Las cavidades: factor clave del molde en la inyección de plásticos

En la actualidad vivimos en un mundo rodeado de productos plásticos. La manufactura de estas piezas puede ser mediante diversos procesos, como son:

De los anteriores el proceso que se utiliza para la manufactura de productos con altas propiedades mecánicas y gran estabilidad dimensional es la Inyección.

Para realizar el proceso de inyección, requerimos de:

Cuando ya hemos definido el diseño, proceso, material, periféricos para la manufactura de nuestro producto, procedemos a considerar el numero de cavidades del molde, ya que el numero de cavidades es directamente proporcional al costo, tanto del molde como de la producción de la pieza.

Para estimar el numero de cavidades optimo para nuestro molde debemos conocer las características de nuestra maquina inyectora tales como: presión de cierre, tamaño de disparo, capacidad de plastificación, relación L/D de husillo, distancia entre barras guía de platinas de maquina, entre otras.

La primera consideración debe ser mediante la capacidad de la maquina inyectora, en este caso el tamaño de disparo, mediante la siguiente formula:

La segunda consideración debe ser mediante la capacidad de la maquina inyectora, en este caso la capacidad de plastificación, mediante la siguiente formula:

Es necesario aclarar lo siguiente al realizar un disparo la maquina con el numero de cavidades calculado en CRP, se utiliza el máximo de plastificación de la maquina, por lo tanto:

NRP  ES MAYOR O IGUAL QUE CRP

NRP es el numero de cavidades máximo estimado pero este numero no garantiza un producto con un alto nivel de calidad, según la experiencia nos dice que debemos utilizar:

0.80 NRP pero nunca llegar a 0.40 NRP

Lo anterior por que trabajando la maquina a un 80% no la forzamos, y nunca obtendremos nuestros productos defectuosos. Si operamos la maquina con el 100%% NRP podemos no llenar las cavidades, no dar la suficiente compactación a las piezas, entre otros defectos, si trabajamos al 40% sobre compactaríamos, tendríamos tiempos de residencia en el molde muy altos dando lugar a la degradación del material, se forzaría el husillo en demasía provocando fracturas o la ruptura del molde.

Proveedores de diseño de moldes

A continuación le presentamos a Consultoría en Desarrollo de Proyectos, proveedor de diseño de moldes:

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La obtención o fabricación del plástico

El plástico es considerado un material polimérico orgánico (compuesto por moléculas orgánicas gigantes) que puede deformarse hasta conseguir una forma deseada por medio de extrusión, moldeo o hilado. Las moléculas pueden ser de origen natural, por ejemplo la celulosa, cera y el caucho (hule) natural, o sintéticas, como el polietileno y el nylon.

La fabricación de los plásticos y sus manufacturados implica cuatro pasos básicos: obtención de las materias primas, síntesis del polímero básico, obtención del polímero como un producto utilizable industrialmente y moldeo o deformación del plástico hasta su forma definitiva.

Materias primas

En un principio, la mayoría de los plásticos se fabricaban a partir de resinas de origen vegetal, como la celulosa (del algodón), el furfural (de la cáscara de la avena), aceites de semillas y derivados del almidón o del carbón. La caseína de la leche era uno de los materiales no vegetales utilizados. A pesar de que la producción del nylon se basaba originalmente en el carbón, el aire y el agua, y de que el nylon 11 se fabrica todavía con semillas de ricino, la mayoría de los plásticos se elaboran hoy con derivados del petróleo. Las materias primas derivadas del petróleo son tan baratas como abundantes. No obstante, dado que las existencias mundiales de petróleo tienen un límite, se están investigando otras fuentes de materias primas, como la gasificación del carbón.

Síntesis del polímero

El primer paso en la fabricación de un plástico es la polimerización. Como Los dos métodos básicos de polimerización son las reacciones de condensación y las de adición. Estos métodos pueden llevarse a cabo de varias maneras. En la polimerización en masa se polimeriza sólo el monómero, por lo general en una fase gaseosa o líquida, si bien se realizan también algunas polimerizaciones en estado sólido. Mediante la polimerización en disolución se forma una emulsión que se coagula seguidamente. En la polimerización por interfase los monómeros se disuelven en dos líquidos inmiscibles y la polimerización tiene lugar en la interfase entre los dos líquidos.

Aditivos

Con frecuencia se utilizan aditivos químicos para conseguir una propiedad determinada. Por ejemplo, los antioxidantes protegen el polímero de degradaciones químicas causadas por el oxígeno o el ozono. De una forma parecida, los estabilizadores lo protegen de la intemperie. Los plastificantes producen un polímero más flexible, los lubricantes reducen la fricción y los pigmentos colorean los plásticos. Algunas sustancias ignífugas y antiestáticas se utilizan también como aditivos. Muchos plásticos se fabrican en forma de material compuesto, lo que implica la adición de algún material de refuerzo (normalmente fibras de vidrio o de carbono) a la matriz de la resina plástica. Los materiales compuestos tienen la resistencia y la estabilidad de los metales, pero por lo general son más ligeros. Las espumas plásticas, compuestas de plástico y gas, proporcionan una masa de gran tamaño pero muy ligera.

