El moldeo por inyección es una de las tecnologías de producción más importantes de la industria moderna del plástico. Con el creciente énfasis en la protección del medio ambiente y la búsqueda de un mundo sostenible, se han popularizado los vasos desechables fabricados con materiales de PET (tereftalato de polietileno) y PLA (ácido poliláctico). Estos materiales no sólo tienen excelentes propiedades físicas, sino que también cumplen los requisitos medioambientales. ¿Dónde y cómo pueden utilizarse las máquinas de moldeo por inyección para producir vasos de PET y PLA? Este artículo explorará esta cuestión desde múltiples ángulos, incluidas las propiedades de los materiales, procesos de moldeo por inyecciónRequisitos de equipamiento y casos prácticos de aplicación.

Propiedades de los materiales PET y PLA

Material PET

El PET es un material termoplástico parcialmente cristalino que se utiliza en envases de fibras, alimentos y bebidas. El PET tiene las siguientes características:

Alta transparencia y brillo: El PET es muy transparente y brillante, por lo que resulta ideal para materiales de envasado transparentes.

Excelentes propiedades mecánicas: El PET tiene una gran resistencia a la tracción y es resistente, capaz de soportar la presión y los impactos sin sufrir daños significativos.

Resistencia química: El PET es resistente a la corrosión química, de ahí su nombre.

Reciclabilidad: El PET es altamente reciclable y cumple la normativa de conservación del medio ambiente.

Buena resistencia al calor: El PET tiene una gran resistencia al calor y no se ablanda ni se deforma a altas temperaturas, a diferencia del PVC. Esto lo hace adecuado para envases de alimentos que requieren esterilización a altas temperaturas.

Material PLA

El PLA es un material plástico respetuoso con el medio ambiente porque se fabrica a partir de recursos renovables como el maíz o la caña de azúcar. El PLA tiene las siguientes características:

Biodegradabilidad: El PLA puede biodegradarse en el entorno del compostaje industrial, por lo que resulta atractivo para el medio ambiente.

Buena transparencia: Al igual que el PET, el PLA también tiene una gran transparencia que puede utilizarse para productos de envasado transparentes, como producciones de película fina y envases flexibles.

Fácil procesamiento: Al ser una poliamida alifática, el PLA presenta excelentes características de transformación y puede procesarse mediante diferentes técnicas.

Baja estabilidad térmica: Por lo tanto, está restringido en varias áreas de aplicación, especialmente en áreas que implican altas temperaturas porque, a tales temperaturas, el PLA se ablanda y se degrada.

Seguridad en contacto con alimentos: El PLA es biodegradable y se produce a partir de recursos y materias primas renovables, y cumple la normativa sobre materiales en contacto con alimentos para su uso con alimentos y bebidas.

Proceso de moldeo por inyección

Principio de moldeo por inyección

El moldeo por inyección es el proceso de fabricar objetos introduciendo material fundido en un orificio y dejándolo enfriar y endurecer. Este proceso consiste en calentar el plástico, fundirlo, introducirlo en un orificio, aplastarlo, enfriarlo y extraerlo. Algunas de las piezas principales son el chorreador, el soporte, la máquina de hacer agujeros, el calentador y el controlador.

Parámetros de moldeo por inyección

Parámetros clave del proceso de moldeo por inyección incluyen:

Temperatura: La temperatura a la que se funde el plástico y la temperatura del molde son dos factores importantes que determinan la calidad del producto final.

Presión: La presión de inyección y la presión de mantenimiento determinan la cantidad de plástico que llena el molde.

La hora: El tiempo de inyección, el tiempo de mantenimiento y el tiempo de enfriamiento determinan las dimensiones y las propiedades mecánicas del producto.

Ventajas del moldeo por inyección

El moldeo por inyección presenta las siguientes ventajas:

Alta eficiencia de producción: Esta técnica de producción es perfecta para fabricar una gran cantidad de cosas realmente rápido utilizando máquinas de moldeo por inyección.

Alta precisión: Los moldes para el moldeo por inyección de plástico son superprecisos y geniales para hacer formas realmente complicadas.

Alto grado de automatización: Las máquinas actuales están muy automatizadas, por lo que no hay que hacer mucho, lo que significa que se pueden hacer muchas cosas iguales.

