Embed Size (px)
Citation preview
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
PROFESOR:
Ing. CASTRO CHONTA AMADO
INTEGRANTES:
Cachay Maluquish , Josselyne 200911459 Casahuamán Wong , Miriam 200911462
Surco, 2012
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
LABORATORIO DE MOLDEO DE PLASTICOS POR INYECCION Y SOLPLADO
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
INDICE
OBJETIVOS……………………………………………………………………… 3
FUNDAMENTOS TEORICOS……………………………………………….4-12
MATERIALES Y EQUIPO UTILIZAR……………………………………13-15
DETALLES DE LA PARTE EXPERIMENTAL………………………16-17
CUESTIONARIO………………………………………………………………18-24
CONCLUSIONES…………………………………………………………………..25
BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………….…..26
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
1. OBJETIVOS
Estudiar los factores importantes que influyen en la selección de parámetros para los procesos de fabricación de plásticos.
Aprender las ventajas y desventajas de estos procesos de manufactura. Conocer sus aplicaciones e importancia en la industria. Aplicar conceptos de productividad en las operaciones y uso de materiales. Conocer las técnicas y tipos de procesos en la fabricación de plásticos. Conocer los procedimientos y el funcionamiento de las máquinas que son
utilizadas en este proceso. Conocer los materiales y herramientas que se utilizan en este proceso de
manufactura. Conocer y aplicar las condiciones de operación de este proceso.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
2.- FUNDAMENTOS TEORICOS
2.1MOLDEO DE PLÁSTICO POR INYECCIÓN
2.1.1 Reseña Histórica
En ingeniería, el moldeo por inyección es un proceso semicontinuo que consiste en inyectar un polímero o cerámico en estado fundido (o ahulado) en un molde cerrado a presión y frío, a través de un orificio pequeño llamado compuerta. En ese molde el material se solidifica, comenzando a cristalizar en polímeros semicristalinos. La pieza o parte final se obtiene al abrir el molde y sacar de la cavidad la pieza moldeada.
El moldeo por inyección es una técnica muy popular para la fabricación de artículos muy diferentes. Sólo en los Estados Unidos, la industria del plástico ha crecido a una tasa de 12% anual durante los últimos 25 años, y el principal proceso de transformación de plástico es el moldeo por inyección, seguido del de extrusión. Un ejemplo de productos fabricados por esta técnica son los famosos bloques interconectables LEGO y juguetes Playmobil, así como una gran cantidad de componentes de automóviles, componentes para aviones y naves espaciales.
Los polímeros han logrado sustituir otros materiales como son madera, metales, fibras
naturales, cerámicas y hasta piedras preciosas; el moldeo por inyección es un proceso ambientalmente más favorable comparado con la fabricación de papel, la tala de árboles o cromados. Ya que no contamina el ambiente de forma directa, no emite gases ni desechos acuosos, con bajos niveles de ruido. Sin embargo, no todos los plásticos pueden ser reciclados y algunos susceptibles de ser reciclados son depositados en el ambiente, causando daños al medio ambiente.
La popularidad de este método se explica con la versatilidad de piezas que pueden fabricarse, la rapidez de fabricación, el diseño escalable desde procesos de prototipos
rápidos, altos niveles de producción y bajos costos, alta o baja automatización según el costo de la pieza, geometrías muy complicadas que serían imposibles por otras técnicas, las piezas moldeadas requieren muy poco o nulo acabado pues son terminadas con la rugosidad de superficie deseada, color y transparencia u opacidad, buena tolerancia dimensional de piezas moldeadas con o sin insertos y con diferentes colores.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
En gráfico adjunto tenemos un corte transversal de una parte de un inyector de plástico en la que se observa:
1.- Tolva.
2.- Motor Hidráulico.
3.-Husillo sin fin.
4.- Sistema de calefacción del husillo.
5.- Molde
2.1.2 El principio del moldeo
El moldeo por inyección es una de las tecnologías de procesamiento de plástico más famosas, ya que representa un modo relativamente simple de fabricar componentes con formas geométricas de alta complejidad. Para ello se necesita una máquina de inyección que incluya un molde. En este último, se fabrica una cavidad cuya forma y tamaño son idénticos a las de la pieza que se desea obtener. La cavidad se llena con plástico fundido, el cual se solidifica, manteniendo la forma moldeada.
Los polímeros conservan su forma tridimensional cuando son enfriados por debajo de su Tg —y, por tanto, también de su temperatura de fusión para polímeros semicristalinos. Los polímeros amorfos, cuya temperatura útil es inferior a su Tg, se encuentran en un estado termodinámico de pseudoequilibrio.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
En ese estado, los movimientos de rotación y de relajación (desenredo de las cadenas) del polímero están altamente impedidos. Es por esta causa que, en ausencia de esfuerzos, se retiene la forma tridimensional. Los polímeros semicristalinos poseen, además, la característica de formar cristales. Estos cristales proporcionan estabilidad dimensional a la molécula, la cual también es —en la región cristalina— termodinámicamente estable. La entropía de las moléculas del plástico disminuye drásticamente debido al orden de las moléculas en los cristales.
