La contrapresión NO aumenta la temperatura del material fundido

Durante la presentación de mis seminarios, uso una diapositiva desarrollada por Glenn Beall para definir el moldeo por inyección. La definición dice:

"El moldeo por inyección es una jungla de hechos desconectados y cuentos de hadas".

Hay algo de verdad en esta afirmación. Como prueba, discutiremos y brindaremos algunos datos interesantes sobre la "contrapresión". Comenzaremos por definir qué es la contrapresión y pasar a lo que hace y lo que no hace.

La contrapresión es generada por la sección de dosificación del husillo. La sección de dosificación es típicamente los cinco filetes frontales de un husillo universal  con L / D 20: 1. Su función es bombear plástico fundido uniformemente a través de la válvula check al frente del barril. Esta acción de bombeo llena el frente del barril con el volumen de plástico requerido para que el tamaño del disparo sea apropiado para la (s) pieza (s). Simultáneamente, esta acción de bombeo normalmente desarrolla de 300 a ~ 1500 psi (20-103 bar) de presión sobre el plástico fundido. Recuerde que si utiliza una máquina hidráulica, debe usar la relación de intensificación de la máquina para calcular la presión del plástico en la parte frontal del barril. Es decir, multiplique la presión del aceite hidráulico por la relación de intensificación de la máquina. Nota: Rara vez es 10: 1 en la actualidad.

¿Por qué necesitamos estas presiones? Mis razones incluyen:

• Mejor control de la temperatura de material fundido (sin aumentar la temperatura del material).
• Mejor uniformidad del material fundido en viscosidad y temperatura.
• Buena mezcla de color y aditivos, si se realiza en la inyectora y con un husillo diseñado correctamente.
• Mejor control de tamaño de disparo.
• Mejor llenado de los filetes para evitar manchas negras y degradación donde los filetes coinciden con el diámetro raíz del husillo.
• Evite la transportación con el husillo debido a los gránulos se acumulan entre la parte alta del filete y la garganta de alimentación.

En ocasiones, debe utilizar una contrapresión más baja, lo que puede evitar lo siguiente:

• Inundación en la zona de ventilación en un cilindro ventilado.
• Ruptura de fibra en resinas con carga.
• Degradación de resinas tales como PVC y acetal, si tienes que usar altas velocidades del husillo (rpm).

Una menor contrapresión también puede ayudar a minimizar el tiempo de recuperación del husillo cuando es el factor determinante en el tiempo del ciclo. Sin embargo, por importantes que sean los ciclos cortos para la producción y los beneficios, la parte no tiene valor si no es aceptable para el cliente.

Tenga en cuenta que no dije que el propósito de la contrapresión es elevar la temperatura de la resina. A la mayoría de nosotros se nos advirtió que si se quería elevar la temperatura del material fundido durante el procesamiento, simplemente debíamos aumentar la contrapresión. Lo compré en un principio, pero como defensor del “Moldeo Científico”, vivo según la regla de darles prioridad a los datos. Por lo tanto, al principio de mi carrera cuando trabajé en el servicio técnico y tenía un laboratorio de moldeo disponible, hice el experimento de cambiar la contrapresión y verificar la temperatura de fusión.

La medición de la temperatura se realizó con una sonda precalentada (no se recomienda hoy en día) y nunca vi el supuesto aumento o caída de la temperatura del material fundido. Como esto estaba tan arraigado en casi todos los procesadores que conocía, no tenía la voluntad para contradecir la suposición de todos.

Parece lógico que la contrapresión pueda elevar la temperatura del material fundido, pero como digo en mis clases, el plástico no siempre se comporta de acuerdo con mi lógica. Es por eso que confío en los datos. Por lo tanto, después de un par de décadas, otros hicieron los experimentos y también encontraron, con mejores técnicas de medición de temperatura, que el aumento de la contrapresión no aumenta significativamente la temperatura del material fundido.

Consulte la tabla de datos que se muestra aquí, que fue desarrollada por el señor David Hoffman del American Injection Molding Institute (AIM) de Beaumont Technologies. Los datos en el lado izquierdo de la tabla, que se han repetido varias veces (aunque con un solo polímero), muestran que la contrapresión creciente de 50 a 2500 psi (3,5 a 170 bar) con una velocidad constante del husillo no aumenta significativamente temperatura del material fundido. Las cosas pueden ser diferentes para otro polímero. El lado derecho de la tabla muestra que el aumento de la velocidad del husillo (rpm) proporciona datos que ayudan a explicar por qué muchos de nosotros pensamos que la contrapresión aumenta la temperatura. El aumento sostenido de la temperatura que se muestra con un aumento de rpm es mucho mayor que cualquier ganancia de temperatura potencial debido al aumento de la contrapresión.

Entonces, ¿cómo se relaciona todo esto con el mito de que la contrapresión aumenta la temperatura del material fundido? Cuando hacemos un cambio en una máquina de inyección, generalmente hay múltiples efectos. Clasificarlos puede ser difícil, pero esto es sencillo. Como procesador, usted sabe que si aumenta la contrapresión, un resultado común es que el husillo tarda más en recuperarse, a menudo más que el tiempo de enfriamiento programado o permitido. Esto, a su vez, alarga el tiempo del ciclo, ya que la máquina no abre la unidad de cierre hasta que el husillo alcance la medida del disparo. Para que el tiempo de recuperación del tornillo vuelva a bajar por debajo del tiempo de enfriamiento establecido para mantener el ciclo constante, ¿qué hacemos? Aumentamos las rpm del husillo. Como muestran los datos, se produce un aumento de la temperatura del material fundido cuando aumentan las rpm. De ahí la confusión de causa y efecto.

ACERCA DEL AUTOR: John Bozzelli es el fundador de Injection Molding Solutions (Scientific Molding) en Midland, Michigan, un proveedor de servicios de capacitación y consultoría para moldeadores por inyección, incluyendo LIMS y otras especialidades. Póngase en contacto con john@scientificmolding.com; scientificmolding.com