¿Qué son los plásticos?

Productos sintéticos fabricados a partir de recursos naturales, como petróleo, gas natural, carbón y sal común.

¿Cuándo nacen?

Primer material plástico, la baquelita en 1907.
Industrialización y la comercialización de los plásticos en 1940.
El material plástico es lo más utilizado desde 1976.

• ¿Los plásticos proceden del petróleo?

La materia prima básica de los plásticos es el petróleo. De él se destila la nafta y a partir de esta fracción se obtienen las materias primas de estos materiales.
El 4% de la producción de petróleo va a parar a la fabricación de plásticos y el 6% tiene destino industrial.
El resto se destina a combustible para calefacción y locomociones.

• ¿Cuántos familias de plástico hay?

Actualmente se utilizan más de 30 familias de plásticos.
Entre ellos destacan el Policloruro de Vinilo (PVC), el Polietileno de Alta densidad (PEAD), el Polietileno de Baja Densidad (PEBD), el Polipropileno (PP), el Poliestireno (PS) y el Polietilentereftalato (PET).

LA FABRICACIÓN DEL PLÁSTICO:

• ¿Cómo se fabrican los plásticos?
El proceso es conocido como polimerización: una reacción química en la que uno o más tipos de moléculas se combinan para crear polímeros. Los monómeros son las “materias primas” que se crear a partir del petróleo.

Se suelen presentar a modo de gránulos –granza-, polvo, pasta, etc.

• ¿Cómo se convierten en objetos?
Una vez creados los plásticos, se transforman en productos para su uso cotidiano.

Las empresas que transforman los plásticos en objetos utilizables se denominan, profesionalmente, transformadoras.

• ¿Cuántas empresas de plásticos existen en España?

Aproximadamente 100 productoras y 4.115 transformadoras que dan empleo a unas 100.000 personas aproximadamente en su conjunto.

Al número anterior se le suma la existencia de alrededor de un centenar de recicladoras.

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Vicedo Martí tiene más de 30 años de experiencia en el sector del plástico, naciendo en un pequeño local donde instaló sus primeras máquinas de matricería y soldaduras por ultrasonidos. La empresa ha evolucionado durante todos estos años de forma paralela al mercado, pasando de trabajar en un pequeño taller de diseño y fabricación de matrices y moldes a convertirse en una empresa con amplia experiencia en el desarrollo integral de productos plásticos, especializada en el sector sanitario y cosmético, con amplia presencia internacional.

MOLDEO POR INYECCIÓN

El proceso que se emplea en la inyección de plásticos, consiste en fundir un polímero en la cavidad de un molde de inyección cerrado con alta presión según Tonelaje, a través de una cámara de distribución o boquilla. Dentro de la cavidad del molde, el plástico se enfría y se cristaliza en polímeros semicristalinos. En uno segundos dependiendo del material empleado, tras la apertura del molde se extrae la pieza moldeada con sus características finales.

Es importante conoces las características de las máquinas a emplear para poder determinar si una máquina de inyección concreta puede ser óptima para el trabajo a desarrollar y las posibilidades de utilización en la inyección para una pieza concreta.

La máquina de inyección podemos dividirla en dos grandes unidades, la unidad de cierre y la unidad de inyección. En la unidad de cierre están comprendidas entre otras la fuerza de cierre, la carrera del plato móvil, la distancia entre columnas, los espesores mínimo y máximo del molde, ciclos de vacío…

En la unidad de inyección están las características de diámetro del husillo, presión de inyección, relación de compresión, capacidad de plastificación, volumen de inyección, potencia de calefacción, ciclos de vacío, etc.…

Cuando el producto de la sección proyectada de la pieza en el molde multiplicado por la presión de inyección supera la fuerza de cierre, las columnas se tensan aún más y se alargan. Estas pueden superar el límite elástico y llegar a romperse.

Es poco recomendable utilizar moldes de inyección de plástico de una sección proyectada inferior a ¼ del área delimitada por las columnas en el plato del cierre. Áreas de molde inferiores a esta recomendación pueden hacer flectar los platos por encima de lo recomendable.

Existen diferentes sistemas de cierre en las máquinas de inyección de plástico:

  • Sistema de rodillera
  • Sistema de Pistón cerrado
  • Sistemas de Pistón de dos etapas
  • Sistemas de Columna
  • Sistemas Eléctricos

La presión de inyección durante la fase de llenado debe de ser suficiente para conseguir las velocidades de inyección programadas y por tanto obtener el tiempo de llenado del plástico deseado. Por lo tanto los factores que influyen en la presión de inyección son los mismos que afectan a la velocidad de llenado. El valor resultante de la presión de llenado puede servir para determinar la correcta regulación de los parámetro de inyección que influyen sobre la misma.