2.1.3 Defectos, causas posibles y soluciones en partes moldeadas
Los defectos en partes moldeadas requieren experiencia tanto para ser identificados como para ser resueltos. Los operarios con años de experiencia en inyección son los mejores maestros de identificación y solución de problemas, ya que su experiencia les da las ideas y recursos necesarios para solucionar problemas rápidamente. Aquí se sugieren algunas de las soluciones a los problemas más comunes:
Defecto Causas posibles Probables soluciones
Enchuecamiento
Enfriamiento demasiado intensivo. Diseño inadecuado de la pieza. Tiempo de enfriamiento muy corto. Sistema de extracción inapropiado. Esfuerzos en el material.
Incremente el tiempo de enfriamiento dentro del molde. Utilizar un polímero reforzado.
Flash Presión de cierre demasiado baja. Incrementar la presión de la unidad de cierre.
Líneas de flujoMala dispersión del concentrado de color o del pigmento. Temperatura demasiado baja.
Cargar el material más lentamente. Incrementar la temperatura del barril. Modificar el perfil de temperaturas.
Puntos negros Hay carbonizaciones.
Purgar el husillo. Reducir la temperatura de proceso. Limpiar el husillo manualmente.
Piel de naranja Incompatibilidad del material. Disminuir la temperatura de
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
proceso. Incrementar la temperatura del molde. Cambiar el concentrado de color.
Parte incompleta
Insuficiente material en la cavidad. Falta de material en la tolva. Cañón demasiado pequeño. Temperatura demasiado baja. Obstrucción de la tolva o de la boquilla. Válvula tapada. Tiempo de sostenimiento demasiado corto. Velocidad de inyección demasiado baja. Canales demasiado pequeños. Respiración insuficiente.
Inyectar más material. Cambiar el molde a una máquina de mayor capacidad. Incrementar la temperatura del barril. Incrementar la velocidad de inyección. Modificar el tamaño de los canales del molde.
Parte con rebabas
Dosificación excesiva. Temperatura de inyección muy alta. Presión de inyección muy alta. Tiempo de inyección muy largo. Temperatura de molde muy alta.
Dosificar menos material. Disminuir la temperatura de inyección. Disminuir la presión. Disminuir el tiempo de inyección. Disminuir la temperatura del molde.
Rechupados y huecos
Presión de inyección demasiado baja. Tiempo de sostenimiento de presión muy corto. Velocidad de inyección baja. Material sobrecalentado. Humedad. Enfriamiento del molde no uniforme. Canales o compuerta muy pequeños. Mal diseño de la pieza.
Incrementar la presión. Incrementar el tiempo de sostenimiento de presión. Disminuir la temperatura del barril. Incrementar la velocidad de inyección. Abrir el venteo o preseque el material. Modificar los canales de enfriamiento del molde o el flujo del agua. Modificar el molde.
Líneas de unión Temperatura general muy baja en el molde. Temperatura del fundido no uniforme. Presión de inyección muy baja. Velocidad de inyección muy baja. Insuficiente respiración en la zona de unión de los flujos encontrados. Velocidad de llenado no uniforme. Flujo no adecuado del
Incrementar la temperatura. Incrementar la presión. Incrementar la velocidad de inyección. Modificar la respiración del material en el molde. Modificar la compuerta para uniformar el flujo.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
material por los canales o la cavidad.
Degradación por aire atrapado
Humedad. Degradación de aditivos. Temperatura demasiado alta. Respiración del molde insuficiente.
Secar el material. Disminuir la temperatura. Modificar la respiración del molde.
Delaminación de capas
Temperatura demasiado baja. Velocidad de inyección demasiado baja. Baja contrapresión de la máquina. Temperatura del molde muy baja.
Incrementar la temperatura. Incrementar la velocidad de inyección. Incrementar la contrapresión de la máquina.
Fracturas o grietas en la
superficie
Temperatura del molde demasiado baja. Sistema de eyección demasiado agresivo o inadecuado. Empacado excesivo.
Incrementar la temperatura. Modificar las barras eyectoras. Utilice un robot para extraer la pieza. Disminuir la presión de sostenimiento.
Marcas de las barras eyectoras
Tiempo de enfriamiento muy corto. Temperatura del molde alta. Temperatura del polímero demasiado alta. Rapidez de eyección demasiado alta. Localización inadecuada de las barras eyectoras.
Incrementar el tiempo de enfriamiento. Disminuir la temperatura del fundido. Disminuir la rapidez de eyección. Modificar la ubicación de las barra eyectoras.
Quemado de la pieza
Quemado por efecto de jet. Disminuya la velocidad de inyección.
El concentrado de color no se
mezclaPerfil incorrecto de temperaturas.
Probar un perfil inverso de temperaturas. Bajar la temperatura de las primeras dos zonas de la unidad de inyección. Usar un perfil de temperaturas más agresivo.
El color es más obscuro
La temperatura es demasiado alta. La compuerta es demasiado pequeña y se quema el polímero por presión.
