Proyecto BioStruct Material de formación

Transcripción

1 Proyecto BioStruct Material de formación Módulo 2 Procesado de nuevos materiales compuestos mejorados basados en madera (ewpc) Parte 1: Compounding de compuestos de origen renovable Parte 2: Nuevos enfoques tecnológicos Parte 3: Moldeo por inyección

2 Parte 1 - Compounding de compuestos de origen renovable Contenido Materiales utilizados Propiedades típicas del material Suministro de polímeros y fibras naturales Máquinas de compounding Rutas de procesado Optimización del proceso (Dispersión, venteo) Secado de compuestos El compounding de compuestos de origen renovable causa un fuerte efecto en los diversos pasos de procesado y en el equipo utilizado en el compounding de estos de materiales. La presentación ofrece una visión general de los aspectos más importantes.

3 Compounding de compuestos de origen renovable Materiales utilizados Plásticos basados en recursos renovables y compuestos de origen renovable Materiales utilizados en el procesado de los actuales compuestos termoplásticos de origen renovable. Polímeros derivados del petróleo: Generalmente PP PVC, PE, PA, otros Polímeros de origen renovable: PLA, PHB, PA Fibras utilizadas: Lino, cáñamo, sisal, madera, Fibras de celulosa sintéticas Fibras de vidrio (se utilizan muy poco)

4 Compounding de compuestos de origen renovable Es importante aclarar la definición: A los compuestos de origen renovable a menudo se les considera como tal si al menos un componente (fibra o matriz) es de origen renovable. Se mencionan los materiales utilizados de forma común, mientras que las fibras de vidrio de los ploímeros de origen renovable normalmente se consideran un tipo muy especial de compuesto de origen renovable. Objetivos del proceso de compounding Producir pellets que alcancen las mejores propiedades del material posibles, con el mayor beneficio económico posible y que sean apropiados para el posterior procesado vía moldeo por inyección, extrusión u otros procesos. Por lo tanto, el compounding consiste en: Mezclar diferentes polímeros, cargas, fibras y aditivos Alcanzar la dispersion necesaria Producción de granza con forma regular y Buena procesabilidad Evitar la degradación del material, llas cargas o las fibras. Lograr la mayor producción de material posible

5 Compounding de compuestos de origen renovable Desafíos del Compounding En comparación con los materiales convencionales (PP, PA,.. + fibras de vidrio, ) los compuestos de origen removable presentan verdaderos retos en el compounding. Los más importantes son: Baja estabilidad de la celulosa (base de casi todas las fibras naturales) frente a la temperatura En comparación, rápida degradación de la celulosa y otros polímeros de origen renovable Forma irregular de las fibras naturales, fibras discontinuas Baja densidad aparente de las fibras, bajas propiedades de fluidez Alto contenido de humedad de las fibras Fuerte degradación de las fibras durante el proceso de compounding y el compounding es sólo el principio

6 Compounding de compuestos de origen renovable Materiales típicos utilizados como matriz polimérica Ácido poliláctico (PLA) MFI 2-4 g/10min Acetato-butirato de celulosa (CAB) MFI 6 g/10min Polipropileno (PP) MFI 70 g/10min Se mencionan los polímeros de origen renovable típicos y su índice de fluidez. En BioStruct utilizamos PP y PLA y hemos desarollado un nuevo material como matriz a partir de un tipo de PA ramificada.

7 Compounding de compuestos de origen renovable Temperatura de fusion de los materiales matriz típicos en los compuestos de origen renovable Mel ng Point Tm C PLA PHB CP PA Rilsan PA 12 Rilsan PA 11 PA 6 PP HDPE Las fibras de origen renovable tienen una gran limitación respecto a la su temperatura de procesado. La mayoría de estas fibras empiezan a degradarse a ºC y la velocidad de degradación aumenta drásticamente a 200ºC. Por lo tanto, la temperatura de fusión del material matriz es de gran importancia. Se puede ver claramente que el polímero de ingeniería con Ia temperature de fusion mas baja más barato (PA6), funde a temperatura muy superior.

