La importancia de configurar la temperatura del molde adecuada

En la industria de moldes de inyección, a menudo los nuevos participantes preguntan: ¿Por qué el molde de inyección tiene una alta temperatura y produce piezas de plástico con un alto brillo?

Este artículo le presentará la importancia de la temperatura del molde y cómo configurarla adecuadamente.

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1. Impacto de la temperatura del molde en la apariencia

En primer lugar, una temperatura del molde demasiado baja reducirá la fluidez del material fundido y puede resultar en una falta de llenado.

La temperatura del molde afecta la cristalinidad del plástico.

En el caso del ABS, una temperatura del molde demasiado baja resultará en una superficie del producto menos brillante. Cuando la temperatura del molde es alta, el plástico tiende a migrar hacia la superficie. Por lo tanto, a temperaturas más altas en el molde de inyección, el plástico se adhiere más a la superficie del molde, lo que mejora el llenado y aumenta el brillo y la luminosidad del producto.

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Sin embargo, la temperatura del molde de inyección no debe ser demasiado alta, ya que esto puede provocar adherencia del material al molde y resultar en manchas brillantes en ciertas áreas del producto.

Por otro lado, una temperatura del molde de inyección demasiado baja puede causar un ajuste demasiado apretado del producto en el molde, lo que puede dañar la superficie del producto durante la desmolde. Esto es especialmente cierto para productos con patrones en la superficie.

Para abordar problemas relacionados con la calidad de las piezas, se puede emplear el moldeo por inyección de múltiples etapas. Por ejemplo, si hay líneas de soldadura visibles en el producto durante la etapa de llenado, se puede utilizar el moldeo por inyección por etapas como solución.

En la industria de la inyección de plástico, para productos de superficie brillante, cuanto más alta sea la temperatura del molde, mayor será el brillo de la superficie del producto. Por el contrario, a temperaturas más bajas, la superficie del producto tendrá un brillo menor.

Sin embargo, para productos hechos de polipropileno con patrones, cuanto mayor sea la temperatura del molde, menor será el brillo de la superficie del producto. A medida que el brillo disminuye, la diferencia de color aumenta, lo que significa que el brillo y la diferencia de color están inversamente relacionados.

Por lo tanto, el problema más común causado por la temperatura del molde es la rugosidad en la superficie de las piezas moldeadas, lo que suele ser el resultado de una temperatura del molde demasiado baja.

La contracción de los polímeros semicristalinos durante y después del moldeo por inyección depende principalmente de la temperatura del molde y del espesor de la pared de la pieza. Una distribución desigual de la temperatura en el molde dará como resultado contracciones diferentes, lo que puede llevar a que la pieza no cumpla con las tolerancias especificadas.

En el peor de los casos, ya sea que se esté procesando resina reforzada o no reforzada, la contracción puede superar el valor que se puede corregir.

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2. Impacto en las dimensiones del producto.

Una temperatura del molde demasiado alta puede llevar a la descomposición térmica de la resina, lo que resulta en una mayor contracción de los productos una vez que se enfrían al aire y, como resultado, las dimensiones del producto se vuelven más pequeñas.

Cuando se utiliza el molde a temperaturas más bajas, si las dimensiones de la pieza aumentan, generalmente se debe a que la temperatura de la superficie del molde es demasiado baja. Esto se debe a que una temperatura superficial del molde demasiado baja resulta en una menor contracción del producto en el aire, lo que resulta en dimensiones más grandes. Una temperatura baja del molde acelera la “orientación de congelación” de las moléculas, aumenta el grosor de la capa de congelación del material fundido en la cavidad del molde y dificulta el crecimiento de cristales, lo que reduce la tasa de contracción real del producto.

Por otro lado, una temperatura del molde más alta significa que el enfriamiento del material fundido es más lento, lo que resulta en un mayor tiempo de relajación y una menor orientación molecular. Además, favorece el crecimiento de cristales y, como resultado, la tasa de contracción real del producto es mayor.

Si el proceso de inicio es demasiado largo antes de que las dimensiones se estabilicen, esto indica que el control de la temperatura del molde no es adecuado. Esto se debe a que el molde necesita mucho tiempo para alcanzar el equilibrio térmico. 

La falta de uniformidad en la dispersión de calor en ciertas partes del molde puede llevar a una prolongación significativa del ciclo de producción, lo que aumenta los costos de moldeo. Mantener una temperatura del molde constante puede reducir las fluctuaciones en la tasa de contracción durante la formación y mejorar la estabilidad dimensional.