Disminuir la temperatura. Modificar la compuerta del molde.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
2.1.3 Maquinaria
2.1.3.1 Unidad de inyección
La función principal de la unidad de inyección es la de fundir, mezclar e inyectar el polímero. Para lograr esto se utilizan husillos de diferentes características según el polímero que se desea fundir. El estudio del proceso de fusión de un polímero en la unidad de inyección debe considerar tres condiciones termodinámicas:
La temperatura de procesamiento del polímero. La capacidad calorífica del polímero Cp [cal/g °C]. El calor latente de fusión, si el polímero es semicristalino.
El proceso de fusión involucra un incremento en el calor del polímero, que resulta del aumento de temperatura y de la fricción entre el barril y el husillo. La fricción y esfuerzos cortantes son básicos para una fusión eficiente, dado que los polímeros no son buenos conductores de calor. Un incremento en temperatura disminuye la viscosidad del polímero fundido; lo mismo sucede al incrementar la velocidad de corte. Por ello ambos parámetros deben ser ajustados durante el proceso. Existen, además, metales estándares para cada polímero con el fin de evitar la corrosión o degradación. Con algunas excepciones —como el PVC—, la mayoría de los plásticos pueden utilizarse en las mismas máquinas.
La unidad de inyección es en origen una máquina de extrusión con un solo husillo, teniendo el barril calentadores y sensores para mantener una temperatura programada constante. La profundidad entre el canal y el husillo disminuye de forma gradual (o drástica, en aplicaciones especiales) desde la zona de alimentación hasta la zona de dosificación. De esta manera, la presión en el barril aumenta gradualmente. El esfuerzo mecánico, de corte y la compresión añaden calor al sistema y funden el polímero más eficientemente que si hubiera únicamente calor, siendo ésta la razón fundamental por la cual se utiliza un husillo y no una autoclave para obtener el fundido.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
Una diferencia sustancial con respecto al proceso de extrusión es la existencia de una parte extra llamada cámara de reserva. Es allí donde se acumula el polímero fundido para ser inyectado. Esta cámara actúa como la de un pistón; toda la unidad se comporta como el émbolo que empuja el material. Debido a esto, una parte del husillo termina por subutilizarse, por lo que se recomiendan cañones largos para procesos de mezclado eficiente. Tanto en inyección como en extrusión se deben tomar en cuenta las relaciones de PvT (Presión, volumen, temperatura), que ayudan a entender cómo se comporta un polímero al fundir.
2.1.3.2Unidad de cierre
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
Es una prensa hidráulica o mecánica, con una fuerza de cierre bastante grande que contrarresta la fuerza ejercida por el polímero fundido al ser inyectado en el molde. Las fuerzas localizadas pueden generar presiones del orden de cientos de MPa, que sólo se encuentran en el planeta de forma natural únicamente en los puntos más profundos del océano.
Si la fuerza de cierre es insuficiente, el material escapará por la unión del molde, causando así que el molde se tienda a abrirse. Es común utilizar el área proyectada de una pieza (área que representa perpendicularmente a la unidad de cierre el total de la cavidad) para determinar la fuerza de cierre requerida, excluyendo posibles huecos o agujeros de la pieza.
Dónde:
F = Fuerza (N)
Pm = Presión media (Pa)
Ap = Área proyectada (m2)
2.1.3.3Molde
El molde (también llamado herramienta) es la parte más importante de la máquina de inyección, ya que es el espacio donde se genera la pieza; para producir un producto diferente, simplemente se cambia el molde, al ser una pieza intercambiable que se atornilla en la unidad de cierre. Existen dos tipos importantes de molde, uno en la que inyecta plástico y otra en la que inyecta metal.
Las partes del molde son:
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
Cavidad: es el volumen en el cual la pieza será moldeada.
Canales o ductos: son conductos a través de los cuales el polímero fundido fluye debido a la presión de inyección. El canal de alimentación se llena a través de la boquilla, los siguientes canales son los denominados bebederos y finalmente se encuentra la compuerta.
Canales de enfriamiento: Son canales por los cuales circula refrigerante (el más común agua) para regular la temperatura del molde. Su diseño es complejo y específico para cada pieza y molde, esto en vista de que la refrigeración debe ser lo más homogénea posible en toda la cavidad y en la parte fija como en la parte móvil, esto con el fin de evitar los efectos de contracción. Cabe destacar que al momento de realizar el diseño de un molde, el sistema de refrigeración es lo último que se debe diseñar.
Barras expulsoras: al abrir el molde, estas barras expulsan la pieza moldeada fuera de la cavidad, pudiendo a veces contar con la ayuda de un robot para realizar esta operación.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
2.2 MOLDEO DE PLÁSTICO POR SOPLADO
2.2.1 Concepto
En ingeniería, el moldeo por soplado es un proceso por medio del cual se producen objetos de plástico huecos, como botellas. Es un proceso semicontinuo que incluye dos pasos, la extrusión del polímero fundido a través de un dado especial con un perfil tubular llamado párison y el inflado de este tubo en un molde, del cual toma la forma final el polímero extruido.
