Temperatura de la masa fundida y los parámetros que la definen (Parte 2)

El tipo de husillo puede presentar muchas configuraciones. Nos basaremos en un husillo universal, sin mezcladores, y en las características más comunes: el ratio L/D y el ratio de compresión R/K.

Los husillos universales, los más utilizados en la industria de transformación, permiten procesar muchos tipos de plástico, aunque no están diseñados específicamente para procesar un plástico o familia de plásticos concreta.

No es industrialmente productivo cambiar el husillo en función del tipo de material, pero si se va a procesar siempre el mismo tipo de plástico, es recomendable estudiar la posibilidad de utilizar un husillo específico, sobre todo si se trata de materiales sensibles a la temperatura y la cizalla.

Es la relación entre la longitud del husillo y su diámetro, sin contar la punta del husillo. Para termoplásticos, se utilizan normalmente husillos de 18:1 a 20-21:1. Ratios más altos aportan más capacidad de inyección, pero alargan los tiempos de permanencia y aumentan la cizalla aplicada al material.

Es la relación entre la altura del filete en la zona de carga y la altura del filete en la zona de mezcla u homogeneización. Para la mayoría de los plásticos en husillos universales, suele estar entre 1 y 3,5:1.

Ratios más altos implican más calor por cizalla, mayor temperatura de masa fundida en la zona de compresión y riesgo de degradación del material si se supera el límite admisible.

Ante señales de degradación, hay que consultar el R/Z máximo soportado por el material y el R/Z de nuestra unidad de inyección.

Estos dos ratios —L/D y R/K— son poco conocidos en las plantas de transformación. Defectos como mala dispersión del color, marmoleados, degradaciones, puntos negros, betas marrones, etc., pueden deberse a estos factores desconocidos.

Las resistencias abrazan el cilindro y la boquilla, transmitiendo calor al plástico mediante conducción eléctrica.

Cambiando los valores de setting, se modifican las temperaturas del plástico, especialmente en las zonas delanteras, donde el filete es más pequeño y el plástico está más cerca de la pared del cilindro.

Es importante señalar que las temperaturas que controla el mando de la máquina, mediante termopares, son las del acero del cilindro, no las del plástico.

Las resistencias deben estar bien colocadas, ajustadas y con la potencia adecuada.

Los perfiles de temperatura pueden ser planos, crecientes o decrecientes, dependiendo de factores como el tipo de material, la carrera de dosificación, el diseño del husillo, el tiempo de residencia, etc. En la mayoría de los casos, las zonas delanteras se programan con las temperaturas teóricas deseadas del plástico, aunque estas nunca serán exactamente las mismas que las del material.

Este ratio indica la utilización de la unidad de inyección respecto a su tamaño.

Se calcula dividiendo la carrera de dosificación entre el diámetro del husillo. El valor resultante debe estar entre 1 y 3, siendo aceptable como máximo un valor de 4.

Por ejemplo, con un husillo de 60 mm de diámetro, la dosificación mínima recomendable sería de 60 mm, y la máxima de 180-240 mm.

Ratios por debajo de 1 significan tiempos de permanencia altos y poca precisión en la inyección (perfiles, aceleraciones, punto de conmutación…). Ratios por encima de 4 conllevan infundidos, mala calidad de la masa fundida, etc.

Durante la fase de dosificación, los valores de velocidad de giro del husillo y contrapresión son ajustables. Al aumentarlos, se aplica más energía y cizalla, y por tanto más calor al plástico.

La velocidad de giro nunca debe superar el límite admisible por el material, especialmente en el caso de materiales sensibles a la temperatura o ignífugos.

La contrapresión es la presión que se opone al desplazamiento libre del husillo hacia la cota de dosificación. Debe aplicarse la mínima necesaria para garantizar una buena calidad de la masa fundida (sin burbujas de aire, ráfagas, infundidos, betas, o variaciones del cojín).

Este parámetro también influye, por la compresibilidad del plástico, en la densidad de la masa fundida y, por tanto, en el peso de la inyectada.

Messe Düsseldorf / tillmann.

La zona de la traviesa es donde se produce la entrada y circulación de los pellets en la unidad de inyección, el husillo y el cilindro calefactado.

Aquí es fundamental que la temperatura no suba hasta que el plástico se reblandezca o se adhiera, ya que esto provocaría bloqueos en el avance de la granza y problemas de dosificación. En casos extremos, se detendría el proceso.

Mediante la refrigeración de esta zona y el control de la primera zona del cilindro, se debe alcanzar la tracking temperature óptima. Esta temperatura proporciona las mejores condiciones de fricción entre la granza y los elementos de la máquina, permitiendo dosificaciones más repetitivas y rápidas.

Hay que destacar que no es posible mantener una temperatura constante del plástico en lazo cerrado, es decir, por ejemplo, mantener 280 °C ±0 durante toda la producción.

Sin embargo, sí es posible controlar esta temperatura dentro de un rango reducido para evitar las consecuencias que las grandes variaciones tendrían sobre el proceso y, por tanto, en las piezas fabricadas.

La base de un buen proceso de inyección es una temperatura correcta y estable de la masa fundida. Sin esta base, no es posible definir un proceso repetitivo.

José Ramón Lerma es autor de los libros: 'Libro Manual Avanzado de Inyección de Termoplástico', que tiene como objetivo ser, por un lado, una herramienta para la formación y, por otro, un manual de ayuda para todo el personal de una empresa de inyección de plásticos y, del recientemente editado, 'Scientific Injection Molding Tools. Productividad a través del dominio del proceso'. Ambas publicaciones, comercializadas por Plásticos Universales / Interempresas (libros@interempresas.net), consta de detallados casos prácticos, amplia información de moldeo científico y un ‘pendrive’ con 20 hojas de cálculo y herramientas de SC Molding o Scientific Injection Molding, además de optimización y definición de proceso, lo que lo hacen único en el mercado. El libro Manual Avanzado de Transformación de Termoplásticos ha sido editado y comercializado en inglés a nivel mundial por la editorial Hanser Publications. Página web sobre Scientific Injection Molding: www.asimm.es