Moldeo por inyección de poliestireno

Moldeo por inyección de poliestirenoEl moldeo por inyección de poliestireno (PS) es una técnica de fabricación común y es famosa por su capacidad para crear grandes volúmenes de componentes idénticos a un ritmo rápido. El poliestireno es un termoplástico muy adecuado, ya que es barato, se moldea fácilmente y tiene numerosas aplicaciones en varios sectores. Este artículo ayudará a explicar los procedimientos que se siguen en el moldeo por inyección de poliestireno junto con aspectos como el material utilizado, las pautas de diseño, los detalles de los parámetros de procesamiento y los pros y contras de este método.

¿Qué es el moldeo de poliestireno?

El moldeo de poliestireno es una de las técnicas para formar poliestireno, un polímero termoplástico con numerosas aplicaciones. Esto se logra generalmente mediante procesos de moldeo por inyección. Aquí, el poliestireno fundido se inyecta en una cavidad de molde para formar formas complicadas con alta precisión. El moldeo por inyección de poliestireno es popular en muchas industrias porque el material es barato y relativamente fácil de procesar. Además de esto, tiene propiedades muy deseadas como rigidez y transparencia. El proceso es consistente e intensivo, lo que lo hace apropiado para la producción en masa.

¿Por qué se utiliza tan comúnmente el poliestireno?

El uso generalizado del poliestireno puede atribuirse a varios factores. Por ejemplo;

1. Rentabilidad: El PS es barato de fabricar y los costes de producción son considerablemente bajos cuando se alcanza una escala enorme.
2. Versatilidad: Se puede moldear fácilmente en varias formas, por lo que se puede utilizar en envases para productos, es decir, latas y otros bienes de consumo duraderos.
3. Claridad y rigidez: El PS produce un acabado transparente, brillante y lustroso. Este acabado es rígido pero también muy ligero.
4. Facilidad de procesamiento: Tiene un punto de fusión bajo y buenas características de fluidez, lo que le permite procesarse fácilmente en moldeo por inyección.
5. Reciclabilidad: El PS se puede reciclar, lo que promueve un sistema de fabricación sostenible.

Propiedades del poliestireno (PS)

La siguiente tabla muestra las diferentes propiedades del poliestireno.

 

Propiedad	Poliestireno de uso general (GPPS)	Poliestireno de alto impacto (HIPS)
Densidad	1,04 - 1,06 g/cm³	1,03 - 1,06 g/cm³
Resistencia a la tracción	30 - 60 MPa	15 - 35 MPa
Resistencia a la flexión	70 - 110 MPa	25 - 55 MPa
Resistencia al impacto (Izod con muescas)	20 - 35 J/m	150 - 300 J/m
Alargamiento de rotura	1 - 2%	30 - 50%
Punto de fusión	210°C - 250°C	200°C - 230°C
Contracción	0,4 - 0,7%	0,3 - 0,8%
Absorción de agua (24 horas)	0.03%	0.03%
Transparencia	Transparente	Opaco
Aplicaciones	Embalaje, cubiertos desechables	Piezas de automoción, juguetes

Proceso paso a paso de moldeo por inyección de poliestireno (moldeo por inyección de PS)

El moldeo por inyección de poliestireno es un procedimiento estándar de producción en masa de piezas detalladas fabricadas a partir del material de poliestireno (PS) para carrocerías. Comprende algunas etapas críticas, que pueden incluir la preparación del material, la fusión del material y la descarga de la pieza final. A continuación, se ofrece una explicación detallada de cada paso del proceso de moldeo por inyección de poliestireno:

1. Preparación del material

Este paso se compone principalmente de subprocesos. Analicémoslos todos brevemente.

1. Selección de materia prima: Dependiendo del producto final, elegimos granulados o pellets de poliestireno. Por ejemplo, poliestireno para productos transparentes (GPPS) o poliestireno de alto impacto (HIPS) para productos que soportan impactos fuertes.
2. El secado: En general, el poliestireno no tiende a absorber agua. Sin embargo, en caso de alta humedad, el material solo requiere un breve secado para evitar defectos de humedad en el proceso de moldeo. Si es necesario, el material se seca para eliminar cualquier resto de humedad del mismo.

2. Derretir el poliestireno

De igual manera, esta etapa también involucra ciertos subprocesos, a saber:

1. Carga de tolva: Aquí secamos los pellets y luego, a su vez, los introducimos a través de una tolva en la máquina de moldeo por inyección. Encima del alimentador se encuentra la tolva que suministra el material al tambor de la máquina.
2. Calentamiento y fusión: Dispone de serpentines calefactores para fundir el poliestireno hasta su estado ablandado, es decir, a una temperatura de entre 200 °C y 250 °C. El tornillo que lo sostiene gira y empuja el material hacia delante, a la vez que mezcla y funde el polímero de manera uniforme.