2.2.2 Extrusión y extrusión
La fabricación de botellas por medio de moldeo por soplado permite la fabricación de botellas con dos o más capas. Las ventajas de este tipo de procesos incluye la posibilidad de crear efectos de colores iridiscentes, principalmente atractivos para cosméticos y champues, también ayudan a disminuir el costo de los materiales y permiten unir diferentes características de polímeros como pueden ser ópticas, de permeabilidad, etc.
El parison extruido incluye todas las capas necesarias que en forma de tubo ingresan al molde, en la misma forma que el párison de monocapa.
El control automático de las máquinas modernas junto con un dado de alta calidad, permite extruir las proporciones de las capas de acuerdo con lo programado así como un control en la cantidad de material requerido de acuerdo con la geometría de la botella a moldearse.
2.2.3 Extrusión de film tubular
En esto proceso se funde polietileno de baja densidad. El fundido es extruido a través de una matriz anular. Se introduce aire inflando el tubo del polímero extruido para formar una burbuja del diámetro requerido, la que es enfriada por una corriente de aire. El film es arrastrado por un par de rodillos que aplastan la burbuja manteniendo así el aire empleado para inflar la burbuja dentro de ella.
La fabricación de botellas por medio de moldeo por soplado permite la fabricación de botellas con dos o más capas.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
Las ventajas de este tipo de procesos incluye la posibilidad de crear efectos de colores iridiscentes, principalmente atractivos para cosméticos y champues, también ayudan a disminuir el costo de los materiales y permiten unir diferentes características de polímeros como pueden ser ópticas, de permeabilidad, etc.
El parison extruido incluye todas las capas necesarias que en forma de tubo ingresan al molde, en la misma forma que el párison de Mono capa.
El control automático de las máquinas modernas junto con un dado de alta calidad, permite extruir las proporciones de las capas de acuerdo con lo programado así como un control en la cantidad de material requerido de acuerdo con la geometría de la botella a moldearse.
2.2.4 El moldeo por soplado
El molde para el proceso de moldeo por soplado es similar al del moldeo por inyección, pero requiere una fuerza de cierre mucho menor, además requiere de entrada de aire para inflar el párison extruido en forma de tubo. El molde consiste en dos partes que al cerrarse encierran el párison, este tubo al inflarse toma la forma del molde y queda estable la forma al enfriarse el material. La línea del molde queda marcada en la pieza final, sin embargo esta no representa una línea de unión sino una línea de cierre, sin embargo en ocasiones puede presentar una falla en el material cuando el molde está viejo o desgastado. Cabe señalar que la diferencia en costos entre moldes de inyección y moldes de soplado es muy alta llegando a tener una diferencia entre 4 veces más alta, es decir los moldes de inyección son más caros, dependiendo de las partes y los tamaños.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
2.2.5 Inflado por aire o líquido
El párison extruido debe inflarse para que tome la forma del molde, esto se puede lograr por medio de la inyección de aire, pero puede también realizarse por medio de la inyección de agua, jugos, bebidas refrescantes o medicinas líquidas, como suero. Este tipo de empaque no requiere de una tapa, pues el material se sella al terminar la inyección y no permite la fuga del líquido con el cual se infló el material. Una tapa es posible, aunque debe pincharse en algún punto diseñado para que el fluido pueda escapar.
2.2.6 Moldeo por soplado de preformas
En esta técnica no existe la parte de extrusión, ni párison, sino que por medio de inyección se obtienen piezas llamadas preformas, que son aproximadamente cilíndricas y con la boquilla completamente terminada, esta boquilla sirve para que el molde de soplado sujete con firmeza la pieza que al incrementar su temperatura puede ser soplada y adquirir la forma del molde.
El uso de preformas es muy común en la fabricación de botellas de PET como las utilizadas en los refrescos de coca cola y Pepsi.
La ventaja de usar preformas consiste en que estas se pueden inyectar y almacenar, producir diferentes colores y tamaños, los cuales pueden hacerse en lugares distintos a donde se realizará el soplado. Las preformas son estables y pueden ser sopladas a velocidad alta según la demanda requerida.
2.2.7 Coloración de botellas
La coloración de botellas con pigmento suele ser poco eficiente, aunque posible. Se recomienda en estos casos utilizar un concentrado de color o un plástico pre coloreado, es decir, que ya tenga el color deseado.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
Las ventajas de los concentrados de color en el proceso de botellas, además de las ventajas en los demás procesos, incluye la posibilidad de lograr algunos efectos especiales como los iridiscentes o los perlados en multicapa, con los cuales se pueden fabricar utilizando diferentes combinaciones en diferentes proporciones de grosor de capas y de porcentaje de aplicación, esta versatilidad no sería posible con pre coloreados. La ventaja del pre coloreado es la simplicidad del sistema y que no se necesita dosificación de material, además de lo constante del color.
