Los moldes de inyección son herramientas que se utilizan para producir productos plásticos. Antes de diseñar un molde, es esencial comprender y dominar a fondo las propiedades de los plásticos. Solo estando completamente familiarizado con el proceso de conformado de los plásticos se pueden controlar con precisión las dimensiones del molde y de los productos plásticos, lo que garantiza el diseño de moldes de alta calidad.
1.1 Los plásticos y sus ventajas y desventajas
1.1.1 ¿Qué es el plástico?
Según la norma nacional (GB/T2035-2008), el plástico se define como un material polimérico artificial compuesto principalmente de resinas orgánicas sintéticas, con o sin la adición de otros materiales de composición (aditivos). Por lo general, se puede moldear en productos con una forma específica en condiciones de calor y presión, y esta forma permanece inalterada a temperatura ambiente.
Algunas resinas, como el polietileno, el poliestireno y el nailon, se pueden utilizar directamente como plásticos. Sin embargo, la mayoría de las resinas, como la resina fenólica, la resina amínica y el cloruro de polivinilo, requieren la adición de ciertos aditivos antes de poder utilizarse como plásticos.
Los plásticos tienen una amplia gama de aplicaciones y sus productos presentan una gran diversidad. Existen muchos tipos de plásticos, cada uno con diferentes propiedades. Los plásticos pueden existir en estado vítreo, elastomérico y viscoso. Generalmente se forman utilizando moldes, con métodos de moldeo estándar que incluyen moldeo por inyección, moldeo por extrusión, moldeo por soplado, moldeo por compresión y moldeo por transferencia.
1.1.2 Ventajas de los plásticos
Las ventajas de los plásticos incluyen:
1. Fácil procesamiento y moldeado, adecuado para producción en masa totalmente automatizada a bajo costo.
Los plásticos se pueden moldear para formar productos con formas geométricas incluso complejas y su eficiencia de producción supera con creces la del procesamiento de metales. En el caso de los productos de plástico moldeados por inyección, se pueden producir incluso artículos muy complejos en un solo paso.
Debido a la facilidad de procesamiento y la capacidad de producción en masa con costos de equipo relativamente bajos, los productos plásticos son rentables.
2. Colores personalizables y productos transparentes
Los plásticos se pueden colorear fácilmente para crear productos vibrantes, coloridos o transparentes. mezclando diferentes plásticosTambién se pueden realizar productos con efecto nacarado, potenciando notablemente su valor añadido y dándoles un aspecto fresco y brillante.
3. Ligero y con alta resistencia específica
La mayoría de los plásticos tienen una densidad comparable a la del agua, aproximadamente 1,0 g/cm3. En comparación con los metales y la cerámica, son ligeros. Aunque la resistencia mecánica de los plásticos no es tan alta como la de los metales o la cerámica, su resistencia específica (relación resistencia-densidad) es relativamente alta, lo que permite la producción de productos ligeros y de alta resistencia. Además, el relleno de plásticos con fibras de vidrio puede mejorar significativamente su resistencia y resistencia al desgaste.
4. Resistente al óxido y a la corrosión.
Los plásticos no se oxidan como los metales ni se corroen cuando se exponen a sustancias químicas. Son resistentes a los ácidos, álcalis, sales, aceites, sustancias químicas, humedad y moho, lo que los hace muy duraderos en diversos entornos.
5. Baja conductividad térmica y excelente aislamiento.
Los plásticos tienen una capacidad calorífica específica elevada y una conductividad térmica baja, lo que los convierte en malos conductores del calor. Como resultado, proporcionan un excelente aislamiento térmico y retención del calor.
6. Adecuado para aplicaciones conductoras y aislantes.
Los plásticos son por naturaleza buenos materiales aislantes. Hoy en día prácticamente no existe ningún componente eléctrico que no utilice plásticos. Al rellenar los plásticos con polvos o fragmentos de metal, también se pueden fabricar productos conductores con un rendimiento excelente.
7. Absorción de impactos superior, reducción de ruido y transmisión de luz.
Los plásticos tienen excelentes propiedades de absorción de impactos y reducción de ruido. Los plásticos transparentes (por ejemplo, PMMA, PS, PC) permiten fabricar productos precisos, como lentes, señalización y cubiertas.