3. Fase de inyección

Esta fase puede incluir los siguientes procesos:

1. Inyección: Después, el poliestireno pasa por una segunda fase, en la que se funde y se mezcla de manera uniforme hasta homogeneizarse. A continuación, el tornillo avanza rápidamente y presiona la masa fundida en la cavidad del molde. La presión garantiza que el poliestireno fundido llene la cavidad del molde hasta el último detalle, de modo que se pueda lograr fácilmente la forma deseada de la pieza.
2. Rellenando el molde: El molde está formado por dos mitades, la mitad central del molde y la mitad de la cavidad. A continuación, estas dos mitades deben presionarse firmemente para luego inyectar el poliestireno fundido en la cavidad hasta los límites del molde. Este diseño indica que las compuertas, los canales y los respiraderos deben estar diseñados adecuadamente para permitir un llenado y flujo uniformes del polímero fundido.

4. Enfriamiento y solidificación

Aquí los procesos principales son;

1. Fase de enfriamiento: Una vez que la cavidad del molde está llena con el material, este debe enfriarse y solidificarse. Mantenemos la temperatura mediante refrigerante, es decir, canales de agua. De esta manera, el poliestireno se enfría rápidamente.
2. Solidificación: Cuando el poliestireno se enfría, cambia su estado físico de fundido a sólido y adquiere la forma del molde. El tiempo de enfriamiento es importante porque afecta la geometría y el acabado superficial del producto final.

5. Extracción de la pieza moldeada

1. Apertura del molde: Cuando la pieza se ha enfriado y solidificado lo suficiente, las mitades del molde (núcleo y cavidad) se separan efectivamente.
2. Expulsión: Se utilizan pasadores o placas para expulsar la pieza terminada de la cavidad del molde. Se debe tener especial cuidado para asegurarse de que la pieza se expulse sin dañarla de alguna manera.

6. Posprocesamiento

1. Recorte y acabado: Se obstruye y, después de la expulsión, tiene material sobrante, como bebederos o canales, que generalmente se eliminan. Esto se puede realizar de forma manual o mediante el uso de equipos automatizados.
2. Inspección y control de calidad: Las piezas moldeadas se inspeccionan para detectar cualquier signo de deformación leve, marcas de hundimiento visibles a través de la piel o áreas mal rellenadas. El control de calidad garantiza que cada una de las piezas recibidas cumple con el estándar necesario para completar el producto completo.

7. Reciclaje de desechos

1. Rectificado: Los restos de material resultantes del desbaste o las piezas defectuosas se pueden triturar y utilizar en una fundición. También se pueden mezclar con pellets de poliestireno puro para reutilizarlos en los procesos de moldeo, con lo que se desperdician pocos materiales.

Pautas de diseño para el moldeo por inyección de poliestireno

El diseño para el moldeo por inyección de poliestireno requiere atención al detalle para garantizar la calidad y la funcionalidad: por lo tanto, concéntrese en las siguientes pautas:

• Espesor de la pared: Siempre debe haber un espesor estándar para las paredes, de esta manera se puede evitar que se deformen o se hundan. Cualquier espesor entre 2 y 4 mm sería suficiente, pero el espesor final queda a criterio del fabricante.
• Ángulos de tiro: Los ángulos de inclinación deben incluirse en un rango de 1 a 2° para poder retirar rápidamente las piezas del molde.
• Costillas y salientes: Debes agregar nervaduras para sostener las secciones delgadas y prever la ubicación de los salientes donde se colocarán los tornillos. De esta manera, puedes asegurarte de que también tengan soporte.
• Radios de esquinas: Utilice radios amplios en las esquinas en la parte del diseño. De esta manera, las variaciones drásticas del material se pueden mantener al mínimo en el diseño.
• Ubicación de la puerta: Ubica las compuertas de posición en la parte más ancha o más gruesa del producto. De esta manera, se garantiza que el molde se llenará hasta el borde y se minimizará la contracción.

Características del material de poliestireno y comparación con otros materiales

Aquí está la tabla detallada que proporciona una comparación detallada de poliestireno y otros materiales, que incluyen PP, PE, ABS, etc., puede consultar cómo elegir el mejor materiales de moldeo por inyección Página para conocer más materiales plásticos.