2.2.8 Coloración de preformas
La coloración de las preformas se lleva a cabo por medio de la inyección, es muy importante que la distribución y la dispersión de pigmentos o colorantes en la pieza sea lo mejor posible ya que al soplarse la pieza los problemas de flujo de polímero pueden incrementarse.
La pieza coloreada en la inyección puede tener colores opacos o translúcidos, tomando en cuenta que la saturación del color disminuirá en la botella, debido al adelgazamiento de las paredes, esto de acuerdo con la ley de Beer-Lambert o ley de absorción-transmisión de luz.
2.2.9 Tipos de Moldeo por Soplado
Moldeo por soplado de extrusión continua
En el proceso continuo, un extrusor estático plastifica y empuja el polímero fundido a través del cabezal para formar un parison continuo. Para moldeo por soplado de partes de gran tamaño, se utilizan acumuladores para evitar el pandeo del parison.
Moldeo por soplado intermitente
En el proceso intermitente, el fundido se acumula en el barril y se impulsa hacia fuera en un solo disparo. El moldeo por soplado intermitente se utiliza, entre otras aplicaciones, en la fabricación de botellas para lácteos, debido a su alta velocidad de producción.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
Moldeo por soplado de coextrusión
El moldeo por soplado de coextrusión posibilita la combinación de materiales con diferentes propiedades para crear un producto final más adecuado para una aplicación específica. Este proceso puede utilizarse para fabricar productos que contienen varias capas en sus estructuras de pared. Las diversas partes de la estructura pueden optimizarse para el mejor equilibrio entre propiedades y costo.
Moldeo por soplado por inyección y estiramiento
El moldeo por soplado por inyección y estiramiento comienza con un preformado moldeado por inyección que se recalienta y se estira con un cilindro mientras simultáneamente se sopla en un molde. Este proceso de conversión generalmente se utiliza para producir botellas PET.
Moldeo por soplado en 3-D
El moldeo por soplado en 3-D es un desarrollo reciente en el que un brazo robótico se utiliza para posicionar el parison en un molde tridimensional antes de ser soplado. Las ventajas son poca cantidad de recortes y la posibilidad de producir formas complejas. En general, se utiliza para producir auto partes.
3.- MATERIALES Y EQUIPO A UTILIZAR
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
- Unidad de inyección - Transportador de Tornillo Helicoidal
- Poliestireno
- Pigmentos y/o Colorantes
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
4.- DETALLES DE LA PARTE EXPERIMENTAL
En el ciclo de moldeo de plástico hay 6 pasos principales (aunque algunos autores llegan a distinguir hasta 9 pasos):
1. Molde cerrado y vacío. La unidad de inyección carga material y se llena de polímero fundido.
2. Se inyecta el polímero abriéndose la válvula y, con el husillo que actúa como un pistón, se hace pasar el material a través de la boquilla hacia las cavidades del molde.
3. La presión se mantiene constante para lograr que la pieza tenga las dimensiones adecuadas, pues al enfriarse tiende a contraerse.
4. La presión se elimina. La válvula se cierra y el husillo gira para cargar material; al girar también retrocede.
5. La pieza en el molde termina de enfriarse (este tiempo es el más caro pues es largo e interrumpe el proceso continuo), la prensa libera la presión y el molde se abre; las barras expulsan la parte moldeada fuera de la cavidad.
6. La unidad de cierre vuelve a cerrar el molde y el ciclo puede reiniciarse.
5.- CUESTIONARIO
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
1. ¿CUÁLES SON LOS PROCESOS DE FABRICACION DE PLÁSTICOS? DESCRIBE Y GRAFICA CADA UNA DE ELLAS.
Existen muchos procesos para la fabricación de plásticos, los más importantes y usados son:
Moldeo por inyección - Es una de las tecnologías de procesamiento de plástico más famosas, ya que representa un modo relativamente simple de fabricar componentes con formas geométricas de alta complejidad. Para ello se necesita una máquina de inyección que incluya un molde. En este último, se fabrica una cavidad cuya forma y tamaño son idénticos a las de la pieza que se desea obtener. La cavidad se llena con plástico fundido, el cual se solidifica, manteniendo la forma moldeada.
Moldeo por extrusión - Se utiliza un transportador de tornillo helicoidal. El polímero es transportado desde la tolva, a través de la cámara de calentamiento, hasta la boca de descarga, en una corriente continua. A partir de gránulos sólidos, el polímero emerge de la matriz de extrusión en un estado blando. Como la abertura de la boca de la matriz tiene la forma del producto que se desea obtener, el proceso es continuo. Posteriormente se corta en la medida adecuada.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
Moldeo por Soplado - En ingeniería, el moldeo por soplado es un proceso por medio del cual se producen objetos de plástico huecos, como botellas. Es un proceso semicontinuo que incluye dos pasos, la extrusión del polímero fundido a través de un dado especial con un perfil tubular llamado párison y el inflado de este tubo en un molde, del cual toma la forma final el polímero extruido
.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
Moldeo por termoformado - Es un proceso que consiste en calentar una chapa plana previamente extrudida hasta llegar a la temperatura de ablandamiento del termoplástico, donde será introducida en una horma refrigerada multicavidad y por la acción de aire comprimido y vacuo, sucederá la formación del producto. Después el producto es enfriado, cortado, extraído y apilado.
