Moldeo por inyección de polipropileno o moldeo por inyección de PP, es una técnica de fabricación por moldeo que utiliza polipropileno, que es un tipo de material polimérico termoplástico que se expone al calor hasta que se funde. El proceso fuerza al polímero fundido de baja viscosidad a fluir dentro de moldes especialmente diseñados. Al enfriarse, el líquido se convierte en plástico sólido y adopta la forma del molde. Esta técnica es más eficaz cuando se utiliza con el polímero en su forma procesada. Esta técnica permite crear geometrías que de otro modo serían difíciles de conseguir. ¿Siente curiosidad por el polipropileno? Ahora, vamos a explorar más sobre el polipropileno y sus usos, junto con las razones de su popularidad en el moldeo por inyección.

En este artículo, le ofreceremos una descripción exhaustiva del polipropileno moldeado por inyección y analizaremos los puntos fuertes del material PP teniendo en cuenta también sus aplicaciones en todos los sectores de fabricación.

Tipos de polipropileno utilizados en aplicaciones de moldeo

Los tipos más comunes de propileno empleados en aplicaciones de moldeo incluyen;

1. Homopolipropileno (PP-H)

El PP-H, u homopolipropileno, es el tipo de polipropileno más utilizado, caracterizado por una gran rigidez y resistencia como resultado de su estructura cristalina. Se suele emplear en usos en los que el material estará expuesto a mucha fuerza, como ocurre con los envases, las piezas de automóviles, etc. El PP-H tiene una buena resistencia química y térmica, por lo que se utiliza en productos como cubos y otros utensilios domésticos. Sin embargo, es menos flexible y, por tanto, no tan eficaz en aplicaciones más flexibles.

2. Polipropileno copolímero aleatorio (PP-R)

El PP-R es un polipropileno copolímero aleatorio que contiene sólo una pequeña cantidad de etileno, lo que aumenta su flexibilidad y resistencia al impacto. Esto hace que el PP-R sea adecuado para su uso en sistemas de tuberías, piezas de automoción y cualquier otro bien de consumo del que se espere un largo ciclo de vida. Debido a estas propiedades, se utiliza habitualmente en tuberías y recipientes de agua caliente y fría en los que la resistencia y la flexibilidad son un requisito.

3. Polipropileno copolímero en bloque (PP-B)

El PP-B es un copolímero en bloque de polipropileno que tiene una estructura en bloque con etileno, lo que le confiere mayor resistencia al impacto y elasticidad que el PP-A. Este tipo se aplica en la industria del automóvil, en la fabricación de material de embalaje a prueba de golpes y en otros productos de consumo de alta resistencia. El sector del automóvil y las industrias de embalaje de protección son ideales para el PP-B por su flexibilidad y propiedades de amortiguación en aplicaciones sometidas a tensión.

Moldeo por inyección de polipropileno: ¿Cómo funciona? 

Moldeo por inyección de plástico PP ofrece la ventaja de la producción en serie de piezas de plástico idénticas. Se pueden producir grandes volúmenes: de mil a millones de piezas idénticas a la vez. Porque el molde previsto se reutiliza varias veces en el proceso de fabricación de la pieza. Esto hace que el moldeo por inyección de polipropileno sea otra opción adecuada para satisfacer la gran demanda y garantizar que los productos fabricados sean de igual calidad, simultáneamente.

Condiciones del proceso de moldeo por inyección de propileno

Cuadro 1: Parámetros operativos para el moldeo por inyección de plásticos pp.

Comparación de calidades de polipropileno para moldeo por inyección

Comparemos, diferentes polipropileno moldeado por inyección grados para el proceso de moldeo.

Tabla 2: Especificaciones técnicas de diferentes grados de plástico de polipropileno moldeado por inyección.

Directrices de diseño para piezas moldeadas por inyección de polipropileno

Moldear polipropileno es fácil, pero para obtener el mejor resultado hay que seguir ciertos principios de diseño. Esta sección se centra en las recomendaciones prácticas necesarias para producir componentes de polipropileno duraderos y de alto rendimiento.