La temperatura de molde o temperatura de la cavidad es un elemento del tiempo de ciclo y de la calidad de la estructura de la pieza inyectada. Bajas temperaturas de molde provocan tiempo de enfriamientos cortos y grandes velocidades de enfriamiento pero pueden influir negativamente en la calidad de la pieza inyectada.

En el caso de los termoplásticos semicristalinos, las propiedades de las piezas inyectadas depende de la velocidad de enfriamiento del plástico. Un enfriamiento rápido da lugar a una capa exterior amorfa . Por el contrario, un enfriamiento lento da lugar a un alto grado de cristanilidad y mejores propiedades mecánicas.

Fabricación de moldes de inyección

TIPO DE MOLDES

Moldes para plástico inyectado

La inyección de plástico es un sistema eficaz para la fabrica de pequeñas y grandes piezas de plástico con una excelente calidad y acabado. Para ello es imprescindible que el molde tenga las mejores cualidades, una elaboración precisa y una máxima durabilidad. Dentro de los pasos en la fabricación de los moldes, el más importante es el de la pieza plástica ya que ha de tener un correcto y eficaz diseño.

El objetivo de un molde de inyección de plástico es la distribución de plástico fundido, para coger la forma correcta, enfriado y posteriormente expulsar la parte moldeada. Los canales de distribución o coladas deben de ser equilibrados, de forma que el recorrido del material sea el mismo para las distintas cavidades, de ese modo obtendremos un llenado equilibrado de todas las cavidades y una presurización equilibrada de las mismas.

Para el correcto diseño de un molde de inyección es importante tener claro los siguientes pasos :

– Diseñar correctamente el plano de la pieza a inyectar, marcar las líneas de partición, zona de entrada de inyección, posición de los expulsores y cualquier detalle del molde que pueda facilitar su correcta fabricación.

– Según las especificaciones del plástico a utilizar en el molde, hay que tener en cuenta la contracción, características de flujo y abrasión, estructura molecular, comportamiento térmico, viscosidad…

Para fabricar un molde y una pieza de inyección de precisión, los principales puntos a tener en cuenta son la exactitud dimensional con las tolerancias exigidas, el material a utilizar en el proceso de moldeado y el acabado final de la pieza.
Los plásticos con baja contracción no presentan problema a la hora de calcular su dimensión final y las dimensiones del molde pueden ser fácilmente calculadas para dar la exactitud final de la dimensión del producto. Los plásticos con alta contracción se deben tomar con más consideración y estudiar más puntos críticos ya que es más complicado a la hora de calcular su reacción.

Para la fabricación de moldes para la inyección de plásticos es obligado la utilización de aceros especiales, debido a las cargas a las que son sometidas.
Exite una gran variedad de materiales para la fabricación de moldes para la inyección de plásticos.

Algunos de los aceros utilizados en los moldes para inyección son:

A2: Acero endurecido a 58-60 Rockwell C, resiste abrasión-
D2: Acero con más contenido de cromo, más resistente a la abrasión y más difícil de mecanizar que A2, más frágil, mejor para piezas pequeñas.
D7: Acero de muy buena resistencia a la abrasión pero más difícil de mecanizar que A2 y D2.
Stavax y Orvar: Muy recomendable para moldes pulido espejo por contenido en cromo y baja porosidad.
Placas base: 1730
Placas portamolde: 2311, 2738, P 20.

Los costes para la fabricación de los moldes suelen ser altos, ya que los tiempos empleados en la mecanización y ajuste de estos suele ser considerable. Además, la exactitud de dimensiones y la calidad superficial suele ser extremadamente laboriosa conseguirla.

El acabado final de la figura a inyectar en muchas ocasiones es un aspecto muy importante a la hora de decidir el acabado del molde. Este factor es importante para el correcto comportamiento del plástico y supone un costo adicional siendo uno de los mayores costes finales en la construcción de los moldes.

Los diferentes acabados que se suelen utilizar en los moldes de inyección son:

Acabado de mecanizado: Se dividide en dos fases, el desbaste que elimina la gran parte de acero y el mecanizado de acabado que elimina el material restante con pequeñas pasadas generando las superficies finales de acabado.

Electroerosión: En este caso se fabrica un electrodo, normalmente de cobre o grafito, que va eliminando material de la cavidad del molde. Los electrodos generan descargas eléctricas que van eliminando el acero del molde dejando la superficie final con un número de VDI diferente.

Refinado o pulido: Para este acabado se emplean diversas herramientas que hacen que la superficie de la figura del molde quede refinada con rayas muy finas o bien pulido como si fuera un espejo.

CARACTERÍSTICAS DEL PLÁSTICO

Los plásticos están formados por grandes moléculas unidas entre sí por fuerzas de enlace potentes, así todos los plásticos se caracterizan por tener elevados pesos moleculares. Los plásticos se obtienen por polimerización, proceso que consiste en enlazar mediante reacciones un cierto número de moléculas o monómeros para producir un polímero.