8 Compounding de compuestos de origen renovable Densidad de los materiales matriz típicos en compuestos de origen renovable Density 1,4 1,2 1 0,8 g/cm3 0,6 0,4 0,2 0 PLA PHB CP PA Rilsan PA 12 Rilsan PA 11 PA 6 PP HDPE La mayoría de los polímeros de origen removable muestran densidades mayores que el PP. Esto da como resultado, en comparación, altas densidades.

9 Compounding de compuestos de origen renovable Diferentes fuentes de fibras naturales Para más detalles sobre las fibras, consulte otro módulo de formación sobre propiedades de materiales. La amplia variedad de fibras disponibles resulta también en unos requisitos de procesado muy diversos. Las distintas fibras muestran diferencias especialmente en: El comportamiento de dosificación Requisitos de energía de mezclado Requisitos de degasificación

10 Compounding de compuestos de origen renovable Diferentes formas de entrega de las fibras Fibras en polvo Fibras de cáñamo Fibras peletizadas Pellets de cáñamo (H1 pellets) Fibras en forma de astillas Fibras de madera (W1) Fibras en forma de lana Fibras de lino (F4) La dosificación de estas fibras puede ser todo un reto!

11 Compounding de compuestos de origen renovable Aditivos típicos para compuestos de origen renovable Agentes de acoplamiento Polybond 3200 (Concentrado de MAH/PP), PLA funcionalizado con ácido maleínico Compuestos concentrados de MAH basadas en los polímeros matriz Modificadores de impacto Poliester biodegradable, Ecoflex,... Plastificantes Ésteres del ácido cítrico,... Lubricantes Jabones metalicos, ceras, etc. Es importante fijarse en que algunos de ellos estan disponibles en forma de material de origen renovable, pero a menudo se usan aditivos derivados del petróleo. Los agentes de acoplamiento son especialmente importantes para los sistemas basados en PP. Los concentrados se utilizan principalmente aquí.

12 Compounding de compuestos de origen renovable Enfoques para la optimización del proceso Compounding Con formato: Español (España - alfab. internacional) Con formato: Español (España - alfab. internacional) El proceso de compounding de compuestos de origen renovable tiene un fuerte efecto en las diversas fases de procesado y los distintos equipos utilizados en el compounding de estos materiales. Principalmente, las siguientes fases de procesado tienen que modificarse para llevar a cabo el compounding con éxito: Configuración del proceso Dosificado Configuración de husillo y cilindro (sección de procesado) Desgasificación Peletizado

13 Compounding de compuestos de origen renovable Dosificación de materiales en la producción de compuestos de origen renovable Para la alimentación de polímeros de origen renovable se pueden utilizar diferentes alimentadores vibratorios, de husillo y de cargas. No necesita requisitos especiales

14 Compounding de compuestos de origen renovable Dosificación de materiales en la producción de compuestos de origen renovable La dosificación de fibras naturales puede ser muy compleja debido a las razones mencionadas anteriormente. A menudo se requiere un equipo de dosificación especialmente modificado. El problema clave es el caudal de un gran volumen en un flujo de masa bajo.

15 Compounding de compuestos de origen renovable Típicos tipos de extrusoras usadas en el compounding de compuestos de origen renovable Se tratan las diferentes tipos de extrusora para el compounding de compuestos de origen renovable. La máquina más utilizada es la extrusora de doble husillo co-rotativa. Las extrusoras planetarias tiene ciertas ventajas que pueden resultar muy beneficiosas en el compounding de compuestos de origen renovable. Con formato: Español (España - alfab. internacional)