Moldeo por Rotación - Una cantidad de resina previamente pesada se coloca en el molde. El molde es sometido al proceso de calentamiento bien sea en un horno de convección de aire o mediante un sistema de flama abierta. Durante el calentamiento el molde es rotado biaxialmente en un eje principal y un eje secundario o mediante un sistema de rotación y basculado (también llamado rock & roll). La resina se funde al contacto con el molde caliente y cubre toda la superficie interna del mismo.
Una vez finalizado el ciclo de calentamiento, el molde pasa a la etapa de enfriamiento, siempre rotando para garantizar una pared uniforme de la pieza. Finalizado el enfriamiento, se abre el molde y se extrae la pieza para iniciar todo el ciclo.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
Moldeo por Compresión - En este proceso, el plástico en polvo es calentado y comprimido entre las dos partes de un molde mediante la acción de una prensa hidráulica, ya que la presión requerida en este proceso suele ser muy grande. Es el procedimiento que se utiliza para obtener pequeñas piezas de baquelita, como los mangos aislantes de calor de los recipientes y utensilios de cocina.
Calandrado -Consiste en hacer pasar el material plástico a través de unos rodillos que producen, mediante presión, láminas de plástico flexibles de diferente espesor. Estas láminas se utilizan para fabricar hules, impermeables o planchas de plástico de poco grosor.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
Rodillos calientes
Rodillos frios
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
2. ¿CUÁLES SON LAS VENTAJAS Y DEVENTAJAS EN EL MOLDEO DE PLASTICOS POR: A) EXTRUSION; B) SOPLADO; C) ESTIRADO Y SOPLADO?
A) EXTRUSIONVentajas:
- Reducción del material a reciclar.- Reducción del consumo de energía para plastificar ese material.- Incremento de la productividad por eliminación del tiempo deespera de
solidificación de los canales (cuando éste es más largoque el de la pieza).- Mejor calidad en materiales muy sensibles a la temperatura deprocesado.- Ahorro de tiempo en mezclar la materia prima en el transportador tornillo.- Buen acabado superficial.- Los productos fabricados tienen alta demanda.- Los materiales y productos se pueden reciclar.
Desventajas:- La fabricación de plásticos contamina el medio ambiente.- Los equipos son costosos.- Se requiere de una alta cantidad de producción para recuperar inversión.
B) SOPLADO
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
Ventajas:- Ahorro en materia prima- Se puede soplar piezas de geometría compleja- Incremento de la productividad, gracias a la rapidez del proceso.- Mejor calidad de materiales.- Buen acabado superficial.- Mayor capacidad de producción.- Proceso teóricamente fácil de realizar.
Desventajas:- El plástico usado para embotellar bebidas puede causar cáncer.- Contamina el medio ambiente.- Maquinaria muy costosa.- Se requiere una alta producción para que sea rentable.
C) ESTIRADOVentajas:
- Mayor capacidad de producción.- Mayores presiones alcanzadas- Más preciso control del volumen.- Muy demandado en el mercado.- Preferidas para piezas complicadas de Paredes finas.
Desventajas:- Mayor coste.- Riesgo de menor homogeneidad del producto.- Mayor riesgo de degradación del producto final.- El proceso contamina el medio ambiente.
3. DESCRIBE Y GRÁFIQUE EL PROCESO DE MANUFACTURA DE MOLDEO DE PLÁSTICOS POR EXTRUSION. GRAFICAR LAS PARTES DE UNA MAQUINA EXTRUSORA. SUS APLICACIONES.
En el moldeo por extrusión se utiliza un transportador de tornillo helicoidal. El polímero es transportado desde la tolva, a través de la cámara de calentamiento, hasta la boca de descarga, en una corriente continua.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
A partir de gránulos sólidos, el polímero emerge de la matriz de extrusión en un estado blando. Como la abertura de la boca de la matriz tiene la forma del producto que se desea obtener, el proceso es continuo. Posteriormente se corta en la medida adecuada.
Los polímeros han logrado sustituir otros materiales como son madera, metales, fibras naturales, cerámicas y hasta piedras preciosas; el moldeo por inyección es un proceso ambientalmente más favorable comparado con la fabricación de papel, la tala de árboles o cromados. Ya que no contamina el ambiente de forma directa, no emite gases ni desechos acuosos, con bajos niveles de ruido.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
Rodillos calientes
Rodillos frios
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
4. EN QUE CONSISTE EL PROCESO DE MANUFACTURA DE PLÁSTICOS POR CALANDRADO. SUS APLICACIONES.
Consiste en hacer pasar el material plástico a través de unos rodillos que producen, mediante presión, láminas de plástico flexibles de diferente espesor. Estas láminas se utilizan para fabricar hules, impermeables o planchas de plástico de poco grosor.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
5. HACER UN MAPA CONCEPTUAL SOBRE PLASTICOS (OBTENCION, CLASIFICACIÓN Y FABRICACION)
6. DESCRIBE Y GRÁFIQUE EL PROCESO DE MANUFACTURA DE MOLDEO DE PLÁSTICOS POR INYECCIÓN. GRAFICAR LAS PARTES DE UNA MAQUINA DE INYECCIÓN. SUS APLICACIONES.