Forma y acabado

Las técnicas empleadas para conseguir la forma final y el acabado de los plásticos dependen de tres factores: tiempo, temperatura y deformación. La naturaleza de muchos de estos procesos es cíclica, si bien algunos pueden clasificarse como continuos o semicontinuos.

Una de las operaciones más comunes es la extrusión. Una máquina de extrusión consiste en un aparato que bombea el plástico a través de un molde con la forma deseada. La máquina de extrusión también realiza otras operaciones, como moldeo por soplado o moldeo por inyección.

Otros procesos utilizados son el moldeo por compresión, en el que la presión fuerza al plástico a adoptar una forma concreta, y el moldeo por transferencia, en el que un pistón introduce el plástico fundido a presión en un molde. El calandrado es otra técnica mediante la que se forman láminas de plástico. Algunos plásticos, y en particular los que tienen una elevada resistencia a la temperatura, requieren procesos de fabricación especiales.

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Materiales de fabricación de guantes

Los guantes pueden fabricarse de diversos materiales. El material con el que están fabricados es clave para definir sus propiedades y los materiales con los que pueden ser utilizados.

En términos generales los Guantes pueden fabricarse de los siguientes materiales:

Guantes de Algodón
Este material se utiliza en la elaboración de guantes para protección de agentes como polvo. En el caso de que sean muy gruesos, pueden proteger contra ciertos riesgos de cortaduras y abrasión.También pueden emplearse bajo los de materiales poliméricos, para evitar el desarrollo de reacciones alérgicas en la piel.

Guantes de Piel (Guantes de carnaza)
Los guantes elaborados con este material se utilizan para manejar vidrio roto y otros objetos con filo, además pueden servir para manejar objetos ligeramente fríos o calientes y ser resistentes a la abrasión. Aquellos que se impregnan con silicón y aceite durante el curtido, además, son impermeables al agua y pueden usarse en atmósferas criogénicas, aunque no deben sumergirse en los líquidos. Estos guantes pueden ser aislados con hule natural por lo que también pueden usarse para trabajos con electricidad.

Guantes de Asbesto
Resisten temperaturas altas. Actualmente existen otras opciones que tienden a reemplazar este tipo de guantes..

Guantes Metalicos
Este tipo de guantes tiene una malla metálica cubierta con alguna fibra natural o sintética. Se utilizan principalmente al manejar objetos punzocortantes

Guantes Aluminizados
Estos guantes se combinan con otros materiales para proteger las manos de calor radiante.

Guantes de Fibras sintéticas
Existe una gran variedad de materiales sintéticos con los cuales pueden fabricarse fibras con buenas propiedades textiles y que además proporcionan una excelente protección contra algunos agentes físicos, biológicos y productos químicos.
A continuación se mencionan algunos de estos materiales, desde luego, se recomienda consultar con su proveedor para para recibir asesoría especializada.

• Guantes de Kevlar y Nomex
  Con estos materiales, solos o en mezclas, se fabrican guantes resistentes a temperaturas extremas, a productos químicos, abrasión, cortaduras y con una baja conductividad eléctrica. El Kevlar consiste en cadenas de alto peso molecular de poli-para-fenilen-tereftalamida que soportan temperaturas de hasta 427 °C. El Nomex está formado por cadenas largas y rígidas de poli-meta-fenilen-isoftalamida, su temperatura de uso es menor de 350 °C. Además tiene una alta resistencia a la luz ultravioleta.
  
  
• Guantes de PVC
  El PVC o Polímero de cloruro de vinilo se utiliza para fabricar guantes baratos utilizados para el manejo de ácidos y bases fuertes, alcoholes y disoluciones acuosas de algunas sales. No se recomienda su uso para manejar aldehidos, cetonas, hidrocarburos aromáticos, compuestos halogenados, ni nitrocompuestos. También son resistentes a la abrasión, pero los plastificantes que se utilizan en su fabricación pueden perderse con el uso, lo que les resta resistencia. Otros, se encuentran forrados y pueden usarse para manejar objetos a bajas temperaturas. Este material mezclado con nitrilo, ofrece guantes resistentes a productos químicos y agentes físicos.
  
  
• Guantes de Neopreno
  El Polímero de cloropreno se utiliza para fabricar guantes que requieren mayor resistencia química. Aunque su costo es mayor que el de los guantes de PVC su resistencia a productos químicos aumenta. En general, es resistente a alcoholes, ácidos oxidantes, productos cáusticos, anilinas, fenol, glicoles, éteres, aceites y grasas, entre otros. Además ofrecen protección contra abrasión y objetos punzocortantes y son resistentes a la luz solar y ozono. Además, este material es resistente a la flama y no puede quemarse. Las mezclas de este polímero con butilo, ofrecen guantes con una resistencia más alta.
  También existen los llamados guantes bicapa, fabricados con dos polímeros, cada uno de ellos de un color. De esta manera se sabe cuando se agotó la primera capa de polímero y es necesario cambiarlos. Una de las capas es neopreno y la otra hule natural, brindando mayor resistencia y comodidad al usarlos.
  