Podemos imaginar un plástico como un ovillo de lana formado por muchos hilos individuales. Los monómeros son compuestos químicos en los que los átomos de carbono están unidos por un doble enlace.

Los plásticos presentan características de solido a elástico como de líquido viscoso, es decir que tienen un comportamiento viscoelástico.

TERMOPLÁSTICOS

Los termoplásticos son sustancias que pueden reblandecerse mediante la aplicación de calor y endurecerse al enfriarse a través de un intervalo de temperaturas característica de cada material.

Los termoplásticos poliméricos están constituidos por cadenas poliméricas entrelazadas entre sí. En estado sólido estas cadenas no tienen posibilidad de movimiento. Al aplicar calor, esta energía hace entrar en vibración el sistema de modo que rompe los enlaces entre macromoléculas, deslizándose unas contra otras produciéndose el reblandecimiento y el flujo del plástico.

Clasificación de los termoplásticos:

Amorfo:

PS: Poliestireno
ABS: Acrilonitrilo Butadieno Estireno
SAN: Estireno Acrilonitrilo
PMMA: Polimetilmetacrilato
PC: Policarbonato

Semicristalino:

PEHD: Polietileno Alta Densidad
PELD: Polietileno Baja Densidad
PP: Polipropileno
PA: Poliamida
POM: Polióxido de Metileno
PET: Polietiltereftalato
PBT: Polibutiltereftalato

Procesos de Mecanizado Moldes de Plástico

En la elaboración de los materiales para moldes se distinguen los siguientes procesos:

Mecanización con arranque de viruta.
Elaboración sin arranque material (estampado, troquelado, embutido…)
Elaboración por erosión eléctrica – electroerosión

Sobre un 90% de todos los moldes de inyección pueden obtenerse por Mecanizado con arranque de viruta. En esta modalidad de fabricación intervienen principalmente trabajos de torno, fresa, CNC y pulido. Las máquinas, normalmente máquinas especiales, tienes que dejar el molde prácticamente acabado, de modo que sólo sea necesario un pequeño ajuste manual. Conviene que este trabajo de repaso posterior quede limitado al pulido necesario para conseguir una buena calidad de superficie. Con las máquinas y herramientas pueden elaborarse por mecanizado tanto los aceros de nitruración, temple, bonificados y con resistencias de hasta 150 kp/mm2.0. Al mecanizar el materias, se originan tensiones que pueden producir deformaciones en el molde de inyección, después del desbastado. En el posterior afinado, pueden compensarse todavía una deformación eventualmente producida.

Tras el tratamiento térmico, se esmerilan y pulen los moldes para conseguir una buena superficie. La calidad superficial es, un factor decisivo para la calidad de las piezas plásticas. Para obtener piezas correctas, la superficie del molde ha de ser lo más lisa posible y estar exenta de poros. También ello constituye una condición para que puedan desmoldearse bien las piezas.

Así, pues, hay que prestar gran atención al tratamiento final de las superficies de los moldes de inyección. Los procesos de fabricación indicados en la tabla 12 pueden servir como orientación respecto al modo de proceder para conseguir buenas superficies.

Entre las diversas fases de pulido se limpiarán intensamente los moldes con líquido, al objeto de eliminar la totalidad de granos de abrasivo de la etapa precedente, antes de iniciar el trabajo con una muela de grano más fino.

Procesos de soldadura moldes de plástico

“Como se produce el sonido en la soldadura de plásticos”

El sonido puede generarse de dos maneras:

Mecánica, mediante excitación de una columna de aire vertical o tirando de una cuerda sonora.
Eléctrica, con la ayuda de un oscilador o amplificador.

En ambos casos se hace vibrar el aire circundante, conduciéndose así la señal del sonido a los receptores.

Principios de la soldadura por ultrasonidos

Las dificultades del moldeo de inyección de plásticos y el precio elevado de los moldes complejos, obligó al industrial a la fabricación de piezas en varias secciones. La unión final de estas piezas se puede obtener de diferentes maneras, como por ejemplo, pegado, encajado, montaje mecánico, etc…

La soldadura de plásticos por ultrasonidos se compone de cuatro fases:

Transmitir unas vibraciones a la pieza.
Crear una fricción entre las piezas.
Ejercer una presión de la pieza sobre otra manteniendo dicha fricción.
La combinación de la vibración-fricción-presión entre estas piezas creará una interferencia molecular entre las mismas realizándose la soldadura.

La soldadura en una superficie se realizará cuando se haya logrado ejercer una potencia por cierto tiempo, lo que nos proporcionará una temperatura de fusión local entre las dos piezas. El problema de la soldadura consiste en estudiar el plano de junta (interferencia, director de energía…) teniendo en cuenta la curvatura de fusión de las piezas y las características que ha de reunir una vez soldada.

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