Factores clave de las bisagras Living

Al diseñar bisagras vivas de polipropileno, conviene trabajar con un grosor de entre 0,2 mm y 0,51 mm. Para un rendimiento óptimo, los radios deben ser anchos y la bisagra debe tener un hombro plano. Este enfoque de diseño proporciona flexibilidad y resistencia para soportar el uso de la bisagra cuando se utiliza varias veces.

Directrices sobre el grosor de las paredes

En el caso de las piezas de polipropileno, el grosor de las paredes del producto no debe exceder de 0,635 mm a 3,81 mm de grosor. Las piezas gruesas también deben tener cambios suaves de grosor de un nivel a otro para evitar defectos como marcas de hundimiento. Además, las nervaduras deben tener preferiblemente menos de la mitad del grosor de las paredes contiguas para proporcionar resistencia y evitar la formación de huecos estructurales.

Radios en el diseño

Los radios en el diseño del molde también ayudan a reducir las concentraciones de tensión. Por tanto, influye significativamente en el ciclo de vida de la pieza. El radio sugerido debe ser como mínimo el veinticinco por ciento del grosor de la pared. El radio de curvatura debe ser 75% del grosor de la pared, lo que proporciona tanto la resistencia como el acabado fino de la superficie.

Proyecto de recomendaciones sobre ángulos

El polipropileno admite ángulos de calado muy pequeños, de hasta un grado, lo que es adecuado para la mayoría de las piezas. Pero si su pieza tiene superficies texturizadas, se recomienda aumentar el ángulo de desmoldeo hasta cinco grados, dependiendo de la profundidad de la textura. En el caso de materiales de polipropileno rellenos, puede ser necesario un ángulo de calado de hasta diez grados para facilitar la expulsión de la pieza y mejorar la calidad de la pieza final.

Ajuste de las tolerancias de las piezas 

Los requisitos de tolerancia de las piezas de polipropileno pueden clasificarse en tolerancia comercial o tolerancia fina. Las tolerancias comerciales son relativamente mayores y más baratas que las tolerancias finas, que son precisas pero caras. Por ejemplo, una tolerancia comercial para una pieza de 20 mm será del orden de ± 0,125 mm, mientras que la tolerancia fina para la misma pieza es de aproximadamente 0,075 mm. Por tanto, es crucial comprender que si se desean tolerancias más ajustadas, éstas pueden tener un gran impacto en el coste de producción.

Procesado de materiales de polipropileno

El polipropileno tiene un punto de fusión comprendido entre 160 y 170°C, lo que significa que es necesario controlar correctamente la temperatura al procesar el material. Además, es crucial secar el gránulos de polipropileno para el moldeo por inyección proceso. Para obtener resultados óptimos y piezas sin holguras, la humedad debe mantenerse por debajo de 0,02%.

Moldeo por inyección

En Moldeo por inyección de PP Se necesita una temperatura entre 220°C y 280°C, mientras que la temperatura del molde oscila entre 30°C y 80°C. Estas condiciones son las siguientes para tener un flujo y una solidificación adecuados. El tiempo de ciclo es otra consideración crítica. Normalmente, se refiere al tiempo que se tarda en completar un ciclo y debe reducirse para evitar el alabeo, por lo que es importante un enfriamiento eficaz. Además, los canales de refrigeración deben diseñarse de forma que permitan una distribución equitativa del calor por toda la superficie.

Procesado por extrusión

La extrusión se realiza fundiendo polipropileno a una temperatura de 210°C a 250°C. El control de la temperatura y la velocidad de enfriamiento son dos factores críticos que deben controlarse bien para permitir la formación de las propiedades deseadas del producto.

La matriz de extrusión es un componente crítico del proceso. Tiene que estar diseñado para no permitir que la matriz se hinche y controlar el flujo del material que se extruye para lograr la calidad deseada del producto final.

Moldeo por soplado

El proceso de moldeo por soplado consiste en calentar el polipropileno, darle forma de parison y soplarlo en un molde. La temperatura y la presión de soplado deben mantenerse estrictamente para producir la forma deseada del producto. El enfriamiento de la pieza por eyección es necesario para conservar la forma y las dimensiones de la pieza. La velocidad de enfriamiento debe depender del tamaño y la complejidad de la pieza en cuestión.

