una prensa hidraulica o mecanica, con una fuerza de cierre bastante grande que contrarresta la fuerza ejercida por el polimero fundido al ser inyectado en el molde. Las fuerzas localizadas pueden generar presiones del orden de cientos de MPa, que solo se encuentran en el planeta de forma natural unicamente en los puntos mas profundos del oceano.Si la fuerza de cierre es insuficiente, el material escapara por la union del molde, causando asi que el molde se tienda a abrirse. Es comun utilizar el area proyectada de una pieza (area que representa perpendicularmente a la unidad de cierre el total de la cavidad) para determinar la fuerza de cierre requerida, excluyendo posibles huecos o agujeros de la pieza.Donde:F = Fuerza (N)Pm = Presion media (Pa)Ap = Area proyectada (m2)Molde [editar] Esquema de un molde comercial prefabricado, al cual solo le falta la cavidad para la pieza deseadaEl molde (tambien llamado herramienta) es la parte mas importante de la maquina de inyeccion, ya que es el espacio donde se genera la pieza; para producir un producto diferente, simplemente se cambia el molde, al ser una pieza intercambiable que se atornilla en la unidad de cierre.Las partes del molde son:Cavidad: es el volumen en el cual la pieza sera moldeada.Canales o ductos: son conductos a traves de los cuales el polimero fundido fluye debido a la presion de inyeccion. El canal de alimentacion se llena a traves de la boquilla, los siguientes canales son los denominados bebederos y finalmente se encuentra la compuerta.Canales de enfriamiento: Son canales por los cuales circula refrigerante (el mas comun agua) para regular la temperatura del molde. Su diseno es complejo y especifico para cada pieza y molde, esto en vista de que la refrigeracion debe ser lo mas homogenea posible en toda la cavidad y en la parte fija como en la parte movil, esto con el fin de evitar los efectos de contraccion. Cabe destacar que al momento de realizar el diseno de un molde, el sistema de refrigeracion es lo ultimo que se debe disenar.Barras expulsoras: al abrir el molde, estas barras expulsan la pieza moldeada fuera de la cavidad, pudiendo a veces contar con la ayuda de un robot para realizar esta operacion.Control de parametros [editar] Llenado de molde por inyeccion. Lineas genericas isobaricas de polimeros amorfos y semicristalinos en inyeccion Al enfriarse, las partes inyectadas se contraen, siendo su volumen menor que el de la cavidad. Pieza de Nylon 6 moldeada para un Automovil Molde para fabricar un clip de plastico para papelLos parametros mas importantes para un proceso de inyeccion son los siguientes.Ciclo de moldeo [editar]En el ciclo de moldeo se distinguen 6 pasos principales (aunque algunos autores llegan a distinguir hasta 9 pasos):1. Molde cerrado y vacio. La unidad de inyeccion carga material y se llena de polimero fundido.2. Se inyecta el polimero abriendose la valvula y, con el husillo que actua como un piston, se hace pasar el material a traves de la boquilla hacia las cavidades del molde.3. La presion se mantiene constante para lograr que la pieza tenga las dimensiones adecuadas, pues al enfriarse tiende a contraerse.4. La presion se elimina. La valvula se cierra y el husillo gira para cargar material; al girar tambien retrocede.5. La pieza en el molde termina de enfriarse (este tiempo es el mas caro pues es largo e interrumpe el proceso continuo), la prensa libera la presion y el molde se abre; las barras expulsan la parte moldeada fuera de la cavidad.6. La unidad de cierre vuelve a cerrar el molde y el ciclo puede reiniciarse.PvT (relaciones de presion-volumen-temperatura) [editar]En cualquier polimero, las relaciones entre presion, volumen y temperatura son muy importantes para obtener un proceso de inyeccion eficiente, ya que el volumen especifico de un polimero aumenta al ascender la temperatura del mismo. Entre estas dos dimensiones se presentan curvas isobaricas por las cuales se guia el polimero. El comportamiento de los polimeros amorfos y semicristalinos en el paso de enfriamiento es muy diferente, lo que debe ser tenido en c

Fabricacion de moldes e inyeccion de plasticos uso alimentario

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