1.1.3 Desventajas de los plásticos
Las desventajas de los plásticos incluyen:
1. Baja resistencia al calor e inflamabilidad: los inconvenientes más importantes de los plásticos. En comparación con los metales y la cerámica, su resistencia al calor es mucho menor; se deforman a temperaturas ligeramente más altas y son propensos a quemarse. La mayoría de los plásticos pueden producir calor, humo y gases tóxicos al quemarse. Incluso las resinas termoendurecibles emiten humo y comienzan a descascararse al superar los 200 °C.
2. Las propiedades cambian con las variaciones de temperaturaNo sólo a altas temperaturas sino incluso a bajas temperaturas, varias propiedades de los plásticos pueden cambiar.
3. Baja resistencia mecánica En comparación con los metales del mismo volumen, los plásticos tienen una resistencia mecánica mucho menor. Esta diferencia es especialmente evidente en los productos plásticos de paredes delgadas.
4. Susceptibilidad a la corrosión por disolventes y productos químicos específicos En general, los productos químicos no corroen fácilmente los plásticos. Sin embargo, algunos plásticos, como el PC (policarbonato), el ABS y el PS (poliestireno), se erosionan fácilmente con disolventes y productos químicos específicos y tienen una resistencia débil. En general, las resinas termoendurecibles tienen un mejor rendimiento y son menos propensas a la corrosión.
5. Resistencia a la intemperie deficiente y envejecimiento Los plásticos no son duraderos en cuanto a resistencia, brillo superficial o transparencia y presentan fluencia bajo carga. Además, todos los plásticos son susceptibles a la exposición a la luz ultravioleta y a la luz solar y envejecen rápidamente bajo la influencia de la luz, el oxígeno, el calor, el agua y las condiciones atmosféricas.
6. Se dañan fácilmente y son propensos a la contaminación por polvo y suciedad. Los plásticos tienen una dureza superficial relativamente baja y se dañan fácilmente. Además, al ser aislantes, transportan electricidad estática, lo que los hace propensos a atraer polvo.
7. Mala estabilidad dimensional En comparación con los metales, los plásticos tienen una alta tasa de contracción y se ven fácilmente afectados por los parámetros del proceso de moldeo por inyección. Esto da como resultado fluctuaciones significativas que son difíciles de controlar, lo que reduce la precisión dimensional de los productos plásticos moldeados. Además, los productos plásticos pueden absorber humedad durante el uso y, cuando se producen cambios de temperatura, sus dimensiones son propensas a cambiar con el tiempo.
1.2 Composición de los plásticos
El componente principal de los plásticos es una variedad de resinas, que son polímeros. Sin embargo, los plásticos y los polímeros no son lo mismo. Los polímeros puros a menudo no pueden satisfacer los requisitos de procesamiento, moldeado y uso práctico. Por lo general, no se utilizan solos, sino que adquieren valor industrial solo cuando se incorporan aditivos. Los plásticos combinan ReResinith sintético con varios aditivos (agentes auxiliares) como componente principal. Las ReResineterminas sintéticas son las propiedades fundamentales de los productos plásticos. Su función es unir los diferentes aditivos en un todo cohesivo. Los aditivos se incorporan para mejorar el rendimiento de procesamiento y moldeado del plástico, mejorar las propiedades del producto final o reducir los costos de producción.
Los materiales plásticos contienen numerosos aditivos, como rellenos, plastificantes, colorantes, estabilizadores, agentes de curado y antioxidantes. Si bien la resina R desempeña un papel decisivo en el rendimiento de los plásticos, no se puede pasar por alto la contribución de los aditivos. Juntos, forman el sistema de materiales completo utilizado en los plásticos.
1.2.1 ResinaLa esina es un polímero que se ablanda cuando se calienta y tiende a fluir bajo la influencia de fuerzas externas. Es el componente más crítico de los plásticos y actúa como aglutinante, también llamado material adhesivo. La resina determina el tipo y las propiedades básicas del plástico, incluidas las propiedades térmicas, físicas, químicas, mecánicas y eléctricas.
1.2.2 Aditivos
(1) Rellenos
Los rellenos, también conocidos como agentes de refuerzo, son componentes esenciales de los plásticos, aunque no son indispensables para todos los tipos. Por lo general, son sustancias inertes en forma de polvo. Los rellenos se añaden a los plásticos para mejorar el rendimiento del moldeado y el procesamiento, mejorar las propiedades específicas del producto, impartir nuevas propiedades y reducir los costos.