Versatilidad: Con el moldeo por inyección se puede fabricar casi cualquier cosa y se puede utilizar casi cualquier tipo de material.

Procesos de moldeo por inyección de PET y PLA

Moldeo por inyección de PET

Las consideraciones clave para el moldeo por inyección de PET incluyen:

Tratamiento de secado: El PET es un material sediento y no le gusta mojarse. Cuando el PET se moja, puede descomponerse y volverse menos útil. Por eso hay que secarlo. Después de hacer la muestra, hay que meterla en el horno durante 4-6 horas a 150 ℃.

Control de temperatura: El PET tiene una temperatura de reblandecimiento elevada, de unos 250-280°C, y la temperatura del molde debe controlarse dentro del intervalo de 80-120°C para conseguir un producto de mejor aspecto y precisión.

Control de la presión: Por lo tanto, el PET tiene una característica de baja fluidez y para conseguir esta fluidez se necesita una presión de inyección alta, en torno a 80-140MPa, e incluso la presión de mantenimiento es alta. Normalmente, este tiempo de mantenimiento debe ser de entre 10 y 20 segundos, dependiendo del grosor medio de la pared del producto.

Diseño del molde: Entre los posibles problemas que pueden surgir durante el moldeo de productos de PET se incluye la cristalización de los productos; por lo tanto, el sistema de refrigeración del molde debe estar diseñado para enfriar los productos de manera uniforme y rápida.

Consideraciones sobre el desmoldeo: Los productos de PET son bastante rígidos, por lo que hay que tener cuidado al desmoldarlos para no agrietarlos. En este caso, utilizar el brazo para desmoldarlos es una buena forma de hacerlo, además de ser más rápido y mejorar el producto.

Moldeo por inyección de PLA

Los puntos clave para el moldeo por inyección de PLA incluyen:

Tratamiento de secado: El PLA también es muy sensible a la humedad, por lo que es necesario secarlo antes de procesarlo hasta un contenido de humedad de 0,02%. Normalmente, el PLA se seca en un secador a 80℃ durante 2-4 horas.

Control de temperatura: El PLA, un tipo de polímero termoplástico, tiene un punto de fusión más bajo de 160-180℃. La temperatura del molde debe controlarse a 30-50℃.

Control de la presión: Las características de flujo, o la facilidad con la que fluye, son bastante buenas, ya que sólo necesita una presión de inyección baja, como 60- 100Mpa y presión de mantenimiento. Debe reducir la velocidad de inyección para eliminar el problema de la rotura de la masa fundida que se produce a alta velocidad de inyección.

Diseño del molde: Dado que los productos de PLA tienden a alabearse y deformarse, el diseño del molde debe permitir un enfriamiento uniforme en todo el molde para ayudar a reducir la tensión interna.

Consideraciones sobre el desmoldeo: Para reducir la complejidad, los productos de PLA se deforman fácilmente durante el desmoldeo, por lo que hay que tener cuidado al manipularlos. Para cualquier problema de adherencia, deben utilizarse revestimientos de molde de baja adherencia para minimizar la aparición de problemas.

Selección y configuración de máquinas de moldeo por inyección

Tipos de máquinas de moldeo por inyección

Estándar moldeo por inyección pueden utilizarse para el moldeo por inyección de PET y PLA, pero se necesitan configuraciones adecuadas en función de las características del material y los requisitos del producto. Los tipos comunes de máquinas de moldeo por inyección incluyen:

Máquinas de moldeo por inyección hidráulica: Tonelaje de fuerza de cierre Máquinas de moldeo por inyección convencionales capaces de procesar una amplia gama de plásticos. Este sistema hidráulico proporciona una importante presión de inyección y fuerza de cierre para plásticos PET y otros materiales de alta viscosidad.

Máquinas de moldeo por inyección totalmente eléctricas: Estas máquinas se consideran más precisas, perfectas para hacer cosas muy precisas y que tienen una gran demanda en el mercado. Esto se debe a que el sistema de control del servomotor de las máquinas todo-electro le da la capacidad de poner la velocidad inicial y la presión de inyección en un rango estrecho para un material como el PLA.