Un émbolo o pistón de inyección se mueve rápidamente hacia adelante y hacia atrás para empujar el plástico ablandado por el calor a través del espacio existente entre las paredes del cilindro y una pieza recalentada y situada en el centro de aquél.
Esta pieza central se emplea, dada la pequeña conductividad térmica de los plásticos, de forma que la superficie de calefacción del cilindro es grande y el espesor de la capa plástica calentada es pequeño.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
Bajo la acción combinada del calor y la presión ejercida por el pistón de inyección, el polímero es lo bastante fluido como para llegar al molde frío donde toma forma la pieza en cuestión.
El polímero estará lo suficiente fluido como para llenar el molde frío. Pasado un tiempo breve dentro del molde cerrado, el plástico solidifica, el molde se abre y la pieza es removida.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
7. DESCRIBE Y GRÁFIQUE EL PROCESO DE MANUFACTURA DE MOLDEO DE PLÁSTICOS ESTIRADO Y SOPLADO. GRAFICAR LAS PARTES DE UNA MAQUINA ESTIRADO Y SOPLADO. SUS APLICACIONES.
En este proceso (SBM StretchBlowMolding), el plástico es primero moldeado en una preforma a través de Inyección por Moldeo. Estas preformas se producen de una vez con la forma de los cuellos de las botellas (incluyendo su rosca).
Luego de enfriarse, son ubicadas dentro de la máquina de EBM (ExtrusionBlow Machine).En el proceso SBM, las preformas son calentadas (generalmente con calentadores infra-rojos) hasta llegar a una temperatura de transición a estado vidrioso, lo cual hace que el polímero se expanda orientando sus moléculas sobre las paredes del molde.
Después se sopla usando aire a alta presión dentro de las botellas que están dentro de un molde metálico para soplado.
Usualmente la preforma es estirada con un pistón que también entra en la botella y molde. El estirado de la preforma en algunos polímeros como el PET resulta en un endurecimiento de la resina, que permite que las botellas resistan a la deformación bajo la presión que ejercen las bebidas carbonatadas (aproximadamente de 60psi).
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
Las principales aplicaciones son botellas, tarros y otros contenedores. Botellas para bebidas carbonatadas.
8. DESCRIBE Y GRÁFIQUE EL PROCESO DE MANUFACTURA DE PLÁSTICOS POR ROTOMOLDEO. GRAFICAR LAS PARTES DE UNA MAQUINA DE ROTOMOLDEO. SUS APLICACIONES.
Básicamente se trata de moldear a temperatura el polímero que se introdujo en el molde en estado líquido o en polvo; para ello un molde metálico gira sobre dos ejes perpendiculares dentro de un horno a determinada temperatura, y durante un lapso de tiempo.
La conformación y solidificación del producto se produce de manera diferente si el material es polvo o líquido.
En el caso del polvo el material utilizado es normalmente polietileno, el cual al tomar temperatura dentro del molde comienza su fusión y producto del movimiento va copiando la forma del interior del molde, con la cual solidificará en la siguiente fase de enfriamiento.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
El material líquido, normalmente PVC y plástico, fluye a lo largo de las paredes del molde, tomando la forma de éste y solidifica cuando alcanza determinada temperatura, enfriándose a continuación.
El rotomoldeo o moldeo rotacional es un proceso de conformado de productos plásticos en el cual se introduce un polímero en estado líquido o polvo dentro de un molde y éste al girar en dos ejes perpendiculares entre sí, adapta el material a la superficie del molde creando piezas huecas. El proceso es el siguiente:
1. Se deposita el polímero*(polvo o líquido) dentro del molde, una vez hecho esto, se cierra el molde asegurando estanqueidad. (el molde deberá estar adaptado para posteriormente abrir y expulsar la pieza).
2. El molde ya cerrado es introducido en un horno a temperaturas entre 250-450º C (fundiendo o sinterizando el material), donde comienza a girar lentamente alrededor de dos ejes perpendiculares que pasan por el centro de gravedad de la pieza. El movimiento rotacional es el causante de que el polímero se adapte a las paredes internas del molde, cubriendo toda la superficie con una pared relativamente uniforme, quedando así la pieza hueca.
3. Posteriormente se enfría el molde y se extrae la pieza ya solidificada: Únicamente se introduce la cantidad necesaria para la realización de la pieza deseada, cantidad que debe ser previamente calculada según las dimensiones requeridas.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
Aplicaciones potenciales
Industria juguetera: muñecas, pelotas, vehículos de juguete, etc. Industria general y transporte: tanques, contenedores, etc. Ocio y recreo: barcas, kayaks, equipamiento para parques infantiles, etc. Mueble y jardinería: accesorios y piezas para jardinería, etc.