16 Compounding de compuestos de origen renovable Componentes de las extrusoras co-rotativas de doble husillo Con formato: Español (España - alfab. internacional) Se muestran las partes más importantes de las extrusoras de doble husillo. El motor y la caja de cambios son idénticos en el caso de compuestos de polímeros convencionales. La unidad de procesado debe adaptarse, pero es algo normal en los procesos de compounding donde la máquina debe adaptarse a las necesidades de cada material. Con formato: Español (España - alfab. internacional)

17 Compounding de compuestos de origen renovable Aspectos clave en el procesado de compuestos de origen renovable en TSE 1. Elección del principio de procesado correcto 2. Diseño de husillo adaptado (mezcla dispersiva y distributiva) 3. Desgasificación del compuesto 4. Peletizado del compuesto 5. Optimización de los parámetros de procesado para compuestos de origin renovable 6. Secado de compuestos de origen renovable

18 Compounding de compuestos de origen renovable Elección del principio de procesado correcto Alimentacion convencional de fibras por el lateral Esta es la forma corriente de procesar compuestos reforzados con fibras. Las fibras se introducen en el polímero ya fundido. Es un una muy buena forma de mantener la longitud de fibra y reducir la temperatura.

19 Compounding de compuestos de origen renovable Elección del principio de procesado correcto Alimentación de fibras y polímero a través de la tolva principal Esta no es la configuración habitual, pero puede elegirse si se require una elevada energía de dispersión para romper, por ejemplo, aglomerados de fibra. Comparación de ambas rutas de procesado Capacidad mezclado de Alimentación principal Alimentación lateral + 0 Degradación de fibra - + Volumen de flujo 0 + Fiabilidad 0 + Costes + 0

20 Compounding de compuestos de origen renovable Diseño de husillo adaptado: Elementos de husillo normalizados para la configuración de husillo La configuración de husillo de compounding es la medida más importante para adaptar el procesado a los requisitos del material. Dicha adaptación se realiza principalmente eligiendo el orden correcto y tipo de elementos de husillo. Aquí se muestran las características individuales de los tipos más importantes.

21 Compounding de compuestos de origen renovable Diseño de husillo adaptado: Durante la fusión del polímero base Con una configuración corriente, el polímero se funde antes de introducer las fibras en el material matriz. Si cambiamos la configuración de la zona de fundición, pueden variar las características del volumen de flujo y la temperatura de la mezcla que sale de la sección de fundido. Aparte de la configuración del husillo, la velocidad del mismo tiene una gran infgluencia en la temperatura de la mezcla. Normalmente el objetivo es conseguir fundir el 100% del material a la menor temperatura posible.

22 Compounding de compuestos de origen renovable Diseño de husillo adaptado: Incorporación de las fibras Con formato: Español (España - alfab. internacional) Tras la introducción de las fibras en la mezcla a través del alimentador lateral, éstas deben dispersarse. Mediante la adaptación de la configuración del husillo a los sistemas del material, la dispersión puede optimizarse y puede mantenerse la longitud de fibra. BioStruct ha desarrollado configuraciones de husillo óptimas para PLA, PP y otros tipos de fibras diferentes.

23 Compounding de compuestos de origen renovable Presión en diferentes configuraciones de husillo: Efecto en condiciones de procesado La configuración de husillo no solo surge efecto en la eficiencia de mezclado. Además, tiene una fuerte influencia en el tiempo de de residencia y en la distribución del mismo.

24 Compounding de compuestos de origen renovable Tiempo de residencia en configuraciones de husillo diferentes Conveying, 30 pitch Conveying, 30 pitch 40,00 35,00 s n u R f o e r b m u N 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Time Interval [s] Kneading, 90 Degree Kneading, 90 Degree 18,00 16,00 14,00 s n u R f o e r b m u N 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Time Interval (s) Observaciones generales: Distribución de tiempo de residencia estrecha en elementos de trasnporte La contrapresión puede provocar un tiempo de residencia más largo y una distribución más amplio en elementos de trasnporte.