 

Propiedad	Poliestireno (PS)	Polipropileno (PP)	Polietileno (PE)	ABS
Densidad (g/cm³)	1.04 - 1.06	0.90 - 0.91	0.91 - 0.96	1.03 - 1.06
Punto de fusión (°C)	240	160 - 170	130 - 145	220 - 230
Resistencia a la tracción (MPa)	40 - 60	25 - 35	20 - 30	40 - 50
Resistencia al impacto	Bajo	Alto	Medio	Alto
Costo	Bajo	Bajo	Bajo	Medio

Ventajas y desventajas del uso de poliestireno

Ventajas:

Estas son algunas de las ventajas que se incluyen:

1. Rentable y de fácil disponibilidad.
2. Muy alta claridad para tareas completamente transparentes.
3. No es complejo y no requiere tiempo para procesar una gran cantidad de energía.
4. Es ligero y tiene una buena estabilidad dimensional.
5. Es un tipo de material reciclable que lo coloca en una cesta respetuosa con el medio ambiente.

Desventajas:

De igual forma se presentan las limitaciones o desventajas del Poliestireno.

1. Poca resistencia al impacto y bastante vulnerable al agrietamiento.
2. No es resistente al calor, por lo que se vuelve blando a altas temperaturas.
3. La resistencia a la luz ultravioleta es baja y se decolora fácilmente.
4. Es un material frágil y se fractura fácilmente bajo presión.
5. No es biodegradable, por lo tanto supone una amenaza para el medio ambiente si se desecha o no se recicla.

Precauciones para el moldeo por inyección de PS:

Entonces, aquí están las precauciones para el moldeo por inyección de PS:

• El secado: Asegúrese de que el PS esté libre de humedad para evitar la contaminación por humedad.
• Control de temperatura: También es importante mantener una temperatura de procesamiento constante para evitar la degradación del material.
• Diseño del molde: Al diseñar la estructura, incorpore los ángulos correctos en el diseño. Además, tome en cuenta cómo ventilar el edificio para evitar imperfecciones.
• Expulsión: Debido a la preocupación por la fuerza de deformación de la pieza, debe aplicar una cantidad correcta de fuerza de expulsión.
• Tiempo de enfriamiento: La deformación y la contracción se ven afectadas por el tiempo que el componente pasa enfriándose, por lo que se debe lograr un buen equilibrio para garantizar que no afecten a la pieza.

Temperatura de procesamiento del poliestireno en el moldeo por inyección

La temperatura que se utiliza en el moldeo por inyección suele estar entre 200 y 250 °C para procesar el poliestireno. Esto favorece el flujo adecuado de los materiales y evita que se degraden a un nivel que no se pueda controlar. Si la temperatura del poliestireno es demasiado baja, es posible que el material no se funda correctamente, por lo que el molde podría no llenarse de forma óptima, lo que daría lugar a defectos como piezas con poco relleno o con piezas que no se llenan del todo.

Por otro lado, cuando la temperatura es alta, el material tiende a romperse y perder su color y propiedades mecánicas, además de desprender gases tóxicos. La temperatura de moldeo está bien regulada para permitir que el material fluya bien hacia la cavidad. De esta manera, se reproduce el diseño de la pieza y se obtienen productos de alta calidad.

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Conclusión

Moldeo por inyección de poliestireno Es un proceso de fabricación relativamente eficiente y de precio razonable. Se aplica a muchos productos. Además de esto, el moldeo por inyección de poliestireno en su máxima expresión proporciona buenas piezas con un alto grado de claridad y rigidez con un diseño y procesamiento de molde adecuados. Sin embargo, tiene algunas desventajas, como la baja resistencia al impacto y la estabilidad térmica del material. Si sigue las pautas de diseño, podrá aprovechar al máximo el proceso de moldeo por inyección de poliestireno.

Preguntas frecuentes

P1. ¿Cuál es el rango de temperatura del poliestireno?

La temperatura de procesamiento del poliestireno normalmente oscila entre 200 °C y 250 °C.

P2. ¿Por qué se utiliza poliestireno en el moldeo por inyección?

Se utiliza principalmente porque es barato y fácil de procesar, ya que aporta rigidez y mejora la claridad.

P3. ¿Cuáles son las principales debilidades del poliestireno como material?

La principal desventaja es que tiene un índice de rebote bajo, por lo que no resiste el calor y es muy frágil.

P4. ¿Se puede reciclar el poliestireno?

¡Por supuesto que sí! El poliestireno se puede reciclar, lo que significa que la producción de dicho producto puede considerarse un proceso respetuoso con el medio ambiente.

P5. ¿Cuál es el uso generalizado del poliestireno?

Se utiliza en embalajes, bienes de consumo, materiales de aislamiento, aplicaciones médicas, elementos de automoción y otros.