9. DESCRIBE Y GRÁFIQUE EL PROCESO DE MANUFACTURA DE MOLDEO DE GLOBOS DE PLÁSTICO, GRAFICAR LAS PARTES DE UNA MAQUINA DE MOLDEO DE GLOBOS. SUS APLICACIONES.
Primero se trabaja con las materias primas, se coloca tinta y látex en un tanque, este tendrá unos agitadores que hará que estos materiales se mezclen, esto distribuye el color y mantiene el látex activo para que no se congele.
Se rocían con agua caliente los moldes para limpiarlos, un dispositivo que gira sumerge los moldes en el tanque de látex, los moldes llevan una carga eléctrica que hace que el látex se adhiera a sus paredes.
Luego el dispositivo gira y coloca los moldes en posición vertical; Los globos son llevados hacia unos cepillos que pasaran por la boca de los globos estos harán que se enrollen en esa parte del globo, esto formara una boquilla que es por donde se inflaran estos.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
Los globos son llevados y sumergidos en agua caliente por 15 minutos, esto hará que el látex gane sus propiedades vulcanizadoras y los globos tomen mas forma.
Luego se retira los globos de los moldes y son llevados a una lavadora industrial donde se lavan y están listos para el empaquetamiento.
10. DESCRIBE Y GRAFIQUE EL PROCESO DE MANUFACTURA DE TUBOS DE PLÁSTICO. GRAFICAR LAS PARTES DE UNA MÁQUINA QUE PRODUCE TUBOS DE PLÁTICO.
Se coloca la materia prima en el dosificador maquinaria, esta pasa a través de unos calentadores y el polímero fundido (o en estado ahulado) es forzado a pasar a través de un Dado también llamado boquilla, por medio del empuje generado por la acción giratoria de un husillo (tornillo de Arquímedes) que gira concéntricamente en una cámara a temperaturas controladas llamada cañón, con una separación milimétrica entre ambos elementos. El material polimérico es alimentado por medio de una tolva en un extremo de la máquina y debido a la acción de empuje se funde, fluye y mezcla en el cañón y se obtiene un tubo de plástico o pvc.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
11. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE PLÁSTICOS TERMOESTABLES Y TERMOPLASTICOS. SUS APLICACIONES.
Ventajas:
Costo de termoformado es eficiente y muy eficaz para la producción en serie. Las piezas de plástico en función de su tamaño, forma y cantidad. Costos son mucho más bajos, y tiempos de mecanizado y la producción son
generalmente mucho más corto que otros procesos. La estructura así formada toma el aspecto macroscópico de una única molécula
gigantesca, cuya forma se fija permanentemente, debido a que la movilidad de las cadenas y los grados de libertad para rotación en los enlaces es prácticamente cero.
Altamente resistentes al desgaste. Inalterables a los agentes químicos (solventes, ácidos, etc.). Mucha demanda en el mercado. Se pueden fabricar todo tipo de piezas.
Desventajas: Contamina el medio ambiente. Es toxico para los operarios. Maquinarias caras.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
6.- CONCLUSIONES
El plástico es que es un material resistente, económico y con múltiples aplicaciones como bolsas, empaques. Además que es muy versátil y existen muchas clases de plástico, los cuales se escogen según lo que se necesite.
Una de las principales desventajas en los plásticos es que tarda mucho tiempo en desintegrarse y no se puede quemar porque daña la atmosfera. Al quemarse producen gases nocivos para la salud y capa de ozono. Son derivados del petróleo.
También se puede concluir que hoy en día se están creando plásticos que se hacen con polímeros naturales, como la yuca o la papa, los cuales disminuyen notablemente su tiempo degradación.
Se pueden salvar grandes cantidades de recursos naturales no renovables cuando en los procesos de producción se utilizan materiales "reciclados". Los recursos renovables, como los árboles, también pueden ser salvados. La utilización de productos reciclados disminuye el consumo de energía. Cuando se consuman menos combustibles fósiles, se generará menos CO2 y por lo tanto habrá menos lluvia ácida y se reducirá el efecto invernadero.
Algunos de los procesos de manufactura de plásticos se pueden usar para complementarse, de este modo el proceso de fabricación es más productivo.
Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables en que después de calentarse y moldearse éstos pueden recalentarse y formar otros objetos, ya que en el caso de los termoestables o termo duros, su forma después de enfriarse no cambia y este prefiere incendiarse.
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL MANUFACTURA
7.- BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFÍA
http://www.dipinnova.com/moldeo-rotacional-rotomoldeo-para-la-fabricacion-de-productos-plasticos-20070914150.html
http://www.textoscientificos.com/polimeros/moldeado
http://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico
http://tecnotic.wordpress.com/category/tecnologias-3%C2%BA-eso/tema-1-plasticos/
http://html.rincondelvago.com/plasticos-termoestables.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Moldeo_por_inyecci%C3%B3n#El_principio_del_moldeo
http://www.mater.upm.es/polimeros/Documentos/Cap6_5MoldeoInyeccion.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Plástico
“Formamos seres humanos en una cultura de paz”