25 Compounding de compuestos de origen renovable Practicamente la contrapresión no ejerce influencia en los discos de amasado Número reducido de pasos «muy lentos» del material para elementos de transporte. Configuración del proceso equilibrada BioStruct ha desarrollado configuraciones de husillo óptimas para un compounding suave y económico de PLA, PP y diferentes tipos de fibras.

26 Compounding de compuestos de origen renovable Venteo y desgasificación del compuesto La desgasificación es un paso importante en el procesado: Los polímeros contienen humedad (hasta un 2 %) Las fibras contienen humedad (hasta un 15 %) Posoble ddegradación hidrolítica de algunos polímeros / fibras Espumado de los gránulos Desgasificación de los compuestos de origen renovable: El venteo atmosférica permite la evaporación del agua A escala industrial, un puerto de desgasificación puede eliminar entre el 1 y 3 % de los volátiles. Formación de grandes cantidades de condensados en áreas frías Olor extensivo La presencia de fibras o partículas en el sistema de desgasificación indican que la dispersión no ha sido óptima Como algunos polímeros de origen renovable son higroscópicos y se degradan considerablemente debido a la hidrólisis, la desgasificación es un paso importante del procesado para eliminar la humedad que introducen las fibras.

27 Compounding de compuestos de origen renovable Adaptación de los parámetros de procesado al compounding de compuestos de origen renovable Temperatura: Objetivo: Temperatura de fundido por debajo de 200 C (mejor 190 ºC) Reducir la temperature del cilindro tras la incorporación de fibras Medición de la temperature de fundido con sonda externa Comprobar la dependencia de la velocidad de husillo, volumen de flujo y carga de fibras Velocidad de husillo: Velocidades de husillo generalmente bajas Aumentar la producción al máximo, manteniendo una buena dispersión Observaciones generales: Generalmente es posible incorporar hasta un 30% de fibras utilizando el método de peletizado de hilos La humedad puede causar severos problemas de procesado (condensación, espumado, degradación) Purgar para evitar futuras interrupciones en el procesado Los procesos a menudo están limitados por el volumen disponible a la entrada y problemas de alimentación de las fibras Aparte de la configuración, los parámetros de procesado también pueden optimizarse. El principal objetivo es conseguir la mejor dispersión posible con la mayor producción y menor degradación posible del material.

28 Compounding de compuestos de origen renovable Pelletizado de compuestos de origen renovable Se puede emplear la peletización bajo agua y de hilos para los compuestos de origen renovable. En las diapositivas se muestra una lista con las ventajas y problemas específicos. La alternativa esel corte en cabeza en caliente bajo aire, para evitar el contacto con agua.

29 Compounding de compuestos de origen renovable Secado de compuestos de origen renovable tras el compounding Tras un correcto compounding, los compuestos de origen renovable están secos! Sin embargo se produce una absorción de humedad muy rápida incluso en compuestos basados en poliolefinas. Eliminación de humedad superficial tras el compounding Secadores de aire caliente Calor residual del material compuesto Secado de gránulos húmedos Según los requisitos del material base, el nivel de secado puede ser muy exigente (PLA < 250 ppm) Dependiendo del contenido en fibra, se mantiene entre un 1 y un 5 % de humedad adicional en las fibras Los tiempos de secado son los mismos que para polímeros no cargados Rápida absorción de humedad

30 New technical approaches Parte 2 - Nuevos enfoques tecnológicos para desarrollar en BioStruct Elementos clave del desarrollo del compounding Los nuevos materiales desarrollados en BioStruct sólo pueden revelar todo su potencial con tecnología de procesado adaptada. Por lo tanto, BioStruct desarrolla nuevas tecnologías de compounding que faciliten el compounding y la dispersion de fibras: Configuraciones convencionales optimizadas Extrusión en planetarias Extrusión supercrítica Compounding asistido por energía ultrasónica