En el caso de plásticos cristalinos, una temperatura del molde alta es beneficiosa para el proceso de cristalización. Las piezas de plástico completamente cristalizadas no experimentan cambios dimensionales durante el almacenamiento o el uso, pero tienen una alta tasa de contracción.

Para plásticos más flexibles, es preferible utilizar una temperatura del molde más baja durante la formación, lo que contribuye a la estabilidad dimensional.

Independientemente del material utilizado, mantener una temperatura del molde constante y una contracción uniforme es beneficioso para mejorar la precisión dimensional.

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3. Impacto de la temperatura del molde en la deformación

Si el sistema de enfriamiento del molde está diseñado de manera inadecuada o si no se controla adecuadamente la temperatura del molde, puede ocurrir un enfriamiento insuficiente de la pieza de plástico, lo que resultará en deformaciones o curvaturas.

Para controlar la temperatura del molde, se debe determinar la diferencia de temperatura entre la parte frontal y trasera del molde, el núcleo del molde y las paredes del molde, así como entre las paredes del molde y las inserciones, según las características estructurales del producto. Esto permite utilizar diferentes velocidades de enfriamiento en diferentes partes del molde para contrarrestar las diferencias de contracción direccional en las piezas de plástico. El objetivo es evitar que las piezas de plástico se deformen o se curven en la dirección de tracción hacia el lado más cálido después de la liberación del molde debido a las diferencias en la contracción direccional.

Para piezas de plástico con una estructura completamente simétrica, la temperatura del molde debe mantenerse uniforme en todas partes para lograr un enfriamiento equilibrado y reducir la deformación de la pieza de plástico.

Una gran diferencia en la temperatura del molde provocará un enfriamiento desigual en la pieza de plástico y una contracción inconsistente, lo que generará tensiones y causará deformaciones, especialmente en piezas con espesores irregulares o formas complejas.

Después de enfriarse, las piezas de plástico tenderán a deformarse en la dirección de la parte del molde con la temperatura más alta. Se recomienda seleccionar las temperaturas del molde delantero y trasero de manera adecuada según sea necesario.

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4. Impacto de la temperatura del molde en las propiedades mecánicas (tensiones internas)

Una temperatura del molde baja hace que las marcas de fusión en las piezas de plástico sean evidentes y reduce la resistencia del producto.

En plásticos cristalinos, cuanto mayor sea la cristalinidad, mayor será la tendencia a la fractura por tensiones en las piezas de plástico. Para reducir estas tensiones, la temperatura del molde no debe ser demasiado alta (para materiales como PP y PE).

En el caso de plásticos no cristalinos de alta viscosidad, como el PC, la fractura por tensiones está relacionada con la magnitud de las tensiones internas en las piezas. Aumentar la temperatura del molde ayuda a reducir estas tensiones internas y disminuye la tendencia a la fractura por tensiones.

Las tensiones internas se manifiestan en forma de marcas de tensión evidentes.

Esto se debe a que, en su mayor parte, la formación de tensiones internas durante el proceso de moldeo se debe a las diferencias en las tasas de contracción térmica durante el enfriamiento. Después de la formación de la pieza, el enfriamiento comienza desde la superficie y se propaga gradualmente hacia el interior. La superficie se contrae y se endurece primero, seguida del interior. Durante este proceso, las diferencias en las tasas de contracción provocan tensiones internas.

Cuando las tensiones internas residuales en una pieza de plástico son mayores que el límite elástico del material o cuando se somete a la corrosión de ciertos entornos químicos, se pueden formar grietas en la superficie de la pieza.

Investigaciones realizadas sobre resinas transparentes como el PC y el PMMA han demostrado que las tensiones internas residuales en la capa superficial son de compresión, mientras que en las capas internas son de tracción. La tensión de compresión en la superficie varía según las condiciones de enfriamiento de la superficie. Un molde frío enfría rápidamente la resina fundida, lo que resulta en tensiones internas residuales más altas en la pieza moldeada.

La temperatura del molde es el factor fundamental para controlar las tensiones internas. Pequeños cambios en la temperatura del molde pueden tener un gran impacto en las tensiones internas residuales.

Por lo general, cada tipo de producto y resina tiene un límite mínimo de temperatura del molde aceptable para las tensiones internas. Sin embargo, para piezas con paredes delgadas o flujos largos, la temperatura del molde debe ser más alta que el límite mínimo utilizado en la producción estándar.

