Máquina de extrusión

¿Conoces todos los factores que generan e influyen en la tensión interna en los productos moldeados por inyección?

1. Generación de estrés interno.
En los productos moldeados por inyección, el estado de tensión local es diferente en cada lugar y el grado de deformación de los productos estará determinado por la distribución de la tensión. Si el producto se enfría, si hay un gradiente de temperatura, se desarrollará este tipo de tensión, por lo que este tipo de tensión también se denomina "tensión de moldeo".
Echemos un vistazo a la introducción demáquina de extrusión.

Existen dos tipos de paquetes de tensiones internas para productos moldeados por inyección: una es la tensión de moldeo y la otra es la tensión de temperatura. Cuando la masa fundida entra en el molde a una temperatura más baja, la masa fundida cerca de la pared de la cavidad se enfría y solidifica a un ritmo rápido, de modo que los segmentos de la cadena molecular se "congelan". Debido a la mala conductividad térmica de la capa de polímero solidificada, se crea un gran gradiente de temperatura en la dirección del espesor del producto. El corazón del producto se solidifica muy lentamente, de modo que cuando se cierra la compuerta, la unidad de masa fundida en el centro del producto aún no se ha solidificado y la máquina de moldeo por inyección no puede compensar la contracción por enfriamiento.

La contracción interna del producto se produce entonces en dirección opuesta a la acción de la capa de piel dura: el núcleo está en tensión estática mientras que la capa superficial está en compresión estática.

Cuando la masa fundida llena el molde y fluye, además del efecto de contracción de volumen causado por la tensión, también hay tensiones causadas por el efecto de expansión del canal y la salida de la compuerta; el primer efecto causa tensiones relacionadas con la dirección del flujo de la masa fundida, el segundo debido al efecto de expansión de la salida causará tensiones en la dirección perpendicular al flujo.

2. Factores de proceso que afectan el estrés

(1) Debido al efecto de la tensión en las condiciones de enfriamiento rápido, la orientación provocará la formación de tensión interna en el polímero. Debido a la alta viscosidad de la masa fundida del polímero, la tensión interna no se puede relajar rápidamente, lo que afecta las propiedades físicas y la estabilidad dimensional del producto.

Influencia de diversos parámetros sobre las tensiones de orientación.

Temperatura de fusión, alta temperatura de fusión, baja viscosidad, menor tensión de corte y orientación reducida; por otro lado, la alta temperatura de fusión hará que la relajación de la tensión sea más rápida y promoverá la capacidad de fortalecer la desorientación.

Sin embargo, sin cambiar la presión de la máquina de moldeo por inyección, la presión de la cavidad del molde aumentará y el fuerte efecto de corte provocará un aumento en la tensión de orientación.

Prolongar el tiempo de retención hasta que se cierre la boquilla provocará un aumento en la tensión de orientación.

Aumentar la presión de inyección o la presión de mantenimiento aumentará la tensión de orientación.

Una temperatura alta del molde garantiza que el producto se enfríe lentamente y actúa como desorientador.

Aumente el espesor del producto para reducir la tensión de orientación, porque los productos de paredes gruesas se enfrían lentamente, la viscosidad aumenta lentamente y el proceso de relajación de la tensión dura mucho tiempo, por lo que la tensión de orientación es pequeña.

(2) El efecto sobre el estrés térmico

Como se mencionó anteriormente, debido al gradiente de temperatura entre la masa fundida y la pared al llenar el molde, la capa exterior de la masa fundida que se solidifica primero tiene que ayudar a detener la contracción de la capa interior de la masa fundida que se solidifica más tarde, lo que genera una tensión de compresión (tensión de contracción) en la capa exterior y una tensión de tracción (tensión de orientación) en la capa interior.

Si se llena el molde y se mantiene bajo presión durante un período de tiempo más largo, el polímero fundido se agrega a la cavidad del molde, lo que aumenta la presión en la cavidad, lo que cambia las tensiones internas debido a las temperaturas desiguales. Sin embargo, si el tiempo de retención es corto y la presión en la cavidad es baja, el producto permanecerá en el mismo estado de tensión que cuando se enfrió.

Si la presión de la cavidad del molde no es suficiente al comienzo del proceso de enfriamiento, la capa exterior del producto se encogerá debido a la solidificación y formará una depresión; si la presión de la cavidad del molde no es suficiente en la etapa posterior cuando el producto ha formado una capa dura fría, la capa interior del producto se separará debido a la contracción o formará una cavidad; si la presión de la cavidad del molde se mantiene antes de que se cierre la compuerta, ayudará a aumentar la densidad del producto y eliminará la tensión de la temperatura de enfriamiento, pero se generará una gran concentración de tensión cerca de la compuerta.

Por lo tanto, parece que cuanto mayor sea la presión en el molde, mayor será el tiempo de retención, lo que ayudará a reducir la tensión de contracción generada por la temperatura y, a la inversa, aumentará la tensión de compresión.

3. La relación entre el estrés interno y la calidad del producto

La existencia de tensiones internas en el producto afectará gravemente las propiedades mecánicas y el rendimiento del producto; debido a la existencia y distribución desigual de tensiones internas, el producto se agrietará durante el proceso de uso. Cuando se utiliza por debajo de la temperatura de transición vítrea, a menudo se producen deformaciones irregulares o deformaciones, lo que también puede hacer que la superficie del producto se vuelva "blanca" y turbia, y que las propiedades ópticas se deterioren.

La reducción de la temperatura en la puerta y el aumento del tiempo de enfriamiento ayudarán a mejorar la desigualdad de la tensión en el producto y hacer que las propiedades mecánicas del producto sean homogéneas.

Tanto en el caso de los polímeros cristalinos como de los no cristalinos, la resistencia a la tracción es anisotrópica. En el caso de los polímeros no cristalinos, la resistencia a la tracción varía en función de la ubicación de la compuerta; cuando la compuerta está en la misma dirección que el llenado del molde, la resistencia a la tracción disminuye a medida que aumenta la temperatura de la masa fundida; cuando la compuerta está perpendicular a la dirección de llenado del molde, la resistencia a la tracción aumenta a medida que aumenta la temperatura de la masa fundida.

El aumento de la temperatura de fusión conduce a un aumento de la desorientación y una disminución de la resistencia a la tracción debido a una disminución de la orientación. La orientación de la compuerta afecta a la orientación al influir en la dirección del flujo, y debido a que los polímeros amorfos son más anisotrópicos que los polímeros cristalinos, la resistencia a la tracción en la dirección perpendicular al flujo es mayor para los primeros que para los segundos. La inyección a baja temperatura tiene una mayor anisotropía mecánica que la inyección a alta temperatura, por ejemplo, la relación de resistencia en la dirección vertical a la del flujo es de 1.7 a altas temperaturas de inyección y de 2 a bajas temperaturas de inyección.

Parecería que un aumento en la temperatura de fusión, ya sea para polímeros cristalinos o no cristalinos, conduce a una reducción en la resistencia a la tracción, pero por un mecanismo diferente; el primero se debe a un efecto reducido a través de la orientación.