Por ejemplo, la adición de polvo de madera a la resina fenólica ReResine reduce la fragilidad y los costos. Los rellenos de calcio añadidos a las resinas de polietileno y cloruro de polivinilo crean plásticos a base de calcio rígidos, resistentes al calor y de bajo costo. La fibra de vidrio como relleno mejora drásticamente las propiedades mecánicas de los plásticos. Ciertos rellenos pueden incluso proporcionar a los plásticos propiedades que no están presentes en la resina ReResine, como la conductividad, el magnetismo o la conductividad térmica.
Los rellenos se pueden clasificar como inorgánicos u orgánicos y están disponibles en tres formas: en polvo, fibrosos y en escamas. En polvo Los rellenos incluyen polvo de madera, pulpa, mármol, talco, mica, amianto y grafito. Los rellenos fibrosos incluyen algodón, lino, fibra de vidrio, fibra de amianto, fibra de carbono, fibra de boro y filamentos metálicos. Los rellenos escamosos incluyen papel, algodón, lino y tela de vidrio. El relleno generalmente representa menos del 40% de la composición total de los plásticos.
Los rellenos con formas esféricas o cúbicas suelen mejorar el rendimiento del moldeado y el procesamiento, pero dan como resultado una menor resistencia mecánica, mientras que los rellenos con forma de escamas tienen el efecto opuesto. Cuanto más finas sean las partículas de relleno, más mejorarán la rigidez, la resistencia al impacto, la resistencia a la tracción, la estabilidad y la apariencia de los productos plásticos.
(2) Plastificantes
Los plastificantes son compuestos orgánicos de baja volatilidad y alto punto de ebullición compatibles con las resinas. Aumentan la plasticidad y la flexibilidad, mejoran el rendimiento del moldeo y reducen la rigidez y la fragilidad. Reducen las fuerzas intermoleculares dentro de los polímeros, lo que hace que las moléculas de resina sean más móviles y permite que los plásticos se vuelvan más flexibles y maleables a temperaturas más bajas.
Por ejemplo, si se añade ftalato de dibutilo a la resina de cloruro de polivinilo, se transforma en un plástico blando similar al caucho. Sin embargo, si bien los plastificantes mejoran el rendimiento de moldeado y procesamiento de los plásticos, también pueden reducir propiedades específicas como la estabilidad, el rendimiento dieléctrico y la resistencia mecánica. Por lo tanto, la cantidad de plastificante añadido debe minimizarse siempre que sea posible, y muchos plásticos no requieren plastificantes.
Requisitos para plastificantes:
- Buena compatibilidad con la ReResinBaja volatilidad, evitando que se filtre de los productos plásticos.
- No tóxico, incoloro e inodoro.
- Estable bajo exposición a la luz y al calor.
- No higroscópico.
Los plastificantes comúnmente utilizados incluyen ftalato de dibutilo (DBP), ftalato de dioctilo (DOP) y alcanfor.
(3) Colorantes
La mayoría de las resinas sintéticas son naturalmente blancas y semitransparentes o incoloras y transparentes. A menudo se añaden colorantes durante la producción industrial para producir productos plásticos con una variedad de colores deseados para alterar el color original de la resina y lograr productos vibrantes y estéticamente agradables. Algunos colorantes también pueden mejorar la estabilidad de los plásticos frente a la luz y el calor. Por ejemplo, colorear el plástico de polioximetileno natural con negro de carbono puede ayudar a prevenir el fotoenvejecimiento.
Los colorantes se dividen principalmente en pigmentos y tintes. Los pigmentos son colorantes que no se disuelven en disolventes comunes y requieren métodos mecánicos para dispersarlos uniformemente en los plásticos para lograr el efecto de coloración deseado. Los pigmentos se pueden clasificar en tipos orgánicos e inorgánicos. Los pigmentos inorgánicos tienen una excelente estabilidad térmica y lumínica y son relativamente económicos, pero tienen una menor fuerza colorante y una mayor densidad (por ejemplo, carmesí de sodio, amarillo de azufre-indolina, pigmento azul, negro de carbón).
