Moldeo por inyección ligero

La tecnología de moldeo por inyección de espuma no es un proceso nuevo. Desde hace unos 50 años se conocen y se utilizan en la producción aplicaciones en las que se mezclan y plastifican con el granulado de plástico sustancias químicas como la azodicarbonamida o el feniltetrazol, que después de la inyección en la cavidad del molde liberan gases propulsores. Dado que la presión de expansión de estos gases liberados químicamente no supera los 15 a 40 bar, su uso se limita a piezas de paredes relativamente gruesas con recorridos de flujo cortos.
Para ampliar aún más los límites de aplicación del moldeo por inyección de espuma ligera, hace unos 40 años se desarrolló la formación de espuma mediante la adición de un gas inerte, normalmente nitrógeno. La principal ventaja es que con nitrógeno se pueden alcanzar presiones de expansión más altas, del orden de 100 a 200 bar. Esto permite aprovechar el potencial del diseño liviano en el moldeo por inyección de espuma para componentes de paredes delgadas y también para componentes con largos recorridos de flujo. Las ventajas, además de la reducción de peso, son la reducción de la presión de inyección específica necesaria para llenar las cavidades y, en consecuencia, la fuerza de sujeción, y la compensación de los efectos de contracción y alabeo. Ambos procesos se utilizan en el procesamiento de resinas termoplásticas, desde PP hasta plásticos de ingeniería como PC, PA o PBT. Los avances más recientes y prometedores pretenden ampliar los campos de aplicación para incluir también los elastómeros termoplásticos.

La tarea esencial de una línea de moldeo por inyección de espuma es generar una solución monofásica de polímero y gas dispersada de la manera más homogénea posible durante el proceso de plastificación. La tecnología utilizada por todos los proveedores para este fin es el moldeo por inyección de peso muy similar. Sin embargo, existen algunas diferencias en los detalles del diseño técnico. El ingeniero diplomado (FH) Wolfgang Roth, director de tecnología de aplicaciones de Wittmann Battenfeld, lo explica así: "Los más de 40 años de experiencia práctica con la tecnología desarrollada en nuestra empresa predecesora, Battenfeld, Meinerzhagen, nos proporcionaron una base sólida Nuestro objetivo era reducir la complejidad del sistema y al mismo tiempo ampliar los campos de aplicación y, por tanto, hacerlo más fiable. Por eso hemos diseñado nuestra unidad de inyección de espuma Cellmould para que se acerque lo más posible a la unidad de inyección estándar. En consecuencia, nuestra máquina funciona con un tornillo estándar de 20 D, que se ha ampliado en la parte delantera añadiendo una sección de mezcla de 5 D".
La característica específica de Battenfeld de la tecnología Cellmould es la separación entre las secciones de plastificación y de inyección de gas del tornillo, que se proporciona mediante una barrera cilíndrica fija en el tornillo. Es la alternativa al uso de una válvula de retención adicional tipo manguito. Wolfgang Roth añade: "El esfuerzo que supone adaptar dos válvulas antirretorno a las condiciones de funcionamiento en cada caso para hacerlas a prueba de fallos, es decir, resistentes al desgaste, nos motivó a buscar una solución más sencilla, que finalmente encontramos en la barrera entre las secciones de plastificación e inyección de gas del tornillo. Esta solución ha sido probada en producción para todos los tamaños de máquinas. De esta manera, se podría eliminar el problema de desgaste sin tener que comprometer en gran medida la densidad del gas en la dirección de la sección de plastificación del tornillo. ".
En la sección de mezcla de la unidad de plastificación se añade nitrógeno licuado (presurizado a hasta 300 bar) a la masa fundida de plástico mediante un inyector durante una carrera de dosificación y posteriormente se difunde en la masa fundida. En la sección de mezcla del tornillo, la distribución de nitrógeno se intensifica dividiendo el flujo de fusión en muchas corrientes separadas." Dado que el cilindro se mantiene cerrado mediante una válvula de cierre de aguja en dirección al molde durante la plastificación y la inyección de gas, el La mezcla de fusión y gas se mantiene bajo presión dentro de la unidad de plastificación. En consecuencia, al final del proceso de mezcla se logra una solución monofásica de polímero/gas. Durante la inyección en la cavidad, se somete a una disminución de presión, lo que reduce. la solubilidad del gas en el El gas finamente distribuido se nuclea en la masa fundida y proporciona así el ingrediente para formar una estructura de espuma con células igualmente finas.

La formación de esta estructura depende de las condiciones específicas del proceso de moldeo por inyección. Estos incluyen la viscosidad del plástico fundido, la velocidad de inyección (cuanto mayor es la velocidad, más fina es la espuma) y, finalmente, el grado de formación de espuma preestablecido (reducción de material). Este último se consigue inyectando una subdosificación correspondiente en una cavidad fija o llenando completamente una cavidad y abriéndola posteriormente con una carrera preestablecida de alta precisión. Para alcanzar la alta velocidad de inyección que favorece una distribución uniforme de la espuma, se suministra un acumulador de inyección como parte del paquete de equipos Cellmould.

El nitrógeno se extrae de una batería de cilindros a presión o del aire ambiente mediante un generador de nitrógeno. En ambos casos, el gas pasa posteriormente al inyector de gas a través de un generador de presión como el que también se utiliza en las líneas de inyección de gas Airmould, que proporciona un proceso perfecto de moldeo por inyección asistido por gas. Una parte del concepto de la línea Battenfeld es que varias máquinas pueden ser alimentadas simultáneamente por un sistema de suministro de gas. Se coloca un regulador de flujo de gas entre el generador de presión y el inyector de gas en la unidad de plastificación. A través de su sistema de válvulas controlable, el flujo de gas se controla y coordina con el proceso mediante el software Cellmould. El paquete de equipos Cellmould está disponible para toda la cartera de máquinas Wittmann Battenfeld.

La tecnología de moldeo por inyección de espuma ha recibido un nuevo impulso innovador debido a la tendencia cada vez mayor hacia aplicaciones de moldeo por inyección livianas. Las innovaciones más recientes se refieren a métodos para mejorar la calidad de la superficie hacia un alto brillo, así como a la combinación de segmentos compactos y de espuma en una sola pieza moldeada. Las contribuciones más importantes se han producido mediante nuevos desarrollos en la tecnología de procesos y moldes.

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