31 New technical approaches Opción de compounding: extrusora planetaria Ventajas y objetivos del desarrollo de la extrusión planetaria Extrusora de husillo multiple que consiste en un ensamblaje de cilindro, un husillo central y numerosos husillos planetarios. El material escalandrado en finas capas entre el husillo central, los planetarios y el cilindro. Baja temperatura, procesado de baja cizalla Control preciso de temperatura debido a una gran área superficial de contacto. Tiempos de residencia altos

32 New technical approaches Desarrollo del proceso en extrusoras planetarias Ventajas y objetivos del desarrollo de la extrusión planetaria Se comprobó la dispersion de diferentes materiales Se adaptó una alimentación lateral Se adaptaron los anillos de dispersión para aumentar los niveles de presion para la inyección de CO2 Se utilizaron diferentes husillos planetarios Se utilizaron diferente número de husillos de mezcla

33 New technical approaches Nuevos procesos de extrusion integrados Posibles combinaciones de tecnologías de extrusión y HP El CO2 puede usarse de formas muy diferentes en el compounding debido a su buena capacidad de disolver materiales orgánicos de bajo peso molecular. Se utiliza la buena solubilidad de los materiales en CO2 para la limpieza y modificación de compouestos. Para el espumado utilizamos la buena solubilidad del CO2 en la mayoría de polímeros.

34 New technical approaches Extrusión extractiva Primeros resultados Rawmaterial extracted material VOC Efecto de limpieza de polímeros tratados de forma contínua durante la etapa de compounding asistido por CO2.

35 New technical approaches Extrusión extractiva config. de extrusión planeada La extracción supercrítica de la mezcla depende de la buena solubilidad del CO2 supercrítico. Para alcanzar este estado, las presiones deben superar los 73 bares. Para alcanzar estas presiones se configura una zona de procesado de scco2, sellando la cámara de proceso con elementos que permitan el sellado con el material fundido.. Una para sellar hacia la tolva y la otra para sellar contra la zona de desgasicicación. Entre estos dos sellados se realiza un flujo doble. El CO2 supercrítico fluye en paralelo a la mezcla y extrae los components de bajo peso molecular

36 New technical approaches Ideas técnicas básicas seguidas en BioStruct Transportfluid + Precursor-Substanzen Basispolymer Transportfluid Komposite Aufschmelzen Insitu-Synthese, Dispergierung und Stabilisierung der Nano-Partikel Austrag und Formgebung Compounding asistido por CO2: Extracción Introducción Menor viscosidad = Menor temperatura La configuración de procesado puede usarse para extraer y transportar materiales y aditivos enel polímero.

37 New technical approaches Ideas técnicas básicas seguidas en BioStruct Compounding asistido por utrasonidos: Interacción fibra/matriz Menor viscosidad = Menor temperatura Se ha probado satisfactoriamente el efecto de la energía ultrasónica (US) en la dispersión de cargas. En BioStruct utilizamos energía US y estudiamos su efecto en: La dispersión de fibras Temperatura de del fundido Degradación de fibras Capacidad de desgasificación

38 contact Para más información sobre las partes 1 y 2: Dr. Jan Diemert Fraunhofer ICT Departmento de Ingeniería de polímeros Teléfono: +49 (0) jan.diemert@ict.fraunhofer.de Con formato: Español (España - alfab. internacional)

39 Moldeo por inyección Parte 3 - Moldeo por inyección Contenido Tecnologías de moldeo por inyección Moldeo por inyección estándar Co-inyección en sándwich Moldeo por inyección de espuma Bi-inyección Sobremoldeo

40 Moldeo por inyección Moldeo por inyección estándar Ciclo de moldeo por inyección El moldeo por inyección es uno de los procesos de transformación más importantes utilizados en la industria del plástico. Consiste en un proceso en el que se puede obtener piezas terminadas con formas complejas, a partir de plástico o materiales compuestos en forma de pellets. El moldeo por inyección es un proceso discontínuo. Primero, los pellets de plástico se funden y se comprimen en la unidad de plastificado Posteriormente, el material fundido se inyecta a alta velocidad y presión en un molde hasta que se copia la forma de éste. Entonces se enfría la pieza.