Máquinas de moldeo por inyección híbridas: Estas máquinas son una combinación de máquinas hidráulicas y eléctricas y son muy flexibles y eficientes energéticamente. Son una combinación de máquinas hidráulicas y eléctricas. Muchas de ellas pueden suministrar una alta presión de inyección y también son muy precisas y eficientes energéticamente, lo que convierte a las máquinas híbridas en la mejor opción.

Configuración de las máquinas de moldeo por inyección

Al producir vasos de PET y PLA, deben tenerse en cuenta las siguientes configuraciones:

Diseño de tornillo: El PET y el PLA tienen perfiles de fusión distintos, por lo que utilizan tornillos diferentes. Para procesar PET, es necesario utilizar un tornillo con una sección de compresión corta para obtener la mayor eficiencia de plastificación, mientras que para PLA se puede utilizar un perfil de tornillo de uso general, pero es necesario tener la geometría adecuada para minimizar el tiempo que pasa en la masa fundida y, por lo tanto, la cantidad de degradación.

Sistema de calefacción: Para evitar que la temperatura suba demasiado y la masa fundida se descomponga, hay que controlar muy bien la temperatura. Hay que mantener las baterías de calefacción y el control de temperatura en buen estado y calibrados para poder mantener el calor en las habitaciones.

Sistema de desmoldeo: Los moldes incluyen productos de PET y PLA que son débiles y deben manipularse con cuidado al desmoldarlos. Se describe la duración del proceso de moldeo y se puede diseñar un brazo robótico o un sistema de expulsión neumática para mejorar el desmoldeo.

Casos de aplicación práctica

Caso de producción de vasos de PET

Una empresa de bebidas utiliza el PET moldeo por inyección proceso para producir vasos transparentes para bebidas con el siguiente proceso:

Preparación de la materia prima: Utilizamos las mejores materias primas de PET y nos aseguramos de que los materiales tengan un contenido de humedad inferior a 0,005%.

Diseño del molde: Utilizamos moldes de alta precisión y los diseñamos con un buen sistema de refrigeración para asegurarnos de que el producto tenga un tamaño estable. Elegimos este material para moldes porque puede calentarse rápida y uniformemente gracias a su buena conductividad térmica.

Ajustes de parámetros de proceso: Debe moldearse a una temperatura de 260℃, mientras que el molde debe mantenerse a una temperatura de 100℃, siendo la presión de inyección de 120MPa, la presión de mantenimiento de 80MPa, el tiempo de inyección de 2 segundos, el tiempo de mantenimiento de 8 segundos, el tiempo de enfriamiento de 15 segundos.

Control del proceso de producción: Utiliza la automatización adaptativa para la fabricación. Esto significa que hay un sistema de control en línea que comprueba las dimensiones, el peso y la transparencia de cada taza que se fabrica para asegurarse de que cumple los requisitos de calidad.

Control de calidad: Un sistema de detección en línea controla las dimensiones, el peso y la transparencia del producto para garantizar que cada vaso cumple las normas de calidad. Se realizan muestreos periódicos para comprobar las propiedades mecánicas y la resistencia química del producto.

Maletín de producción de vasos de PLA

Una empresa de productos ecológicos utiliza el proceso de moldeo por inyección de PLA para producir vasos biodegradables desechables con el siguiente proceso:

Preparación de la materia prima: Utilizamos materias primas de PLA biodegradables y, a continuación, las secamos hasta alcanzar un nivel de pérdida de humedad en peso inferior a 0,02%.

Diseño del molde: Utilizamos una estructura simple del molde como el ciclo de moldeo y aumentar la eficiencia de la producción. Lo que nos diferencia de la competencia es el revestimiento de baja adherencia de la superficie del molde, para que haya poca adherencia de PLA.

Ajustes de parámetros de proceso: Temperatura de Fusión a 170℃, Temperatura de Moldeo a 40℃, Presión de Inyección a 80MPa, Presión de Mantenimiento a 60MPa, Tiempo de Inyección a 1. El Tiempo de Ciclo deseado para el producto elegido es de 5 segundos, el Tiempo de Mantenimiento es de 5 segundos, y el Tiempo de Enfriamiento es de 10 segundos.