Inspección de calidad:

Los dos ámbitos que revisten especial importancia son;

• Medidas sanitarias y de procedimiento de almacenamiento La pureza del polipropileno depende de los procedimientos de manipulación y almacenamiento y de la limpieza del equipo.
• Control de calidad El examen periódico durante el procesamiento ayuda a garantizar que el material y los productos finales tengan la calidad y el nivel adecuados y cumplan los requisitos.

¿Cuáles son las ventajas del moldeo por inyección de propileno?

A continuación se enumeran las ventajas del moldeo por inyección de polipropileno:

• Asequibilidad: El moldeo por inyección de polipropileno es relativamente barato y más para producciones que requerirán grandes cantidades. El proceso tiene un bajo coste de material y poco desperdicio, ya que el material sobrante puede reutilizarse en el sistema. Esta eficacia permite ofrecer grandes volúmenes de producción a precios unitarios más baratos que en el caso de volúmenes de producción más pequeños.
• Tiempo de ciclo corto: El proceso de moldeo por inyección puede producir grandes volúmenes de piezas en el menor tiempo posible. El polipropileno tiene buenas propiedades térmicas, por lo que los moldes pueden llenarse y enfriarse rápidamente, lo que mejora los índices de producción y los plazos de entrega.
• Resistencia química superior: El polipropileno es muy resistente a un gran número de productos químicos como ácidos, álcalis y disolventes orgánicos. Esta propiedad lo hace adecuado para su uso en aplicaciones en condiciones extremas, incluidas piezas de automóviles y buques químicos.
• Menor impacto: El polipropileno tiene menos resistencia al impacto que el HDPE, pero el polipropileno copolímero tiene una buena resistencia al impacto. Esto lo convierte en la opción preferida para productos que requieren fuerza mecánica y resistencia al impacto, por ejemplo, la automoción y los bienes de consumo duraderos.
• Estabilidad dimensional: Una vez enfriado, el polipropileno tiene una gran estabilidad dimensional. Esta estabilidad es muy esencial para garantizar que las piezas moldeadas encajen correctamente y realicen las tareas previstas sin necesidad de modificaciones posteriores.
• Baja absorción de humedad: El polipropileno tiene poca o ninguna capacidad de absorber humedad y, por lo tanto, la resistencia y las dimensiones del material no cambian cuando se expone a diferentes niveles de humedad. Esta propiedad hace que sea adecuado para su uso en aplicaciones en las que el material está expuesto a la humedad la mayor parte del tiempo.
• Características de flujo: Gracias a sus favorables características de fluidez, el polipropileno es más fácil de procesar, lo que facilita el proceso de moldeo. Permite fabricar grandes cantidades de productos moldeados y también ayuda a superar los problemas típicos del moldeo, como el alabeo o la falta de relleno.

¿Cuáles son las limitaciones del moldeo por inyección de propileno?

Algunas de las desventajas del moldeo por inyección de polipropileno son las siguientes;

• Alta conductividad térmica: El polipropileno tiene una baja resistencia al calor, por lo que no puede utilizarse en zonas de altas temperaturas. El polipropileno tiene poca estabilidad térmica y las piezas fabricadas con él pueden deformarse o perder su resistencia a temperaturas superiores a 100 °C (212 °F).
• Estabilidad UV El polipropileno no es muy resistente a la luz ultravioleta y, cuando se expone a ella durante mucho tiempo, se degrada adquiriendo un color indeseable, volviéndose quebradizo y mostrando bajas propiedades mecánicas. Esta limitación hace necesario el uso de estabilizadores o recubrimientos UV, especialmente cuando el producto se va a utilizar en el exterior.
• Alto índice de contracción: Como el polipropileno se contrae entre 1,5% y 2,0%, las piezas fabricadas con este material pueden alabearse o sufrir cambios dimensionales si no se controlan bien. Esto también puede influir en la calidad del producto final, ya que las prestaciones del producto pueden verse comprometidas cuando se requiere precisión.
• No apto para aplicaciones sometidas a grandes esfuerzos: Aunque el polipropileno tiene una buena resistencia al impacto, no ofrece una gran resistencia y rigidez. En aplicaciones en las que se aplican cargas de tracción o flexión elevadas sobre la pieza, el PP puede no ofrecer suficiente resistencia.
• Capacidad limitada para producir características pequeñas: Aunque el polipropileno tiene muchos usos, no es fácil producir características muy pequeñas y detalles intrincados. Las características de fluidez del material y las propiedades de refrigeración pueden reducir el nivel de detalle en diseños muy finos.
• Menor número de colores disponibles: El polipropileno tiene menos opciones de colores que otros plásticos del mercado. Solo con la ayuda de colorantes u otros tipos de tratamientos es posible conseguir tonos específicos o incluso deseados.