  
• Guantes de Nitrilo
  El Nitrilo es un copolímero de butadieno y el acrilonitrilo que permite fabricar guantes baratos, resistentes a abrasión, cortaduras, luz solar, ozono y que permiten su uso con comodidad. No se recomiendan para manejar hidrocarburos aromáticos, disolventes halogenados y muchas cetonas. Resistentes a aceites, grasas, ácidos no oxidantes, productos cáusticos y alcoholes. Con este material es posible fabricar guantes muy delgados o muy gruesos, los que además de ser resistentes a productos químicos son excelentes para trabajos pesados que implican riesgos físicos. Como en el caso anterior, existen los guantes bicapa con hule natural.
  
  
• Guantes de Butilo
  El butilo es un copilímero de isobutileno e isopreno que permite fabricar guantes especializados para compuestos orgánicos como cetonas, ésteres, aldehidos, alcoholes, ácidos orgánicos, éteres de glicoles, productos cáusticos y ácidos comunes. Son caros y tienen una resistencia muy baja a hidrocarburos y disolventes clorados. Es el material que ofrece la mayor resistencia a la permeación de gases y vapores de los utilizados en la elaboración de guantes.
  
  
• Guantes de PVA
  El Polímero del alcohol vinílico permite fabricar guantes especializados, muy caros, sensibles al agua, por lo que no pueden usarse en compuestos que la contengan. Se recomiendan, en general, para manejar hidrocarburos alifáticos y aromáticos, disolventes clorados, algunas cetonas, ésteres y éteres.
  
  
• Guantes de Viton
  El vitón es un copolímero de hexa-fluoro-propileno y fluoruro de vinilideno, polímeros conocidos como fluoroelastómeros. Este material es muy caro y se recomienda para manejar productos químicos como hidrocarburos aromáticos y alifáticos, disolventes clorados, alcoholes, gases y vapor de agua. Su resistencia disminuye notablemente con algunas cetonas, ésteres y aminas.
  
  
• Guantes Silver Shield
  Este material tiene diferentes nombres dependiendo de la compañía que fabrica los guantes. Está formado por capas laminadas de un polímero de etileno y alcohol etilen-vinílico. Tiene una excelente resistencia a una gran variedad de productos químicos, incluso mezclas de ellos, sin embargo tiene baja resistencia a riesgos físicos.
  
  
• Guantes de Poliuretano
  En general, resisten a una gran variedad de alcoholes, hidrocarburos y disolventes orgánicos. Pueden fabricarse guantes muy delgados que permiten tener una excelente destreza, son muy resistentes a fluidos corporales, grasas animales, aceites, aminoácidos, disolventes aromáticos y alcoholes. Además tienen una mejor resistencia a objetos punzocortantes, abrasión y desgarres que los de hule natural. Por esto se recomienda en electrónica, limpieza y en lugares donde debe controlarse la presencia de partículas y contaminación microbiológica. Además estos guantes son hipoalergénicos y antiestáticos y pueden utilizarse bajo otro tipo de guantes.
  
  
• Guantes de Nylon
  Este material se usa para la fabricación de guantes que se usan antes del guante de polímero. Estos pueden ser completos o sin dedos para mejorar la destreza. También se utilizan en trabajos donde existen riesgos físicos ligeros.
  
  
• Guantes de Tyvek
  Este material consiste en polietileno de alta densidad, el cual mezclado con otros materiales genera diferentes grados de protección contra productos químicos.

Guantes de Hule Natural
Este material es barato, presenta buenas propiedades físicas y permite una buena destreza.
Al igual que en los otros materiales utilizados en la elaboración de guantes, el grosor es importante. De esta forma existen los guantes desechables delgados que se utilizan en medicina, en el manejo de microorganismos, para actividades sencillas de limpieza, es decir donde no exista una gran abrasión, objetos cortantes o periodos prolongados de contacto a productos químicos. Algunos otros mas gruesos presentan una mayor resistencia y pueden ser usados para manejar productos como: alcoholes, disoluciones acuosas de algunas sales y bases. Su resistencia a cetonas y aldehidos es baja y no se recomienda en el manejo de aceites, grasas y otros productos orgánicos no mencionados arriba. Este material también se usa para fabricar guantes para trabajar con energía eléctrica o para actividades con riesgo de contaminación biológica. Generalmente son muy delgados, por lo que puede tenerse una gran sensibilidad y destreza al usarlos, pero su protección contra agentes físicos o químicos es muy limitada.

Guantes de Zetex
Este material es una mezcla de fibras de sílica y alguna otra fibra sintética, por lo que no arde y resiste hasta 1100 °C aproximadamente. Existe una clase especial de este material, llamado Zetex plus, que puede resistir hasta los 2000 °C, por lo que es una buena opción para sustituir los guantes de asbesto.

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