41 Moldeo por inyección Moldeo por inyección estándar Los WPC pueden procesarse mediante el moldeo por inyección. MATERIAS PRIMAS PP, PLA (renovable y biodegradable), PA (renovable) Fibras de madera y de celulosa. Desde 20 hasta 30% en peso (recomendado para moldeo por inyección).

42 Moldeo por inyección Moldeo por inyección estándar Recomendaciones En el moldeo por inyección se emplean polímeros de baja viscosidad para los compuestos. Pero los compuestos de madera y plástico (WPC) generalmente son materiales de alta viscosidad debido a la reducida movilidad de las cadenas poliméricas causada por las fibras. Por ello necesitamos materiales de baja viscosidad como materias primas para el moldeo por inyeccion de WPC. Las temperaturas del cilindro no deben exceder los 200 ºC para evitar la degradación de fibras, que empieza entre los 190 y 200ºC. Si es posible, la temperatura idónea debe estar por debajo de los 190ºC. Es imperativo secar los pellets de WPC antes del moldeo por inyección para extraer la humedad residual de las fibras. Velocidad de inyección y presión medias para evitar la rotura de las fibras debido al esfuerzo de cizalla inducido durante la fase de plastificación e inyección. Se emplean elevadas temperaturas de molde (cuando es posible), se utilizan para mejorar el llenado del molde, la estética y las propiedades mecánicas del compuesto mediante el aumento de la cristalinidad del material. En el caso de materiales con baja Tg, se debe tener cuidado durante el moldeo por inyección para evitar que se pegue el material en la zona de alimentación del husillo.

43 Moldeo por inyección Moldeo por inyección estándar Aplicaciones Electrónica: piezas de electrodomésticos Automoción: piezas interiors de coches, panel de tapizado de puertas Embalaje: Cajón para herramientas Construcción: separadores

44 Moldeo por inyección Co-inyección en sándwich Co-inyección: es una tecnología de moldeo por inyección de dos componentes que permite la encapsulación de un material dentro de una capa externa de otro material. La combinación de diferentes materiales y, por lo tanto de propiedades, en el interior y en la superficie, permite la combinación de propiedades específicas internas con un excelente acabado de la superficie. En la co-inyección, ambos materiales (A y B) se inyectan en el interior del molde a través de la misma boquilla, pero utilizando dos unidades de inyección. Fases: a. Inyección del material superficial (A) b. La inyección del material interior (B) comienza a empujar el material superficial contra las paredes del molde. c. Llenado del resto de la cavidad con el material (B) d. Inyección de material superficial solo para sellar el moldecon el material externo y despejar la cavidad el bebedero para la siguiente introducción de material (A)

45 Moldeo por inyección Co-inyección en sándwich Aplicaciones Piezas técnicas con un interior duro y superficie modificada para mejorar el agarre manual Piezas con una superficie externa de alta calidad estética e interior de material regenerado. Piezas modernas con interior de color dentro de una capa exterior transparente.

46 Moldeo por inyección Co-inyección en sándwich Aplicaciones Refuerzo de piezas (material interior reforzado con fibras) Reducción de peso (material interior espumado). Reducción de costes (material interior reciclado) Integración de funcionalidades (en el material superficial)

47 Moldeo por inyección Co-inyection en sándwich Resultados: Material reforzado con fibras de PP (superficie) / PP (interior). Diferentes relaciones del material de la superficie/interior para encontrar el máximo porcentaje interior sin romper el material superficial. Alta dificultad cuando el material reforzado se encuentra en la superficie.