Piezas comunes fabricadas por moldeo por inyección de polipropileno

El moldeo por inyección de propileno produce habitualmente las siguientes piezas:

• Paneles del salpicadero
• Compartimentos para guantes
• Carcasas de espejos
• Envases de plástico
• Utensilios de cocina
• Recipientes para alimentos
• Cajas y palés
• Carcasas de dispositivos médicos: Lotes de moldeo por inyección médica piezas de material PP.
• Tuberías
• Juguetes: Muchos de los juguetes de moldeo por inyección de plástico fabricados con materiales ABS y PP.

Compuertas y correderas en la herramienta de moldeo por inyección de polipropileno

En el moldeo por inyección de polipropileno, las compuertas y los canales constituyen algunos de los elementos más importantes que controlan el flujo del material fundido en la cavidad del molde. El diseño de estos elementos debe permitir un llenado adecuado, y la calidad de las piezas acabadas debe ser muy alta.

Diseño del bebedero

El bebedero sirve de conducto para el polipropileno fundido, conectando la máquina de moldeo por inyección con la cavidad del molde. Se trata de un diseño cilíndrico con una parte esférica en el extremo que encaja correctamente en la boquilla de la máquina. Esto es fundamental para evitar fugas y garantizar un flujo fluido de materiales a través del sistema y el equipo.

Sistema de corredores

El polipropileno fundido se desplaza por los canales desde el bebedero hasta la cavidad del molde. Los moldes con múltiples cavidades diseñan sus canales con ramificaciones para distribuir uniformemente el material. Sugerimos emplear tapones fríos en las uniones para evitar el endurecimiento prematuro y garantizar el flujo libre. Los diámetros de los canales oscilan entre 4 y 7 mm para garantizar un flujo y una refrigeración óptimos del molde. 

Funcionalidad de la puerta

Las compuertas son la última abertura a través de la cual se permite que el polipropileno fundido fluya hacia la cavidad del molde. Las dimensiones y el tipo de compuerta determinan cómo se transporta el material a lo largo del proceso de fabricación y la calidad de la pieza final. Existen compuertas de espiga y compuertas de borde y se eligen en función del tipo de molde que se vaya a fabricar. La compuerta debe permitir que los materiales fluyan fácilmente hacia el interior del molde y, al mismo tiempo, reducir la formación de defectos superficiales.

Dimensionamiento y colocación de compuertas

Normalmente se utilizan compuertas pequeñas para minimizar la fricción y evitar el desgaste del material. El grosor del terreno de la compuerta, es decir, la parte de la compuerta que se une a la cavidad, debe ser lo más fino posible para que pueda rellenarse fácilmente. La ubicación de la compuerta es importante, normalmente se sitúa en la sección más gruesa del molde para conseguir una distribución uniforme del material y minimizar los defectos.

Consideraciones sobre el diseño

Algunos de los problemas habituales, como las marcas de hundimiento y el llenado deficiente, pueden resolverse mediante sistemas adecuados de inyección y canalización. Para mejorar la eficiencia de la producción y la calidad de las piezas, resulta eficaz actualizar los diseños a ciertos intervalos basándose en las mejores prácticas y en los comentarios sobre el proceso.

Aplicaciones industriales del moldeo por inyección de propileno

El moldeo por inyección de PP suele tener aplicaciones en diversos sectores de fabricación;

Envasado de alimentos

El polipropileno se utiliza mucho en el envasado de alimentos, ya que es seguro y tiene una vida útil más larga. Los envases de comida para llevar y los productos para almacenar alimentos, como vasos y recipientes, se fabrican con espuma de PP para aislarlos térmicamente y protegerlos. El material PP se utiliza en la fabricación de vasos y botellas de plástico para bebidas y productos alimentarios, ya que el material no reacciona con la humedad ni las sustancias químicas.