5. Impacto en la temperatura de deformación térmica del producto

Especialmente para plásticos cristalinos, si el producto se moldea a temperaturas de molde más bajas, la orientación molecular y la cristalización se congelarán instantáneamente. Cuando se somete a un entorno de uso cálido o a condiciones de procesamiento secundario a temperaturas altas, las cadenas moleculares se reorganizarán parcialmente y se volverán a cristalizar, lo que puede llevar a una deformación del producto incluso a temperaturas mucho más bajas que la temperatura de deformación térmica (HDT) del material.

La práctica adecuada es producir a temperaturas de molde recomendadas que estén cerca de la temperatura de cristalización del material, lo que permite una cristalización completa del producto durante la etapa de moldeo por inyección. Esto evita la cristalización y contracción posteriores a altas temperaturas.

En resumen, la temperatura del molde es uno de los parámetros de control más fundamentales en el proceso de moldeo por inyección y debe ser una consideración primordial en el diseño del molde.

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6. Recomendaciones para determinar la temperatura adecuada del molde

Hoy en día, los moldes se vuelven cada vez más complejos, por lo que crear condiciones adecuadas para controlar eficazmente la temperatura del molde se vuelve cada vez más difícil.

Además de las piezas simples, el sistema de control de temperatura del molde generalmente implica un enfoque de compromiso.

Por lo tanto, las siguientes recomendaciones deben considerarse solo como una guía general:

(1) Es necesario considerar el control de la temperatura en el diseño del molde para dar forma al producto.

(2) Deje un margen al diseñar el canal del molde. Evite el uso de conexiones, ya que esto podría obstaculizar gravemente el flujo del fluido controlado por la temperatura.

(3) Si es posible, utilice agua a presión como medio de control de temperatura. Emplee tuberías y distribuidores resistentes a alta presión y alta temperatura.

(4) Proporcione especificaciones detalladas sobre el rendimiento del equipo de control de temperatura que coincida con el molde. Los datos proporcionados en la hoja de datos del fabricante del molde deben incluir algunos números necesarios sobre la velocidad de flujo.

(5) Utilice placas de aislamiento en las interfaces entre el molde y el plato de la máquina.

(6) Utilice sistemas de control de temperatura diferentes para el molde móvil y el molde fijo.

(7) Utilice sistemas de control de temperatura aislados en cada lado y en el centro, de modo que pueda haber diferentes temperaturas de arranque durante el proceso de moldeo.

(8) Los circuitos de los diferentes sistemas de control de temperatura deben estar en serie, no en paralelo.

Si los circuitos están en paralelo, las diferencias de resistencia provocarán velocidades de flujo de medios de control de temperatura diferentes, lo que resultará en cambios de temperatura mayores que cuando los circuitos están en serie.

Esto es válido solo cuando la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida del molde es menor de 5°C.

(9) Tener indicadores de temperatura de suministro y temperatura de retorno en el equipo de control de temperatura es una ventaja.

(10) El objetivo del control de proceso es incorporar un sensor de temperatura en el molde para poder detectar cambios de temperatura en la producción real.

(11) Establecer el equilibrio térmico dentro del molde mediante múltiples inyecciones, por ejemplo 10 inyecciones.

La temperatura real en el equilibrio térmico está influenciada por numerosos factores. La temperatura real en la superficie del molde en contacto con el plástico se puede medir con un termopar dentro del molde (a 2 mm de la superficie).

Un método más común es utilizar un termómetro de alta temperatura con una punta de respuesta rápida.

Para determinar la temperatura del molde, es necesario medir varios puntos en lugar de una sola ubicación o una sola superficie.

Luego, se puede realizar una corrección según los estándares de control de temperatura establecidos. Ajuste la temperatura del molde al valor adecuado.

Estas recomendaciones generalmente se dan para lograr la mejor configuración entre alta calidad superficial, rendimiento mecánico, contracción y ciclo de procesamiento.

(12) Para moldes que deben fabricar el producto de precisión que deben cumplir con estrictos requisitos de apariencia o ciertos estándares de seguridad, generalmente se utilizan temperaturas de molde más altas, lo que puede reducir la contracción de la pieza moldeada, darle un mejor acabado superficial y una mayor consistencia en las propiedades.

Para piezas con bajos requisitos técnicos y un énfasis en minimizar los costos de producción, se pueden utilizar temperaturas de molde más bajas durante el proceso de moldeo.

Sin embargo, los fabricantes deben ser conscientes de las desventajas de esta elección y deben realizar una inspección exhaustiva de las piezas para garantizar que aún cumplan con los requisitos del cliente.

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