48 Moldeo por inyección Moldeo por inyección de espuma Las espumas estructurales son espumas de plástico fabricadas mediante el moldeo por inyección. Los agentes espumantes se emplean para producir una estructura celular (espuma) durante el procesado. Agentes espumantes químicos CBA (chemical blowing agents); endotérmicos o exotérmicos Agentes espumantes físicos PBA (physical blowing agents); Butano, n-pentano, N2, CO2 Los productos espumados tienen ventajas significantes sobre las piezas sólidas, incluyendo: la ausencia de marcas de depresión superficial, deformaciones y tensiones residuales, mayor relación rigidez/peso, menor peso y reducción del coste de material. Resultados utilizando agents espumantes químicos (CBA): Endotérmicos; en general, menor rendimiento de gas, pero mejor aspecto superficial (menor tamaño de celda). Sólo un 5 % de reducción de peso en los WPC. Exotérmicos; mayor rendimiento de gas. Hasta un 18 % de reducción de peso

49 Moldeo por inyección Moldeo por inyección de espuma Molde de placa cuadrada de 80x80 mm, 8 mm de espesor (cámara caliente con flujo interno). Baja temp. en la cámara caliente, o por el contrario se produciría una degradación del material Presión de inyección menor en muestras espumadas Sin presión de compactación. Debido al gran espesor, el tiempo de ciclo también es demasiado largo para evitar la hinchazón de la pieza tras la expulsión. Es necesario un mayor colchón de material para dar lugar a la reacción del CBA. UNE-EN ISO SAMPLE Weight (g) D Weight (%) Density (g/cm 3 ) D Density (%) x s PPBG373MO - - 0, IM Plate PP30MCF 48,96-1,031 0,007 13,3 *TDS IM Plate PP30MCF+2%EXO CFA 34,53-29,5 0,680 0,027-34,1 PLA 3051D - - 1, *TDS IM Plate PLA30MCF 64,13-1,342 0,007 8,3 IM Plate PLA30MCF+2%EXO CFA 43,79-31,7 0,956 0,034-28,8

50 Moldeo por inyección Moldeo por inyección de espuma Conclusiones: Los CBA exotérmicos son más efectivos que los endotérmicos. Reducción máx. de densidad hasta un 34% en peso en piezas de gran espesor. Fuerte reducción de propiedades mecánicas de los compuestos espumados Menor presión de inyección en muestras espumadas. Sin presión de compactación. Debido al gran espesor, el tiempo de ciclo es demasiado largo para evitar la hinchazón de la pieza tras la expulsión.

51 Moldeo por inyección Mono-sándwich Similar a la co-inyección en sándwich, pero la monosándwich solo require una unidad de inyección. Es una técnica más económica que la co-inyección en sándwich. Es necesaria la ayuda de una extrusora para acumular el material superficial en la boquilla de inyección. La unidad inyectora introduce el material superficial, así como el interno en la misma fase. La técnica de mono-sándwich se utiliza principalmente para obtener materiales espumados o reciclados en el interior de la pieza para proporcionar una estructura de sándwich simple. La inyección mono-sándwich puede emplearse para producer piezas con un material funcional en la superficie y un material reforzado en el interior.

52 Moldeo por inyección Mono-Sandwich Muestras de compuestos de origen renovable empleando un PP reforzado con un 30 wt% de fibras de celulosa TENCEL. Interior reforzado con fibras, con capa coloreada en el exterior. 76% de material interior Capa exterior reforzada con fibras, con PP coloreado en el interior. Capa exterior reforzada con fibras, con PP espumado en el interior. Hasta un 12,5 % de reducción de peso.