Los pigmentos orgánicos tienen un alto poder colorante, colores brillantes, gamas cromáticas completas y densidades más bajas. Sin embargo, sus desventajas incluyen una menor resistencia al calor, resistencia a la intemperie y opacidad en comparación con los pigmentos inorgánicos (por ejemplo, amarillo de cromo, óxido de cromo, polvo de plomo). Los tintes son compuestos orgánicos que se disuelven en la mayoría de los solventes y se pueden usar para colorear plásticos. Ofrecen ventajas como baja densidad, alto poder colorante y buena transparencia, pero sus pequeñas estructuras moleculares a menudo resultan en migración durante la coloración (por ejemplo, azul solvente).
Requisitos para los colorantes: Los colorantes deben tener un fuerte poder colorante, buena compatibilidad con las resinas y ser químicamente estables sin reaccionar con otros componentes del plástico. Deben resistir la degradación y la decoloración durante el moldeo a distintas temperaturas y presiones y mantener la estabilidad durante el uso a largo plazo de los productos plásticos.
Para lograr estos requisitos y garantizar una coloración óptima, máquinas de masterbatch de color Los pigmentos y colorantes juegan un papel crucial en el proceso de coloración de plásticos. Estas máquinas miden con precisión y dispersan de manera uniforme los pigmentos y colorantes, lo que garantiza los efectos de color deseados en los productos plásticos. En el caso de los pigmentos insolubles, especialmente los inorgánicos, los eficientes sistemas de mezcla de las máquinas de masterbatch de color superan los desafíos de dispersión y logran una coloración uniforme. Además, sus funciones de control de temperatura protegen los pigmentos y colorantes orgánicos de la degradación y la decoloración durante el procesamiento a alta temperatura, lo que mantiene la estabilidad y la calidad de los productos plásticos coloreados.
(4) Estabilizadores
Durante el procesamiento y el uso, las resinas pueden sufrir envejecimiento, también conocido como degradación. La degradación se refiere a reacciones en las que las cadenas moleculares del polímero se rompen o su estructura química cambia negativamente bajo la influencia del calor, la fuerza, el oxígeno, el agua, la luz o la radiación. Se añaden estabilizadores a los polímeros para mantener sus propiedades químicas y evitar la degradación o la reticulación causada por factores externos como el calor, la luz, el oxígeno y el moho.
Los estabilizadores se clasifican según sus funciones, incluidos los estabilizadores térmicos, los estabilizadores de luz y los antioxidantes:
- Thermal Stabilize inhibe la degradación térmica durante el moldeo de plástico, lo que garantiza un procesamiento uniforme y una alta calidad del producto. Los compuestos orgánicos de estaño, que no son tóxicos pero son costosos, se utilizan comúnmente en plásticos de PVC.
- Los estabilizadores de luz evitan la degradación y la pérdida de rendimiento de los plásticos causada por la luz solar, la luz artificial o la radiación de alta energía. Los tipos más comunes incluyen absorbentes de luz ultravioleta (por ejemplo, ésteres de ácido benzoico) y agentes bloqueadores de luz (por ejemplo, negro de carbono).
- Antioxidantes: Evitan la oxidación y degradación de los plásticos a altas temperaturas. Los compuestos orgánicos a base de fenol y amina se utilizan a menudo como antioxidantes.
La mayoría de los plásticos requieren estabilizadores, que representan entre el 0,31 y el 0,51 TP3T del material total. Requisitos para los estabilizadores: los estabilizadores deben ser compatibles con las resinas, estabilizar eficazmente los polímeros y resistir la corrosión por agua, aceite y productos químicos. Además, no deben degradarse durante el moldeo, tener baja volatilidad y no afectar el color del plástico.
(5) Agentes de curado
Los agentes de curado, endurecedores o reticulantes se utilizan para moldear plásticos termoendurecibles. Las estructuras poliméricas lineales en resinas sintéticas requieren reacciones de reticulación para transformarse en una red polimérica tridimensional, y los agentes de curado facilitan estas reacciones. Por ejemplo, la etilendiamina y la trietanolamina se añaden comúnmente a las resinas epoxi.
Se pueden incorporar a los plásticos otros aditivos, como agentes espumantes, retardantes de llama, agentes antiestáticos, agentes conductores y agentes magnéticos, según los requisitos. Por ejemplo, los retardantes de llama reducen la inflamabilidad de los plásticos, los agentes espumantes producen plásticos espumosos y los agentes antiestáticos proporcionan una conductividad moderada para eliminar la electricidad estática. La elección de los aditivos y sus tipos depende del tipo de plástico y de los requisitos específicos de aplicación del producto plástico.