Control del proceso de producción: Las máquinas de moldeo por inyección totalmente eléctricas están diseñadas y puestas a punto para lograr un control preciso de todos los movimientos consumiendo muy poca energía. Algunas de las cosas que hacen que la línea de producción sea más eficiente son el uso de sistemas de alimentación y desmoldeo que requieren una intervención humana mínima.

Control de calidad: El muestreo periódico garantiza que cada lote de productos cumple las normas de biodegradabilidad y propiedades mecánicas. Se realizan pruebas de biodegradabilidad y rendimiento mecánico para verificar la tasa de degradación del producto y su resistencia al uso.

Análisis del impacto económico y medioambiental

Análisis del beneficio económico

Utilización de materiales de PET y PLA para producción de moldeo por inyección de copas tiene los siguientes beneficios económicos:

Alta eficiencia de producción: El moldeo por inyección sigue siendo ventajoso por su eficacia y automatización, lo que lo hace más barato cuando se utiliza en aplicaciones en las que hay que fabricar muchos productos similares.

Coste del material: Mientras que el material básico de PLA tiene ventajas de coste en cuanto a sostenibilidad, el material triturado hace que el producto sea más deseable para países con normas medioambientales más estrictas para los productos que se venden dentro de sus fronteras.

Inversión en equipos: La inversión inicial en equipos es elevada, pero el coste puede recuperarse rápidamente a medida que aumentan la escala de producción y la eficiencia.

Análisis de impacto ambiental

Utilizar materiales de PET y PLA tiene importantes ventajas medioambientales:

Reciclabilidad del PET: La reciclabilidad del PET reduce la carga medioambiental tras su uso. El reciclaje y la reutilización pueden reducir el consumo de materiales vírgenes y la generación de residuos.

Biodegradabilidad del PLA: La biodegradabilidad del PLA permite que se descomponga en entornos naturales tras su eliminación, lo que reduce la contaminación por plásticos.

Consumo de energía: El uso de máquinas de moldeo por inyección totalmente eléctricas puede reducir el consumo de energía y las emisiones de carbono, lo que hace que la producción sea más respetuosa con el medio ambiente.

Conclusión

En conclusión, las características de las máquinas de moldeo por inyección demuestran que se pueden producir distintos tipos de vasos, como PET y PLA, mediante una configuración adecuada del equipo y un ajuste preciso de los parámetros para cada tipo de material. Los vasos de PET tienen una muy buena transmisión de la luz y unas perfecciones mecánicas ideales para el envasado de bebidas. Los vasos de PLA, sin embargo, cuestan más y son biodegradables y apropiados para aplicaciones de un solo uso para apoyar un proceso ecológico. Debido al desarrollo de la tecnología y a los cambios en las tendencias y requisitos de los clientes, los procesos de moldeo por inyección ocuparán una posición más destacada en la fabricación de productos de PET y PLA en el futuro.

Es posible que en el futuro, el nivel de cumplimiento de las normas medioambientales sea aún mayor, junto con el aumento de la concienciación de los consumidores por el medio ambiente, se demande en gran medida el uso de materiales biodegradables como el PLA. En la actualidad, los procesos de moldeo por inyección requieren mejoras para adaptarse a las diversas aplicaciones de los distintos materiales y productos, con el fin de garantizar la existencia de soluciones de proceso eficaces, eficientes, que ahorren energía y respeten el medio ambiente. Por otra parte, los fabricantes de moldeo por inyección siempre se han mantenido a la vanguardia en el intento de diseñar y producir máquinas más nuevas e inteligentes capaces de satisfacer la miríada de demandas del mercado en el mundo de los productos plásticos.

En este caso, la dirección tiene que hacer hincapié en introducir cambios continuos en el proceso, acceder a mejores equipos y herramientas de producción para mejorar la productividad total, aumentar la calidad de los productos y, al mismo tiempo, reducir el coste de producción y actuar como un revulsivo tanto para la economía como para la fisiología. Los consumidores y los fabricantes también se benefician enormemente porque las capacidades de las tecnologías de moldeo por inyección se han aplicado ampliamente en toda la línea de producción de vasos de PET y PLA, no sólo contribuyendo a la popularización de la fabricación ecológica, sino también proporcionando nuevas posibilidades para la evolución posterior y eficiente, de los recursos.