53 Moldeo por inyección Bi-inyección La cavidad se llena simultáneamente con dos polímeros diferentes que entran por dos entradas diferentes. Problema: Cuando dos materiales se inyectan al mismo tiempo a través de dos entradas diferentes, la línea de soldadura formada por el encuentro de ambos flujos es más o menos incontrolable. Usar una velocidad de inyección menor para uno de los componentes puede ser útil para controlar la posición de la línea de unión. La ventaja de esta técnica es que se reducen los costes de mecanizado de molde para producir piezas con bajos requisitos estéticos. Aplicaciones

54 Moldeo por inyección Bi-inyección Definición de la línea de unión: La línea de unión se puede definir mediante la implementación de una compuerta. Ésta bloquea la cavidad durante la inyección del primer componente. 2 Posibilidades: Inyección secuencial de 2 materiales línea de soldadura definida Inyección simultánea de 2 materiales línea de soldadura no definida

55 Moldeo por inyección Bi-inyección Definición de la línea de soldadura: 1. Moldeo por bi-inyección secuencial de dos componentes. Inyección con compuerta Muestra: PP+color blanco / PP PP+color blanco / PP+30wt% de fibra de celulosa Línea de soldadura definida. Línea de soldadura débil. 2. Moldeo por bi-inyección simultánea. Inyección simultánea sin compuerta. La línea de soldadura puede desplazarse controlando la velocidad de inyección. La mejor posición para los ensayos es la mitad de la pieza. Fuerte interacción de ambos materiales. Línea de soldadura fuerte.

56 Moldeo por inyección Sobremoldeo En el proceso de sobremoldeo, el molde juega el papel más importante. Las diferentes variantes de esta tecnología se clasifican según los respectivos diseños de molde, para los que se utilizan herramientas complejas y costosas. Una característica distintiva del sobremoldeado es el acontecimiento, en un mismo ciclo de producción, de dos o más operaciones de moldeo secuenciales que implican un cambio de la geometría de moldeado en el interior del molde. Son necesarias tantas unidades de inyección, como componentes, tenga la pieza. Según la geometría de pieza, se usarían sistemas mecánicos auxiliaries complejos. Éstos podrían ser internos (interiores en moviento o rotativos) o externos (robots o platos giratorios). Técnicas más comunes: Molde giratorio Moldeo por transferencia Sobremolde tras retirada del núcleo

57 Moldeo por inyección Sobremoldeo Molde giratorio. Con esta técnica, se las piezas preformadas y las terminadas se producen en paralelo. Este proceso requiere tiempos de ciclo más corto que las demás técnicas. Las 3 fases principales de esta técnica son: 1. Primero, se hace una pieza preformada inyectándola con una unidad vertical (como se muestra en amarillo en el dibujo). 2. Con la segunda unidad (horizontal), se sobreinyecta la pieza anterior con el segundo material (verde). Tras abrir el molde, se extraen los bebederos de ambas inyecciones junto con la pieza terminada. La pieza preformada permanece en el interior del molde. 3. Después, el plato gira 180º. La pieza preformada ahora se encuentra en posición de inyección de fabricación y el primer componente puede reinyectarse en la segunda cavidad. Tras la nueva extracción, el molde gira, se vuelve a cerrar y comienza un nuevo ciclo de trabajo.

58 Moldeo por inyección Sobremoldeo Moldeo por transferencia. En este caso la pieza preformada se transfiere hasta la posición de acabado mediante la manipulación manual o mediante robots. Normalmente, se utiliza la misma unidad de manipulación para la transferencia de una pieza preformada y para la extracción de los productos terminados. Los moldes son más simples, pero se require el empleo de robots para una producción rentable.

59 Moldeo por inyección Sobremoldeo Sobremoldeo tras retirada del núcleo. En este caso, tras la inyección de la pieza preformada (azul), se mantiene cerrado el molde y se extrae una corredera que bloquea el espacio de la cavidad del segundo componente (rojo) para dejar espacio a este último componente. En cuanto el material se ha inyectado y enfriado, puede abrirse el molde para extraer el producto acabado.

60 Moldeo por inyección Sobremoldeo Aplicaciones Molde giratorio Moldeo por transferencia Moldeo tras retirada del núcleo

61 contact Para más información sobre la parte 3: Miguel Ángel Valera Aimplas Departamento de compounding Teléfono: (+34)