Control de presión, temperatura y tiempo en el moldeo por inyección

Molper pone especial atención en la calidad de los productos obtenidos en el moldeo por inyección, ya que se incluyen propiedades mecánicas, calidad de la superficie, dimensiones y densidad.

Para obtener una calidad aceptable y reproducible, es esencial mantener el proceso de moldeo bajo un control preciso y así las máquinas modernas están controladas por medio de microprocesadores. Las entradas al sistema de control son:

• Temperaturas en la camisa, boquilla y molde medidas mediante termopares.
•  Presión del líquido hidráulico que actúa sobre el brazo del émbolo. Presión del polímero en el molde.
•  Posición y velocidad del brazo del émbolo mediante un sensor tipo potenciómetro.

Los datos anteriores deben ser usados para optimizar el ciclo y obtener la calidad requerida en el tiempo de ciclo más corto posible. Durante el proceso productivo los parámetros óptimos determinados deben de repetirse de ciclo en ciclo de la forma más precisa que sea posible.

Se ha encontrado conveniente controlar las acciones dominantes en la inyección, llenado del molde y compactación (empaquetamiento), de dos maneras alternativas:

• Alternativa A: Moviendo el brazo hacia delante a una secuencia de velocidades, altas al principio y bajas al final cuando la etapa de llenado del molde está próxima al final y cambiando al control de la presión del brazo para la etapa de compactación. Una vez que el molde esta lleno, el brazo detiene su movimiento y es de menor importancia para el control del empaquetamiento.
  Otra razón para controlar la velocidad durante el llenado del molde se basa en que la velocidad influye sobre el acabado superficial, la contracción y la anisotropía.
  En la etapa (1) los datos son suministrados por el sensor de posición del brazo y el parámetro corrector es la presión hidráulica del brazo. Para la etapa (2) los datos son suministrados por el sensor de presión del brazo y el parámetro corrector es el mismo.
  
  La presión de compactación constante (figura 22) se aplica durante un determinado tiempo y luego su valor se disminuye hasta el valor de la presión de mantenimiento hasta que la compuerta solidifica.
  Después del tiempo de permanencia a la presión de mantenimiento, el tornillo gira en sentido contrario.
  
  Durante esta fase, y con el fin de lograr una viscosidad consistente del fundido, la presión de retroceso se mantiene en un valor bajo y constante. Cuando el tornillo gira a una velocidad fija, la presión de retroceso afecta al par torsor y, por tanto, al trabajo realizado y a la temperatura del fundido, que aumenta si lo hace la presión de retroceso.
  
  
• Alternativa (B): La presión sobre el brazo gobierna la presión en la cavidad, pero está claro que debido al estrechamiento del tornillo en la camisa, etc., la medida de la presión en la cavidad debería de ser un parámetro del control más directo. Esto proporciona un modo alternativo a (2.a). El brazo se mueve hacia delante a una velocidad controlada (1) hasta que se completa el llenado del molde y entonces para la compactación: Moviendo el brazo hacia delante a una secuencia de velocidades, altas al principio y bajas al final cuando la etapa de llenado del molde está próxima al final (1). El microprocesador cambia al sensor de la presión en la cavidad.
  
  El control se logra comparando la presión en la cavidad con la del punto de consigna. Si existe diferencia el controlador aumentará o disminuirá la presión en el ciclo siguiente. El parámetro corrector es la presión hidráulica en el brazo. 
  
  

Un control aparte se ejerce sobre el volumen de fundido que permanece en el frente del tornillo después de la inyección, el cual afecta a la presión transmitida desde el sistema (brazo hidráulico y brazo) a la cavidad durante la compactación. Dicho volumen lo mide el sensor de posición del brazo y si, por ejemplo, es bajo el tornillo, se retira más adelantado durante la fase de rotación del ciclo siguiente.

La temperatura del molde controla el grado de tensiones residuales en la pieza y en los polímeros cristalinos el grado de cristalinidad. Ambos parámetros afectan a las propiedades mecánicas y, en particular, a la resistencia. La temperatura óptima en el molde es un compromiso entre la exigencia de bajar el tiempo total del ciclo, que implica bajar la temperatura del molde y la exigencia de mejorar las propiedades mecánicas, que implica aumentar la temperatura del molde.

La relajación de tensiones a dichas temperaturas (entre 60 y 90 oC) progresa más rápidamente que a temperaturas más bajas, por ejemplo, de 20 a 30 oC.

Las macromoléculas durante su paso en estado fundido por el tornillo y la boquilla se encuentran sometidas a importantes tensiones de corte y elongacionales, por lo que debe permitirse la relajación de tensiones a un nivel aceptable en el interior del molde.
La temperatura del molde se controla pasando fluidos de temperatura controlada a través de agujeros interconectados existentes en el molde. Es función del fluido termostático eliminar calor tan rápido como sea posible del molde y transferirlo al sistema de enfriamiento. Los requerimientos son:

• Lograr una distribución de la temperatura lo más uniforme que sea posible para llegar a la uniformidad en el producto moldeado.
• Eliminar el calor de la cavidad del molde de modo uniforme, con el fin de evitar alabeos.
• Eliminar el calor rápidamente de modo que se puedan conseguir ciclos de menor duración.