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El moldeo por inyección es uno de los procesos más importantes para la producción de plásticos con formas y geometrías complejas [1]. El proceso de fabricación por inyección consiste en fundir el polímero en estado sólido y luego inyectarlo a alta presión en un molde con la forma deseada. Una vez la cavidad está completamente llena, comienza la etapa de mantenimiento para compensar las contracciones que suceden durante el enfriamiento -un tiempo de enfriamiento demasiado bajo provoca una contracción excesiva, mientras que un tiempo de enfriamiento muy alto generan tensiones residuales. Finalmente, el molde se abre y expulsa la pieza producida. Este proceso de fabricación emplea un gran número de parámetros, como la temperatura de la masa fundida, la temperatura del molde, la presión y velocidad de inyección, y el tiempo y presión de mantenimiento. Por lo tanto, la optimización de las variables del proceso es clave para minimizar el número de piezas finales con defectos. Un defecto muy relevante en el moldeo por inyección es la contracción, originada cuando la parte inyectada sufre una afectación sobre sus dimensiones durante la etapa de enfriamiento [2]. Este tipo de defecto conlleva a otros, como rechupes o huecos por falta de llenado, que afectan la calidad del producto [3].

               Un factor que influye en la contracción es la orientación molecular, dado que durante la etapa de inyección confiere a las cadenas poliméricas una orientación predominante debido a la cristalización inducida por el flujo [4]. Además, la contracción es muy sensible al diseño de las partes y el molde, al polímero empleado y al cambio de parámetros del proceso, como la temperatura del molde, la temperatura de fusión, la presión de inyección y la presión de mantenimiento [1]. 

En este estudio se presenta la influencia en la orientación molecular del flujo longitudinal a lo largo de la pieza y del tipo de entrada, así como la temperatura de la masa fundida, la presión y el tiempo de inyección como variables del proceso. Para ello, se analizó la orientación y el espesor de la lamela cristalina en el polipropileno semicristalino mediante las técnicas de dispersión de rayos X de ángulo ancho (WAXS) y dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS). Las imágenes SAXS/WAXS indican la periodicidad de las estructuras laminares en las que se apilan cadenas de polímero de fase cristalina y una fase amorfa. Los resultados mostraron que la orientación molecular es mayor en la entrada y va disminuyendo longitudinalmente a lo largo de la probeta. Por otra parte, el tamaño de la entrada a la cavidad influye en la orientación molecular: mientras más amplia es la entrada, existe un mayor direccionamiento del flujo y, por ende, mayor orientación. Respecto a los parámetros del proceso, la temperatura de la masa fundida es el parámetro más relevante en la orientación molecular, fomentando el ordenamiento.

 

1.       N. yang Zhao, J. yuan Lian, P. fei Wang, and Z. bin Xu, “Recent progress in minimizing the warpage and shrinkage deformations by the optimization of process parameters in plastic injection molding: a review,” Int. J. Adv. Manuf. Technol., vol. 120, no. 1–2, pp. 85–101, 2022, doi: 10.1007/s00170-022-08859-0.

2.       D. Annicchiarico and J. R. Alcock, “Review of factors that affect shrinkage of molded part in injection molding,” Mater. Manuf. Process., vol. 29, no. 6, pp. 662–682, 2014, doi: 10.1080/10426914.2014.880467.

3.       C. Shen, L. Wang, W. Cao, and L. Qian, “Investigation of the Effect of Molding Variables on Sink Marks of Plastic Injection Molded Parts Using Taguchi DOE Technique,” Polym. Plast. Technol. Eng., vol. 46, no. 3, pp. 219–225, Mar. 2007, doi: 10.1080/03602550601152887.

4.       A. Isayev, “Anisotropic Shrinkage in Injection Molding of Various Polyesters,” Polym. Eng. Fac. Res., vol. 52, pp. 1190–1194, 2006, [Online]. Available: https://ideaexchange.uakron.edu/polymerengin_ideas/134/.

 

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