Bienes de consumo

En la industria de bienes de consumo, se prefiere el polipropileno por su resistencia y capacidad de moldeado. El PP se utiliza en pequeños electrodomésticos como batidoras y secadores de pelo porque ofrece resistencia al impacto y facilidad de moldeado. El polipropileno es seguro y duradero y se utiliza a menudo en juguetes de moldeo por inyección. Además, la durabilidad del polipropileno también se utiliza en productos domésticos como cubos para el almacenamiento y utensilios en la cocina.

Automoción

La industria del automóvil es uno de los principales usuarios del polipropileno, ya que es un material ligero y muy resistente. El PP se utiliza en piezas de revestimiento interior como salpicaderos y paneles debido a la versatilidad del material en términos de aspecto y durabilidad. También hay guanteras y carcasas de retrovisores de polipropileno que aportan la resistencia y la protección contra impactos necesarias.

Textiles

De todos es sabido que las fibras de polipropileno son esenciales en distintos ámbitos textiles por su fuerza y resistencia a las manchas. Las alfombras de fibra de PP son capaces de soportar el desgaste y las manchas. El PP se utiliza para muebles e interiores de automóviles, ya que no se desgasta fácilmente y es fácil de limpiar. Debido a sus excelentes características, las fibras de polipropileno se utilizan en la producción de ropa que evacua la humedad, proporcionando comodidad y rendimiento.

Films de envasado

Uno de los tipos más importantes de películas para envasado son las películas de polipropileno por la resistencia y flexibilidad que ofrecen. Las aplicaciones de las películas de BOPP (Polipropileno Orientado Biaxialmente) son en envases debido a su gran claridad, excelentes propiedades mecánicas y propiedades de barrera a la humedad y al oxígeno. Las películas de CPP (polipropileno fundido) se utilizan para el sellado térmico en aplicaciones de envasado flexible para una gran variedad de productos.

Tuberías y accesorios

Los tubos de polipropileno se utilizan en fontanería y en prácticas industriales, ya que son químicamente inertes y pueden instalarse fácilmente. Los tubos de fontanería de PP se utilizan tanto para agua caliente como fría por su solidez y resistencia a la corrosión. En las aplicaciones industriales, los tubos de polipropileno se utilizan en sistemas de manipulación de productos químicos y residuos, y el material está bien dotado de fuerza y capacidad para soportar condiciones agresivas.

Resumen

Este artículo ofrece más información sobre polipropileno (PP) como plástico de ingeniería, incluidos los distintos tipos disponibles, las propiedades del PP y las complejidades del proceso de moldeo por inyección. También examina los retos asociados a la selección del equipo adecuado, aborda cuestiones relacionadas con el diseño del producto y analiza los fundamentos del diseño de moldes. En la misma línea, el artículo analiza algunos de los principales defectos que es probable que se produzcan durante la producción y cómo corregirlos.

Para garantizar el mejor material de PP y la mejor producción de moldeo por inyección, es aconsejable buscar el asesoramiento de un proveedor con experiencia. Un proveedor experimentado puede ofrecer recomendaciones sobre los moldes de inyección de plástico PP más adecuados para los requisitos funcionales de su producto y el aspecto del producto final, garantizando el éxito del proyecto.

Preguntas frecuentes - Moldeo por inyección de polipropileno

Q1. ¿Cuáles son las principales categorías de paletas de polipropileno para moldeo por inyección?

Incluyen el homopolipropileno (PP-H) para la rigidez, el polipropileno copolímero aleatorio (PP-R) para la flexibilidad y el polipropileno copolímero en bloque (PP-B) para la resistencia al impacto.

Q2. ¿Qué hay que hacer con el polipropileno antes de moldearlo?

El polipropileno debe secarse a 80-90°C durante no menos de 2 horas para que el contenido de humedad sea inferior a 0,1% se consigue una reducción de la calidad de moldeo para evitar la formación de productos de mala calidad.

Q3. ¿Cuáles son algunos de los problemas que pueden surgir en el moldeo por inyección de polipropileno?

Algunas de las imperfecciones más comunes son las marcas de hundimiento, las líneas de flujo, los problemas de ventilación, el alabeo y el llenado incompleto. Estos problemas pueden resolverse ajustando el grosor de la pared, aumentando la ranura de ventilación, la temperatura del molde y la presión de inyección.