Cómo colocar y enfriar correctamente las placas aislantes

La gestión de la energía térmica del molde a las placas es fundamental para producir piezas consistentes.

Temas relacionados:

A medida que el moldeo por inyección sigue evolucionando, las aplicaciones requieren cada vez más polímeros que cumplan con requisitos de alta temperatura y alto rendimiento. A menudo estos materiales requieren procesamiento a temperaturas superiores a los 315°C (600°F) y temperaturas de molde superiores a 100°C (212°F). Estos polímeros tienen numerosos requisitos especiales de procesamiento, tales como altas viscosidades de fusión, que requieren 25,000 a 40,000 psi para rellenar las piezas, requisitos de secado especiales y estrictos regímenes de enfriamiento.

Aquí, nos centraremos en cómo mantener el molde a la temperatura de procesamiento correcta, sin demasiada transferencia de calor a las placas de la máquina de moldeo. Si bien esto puede parecer un problema menor en el ámbito del formado de una pieza de plástico, tiene un impacto significativo en las tolerancias, la consistencia, la calidad y el rendimiento de la pieza.

En el procesamiento de polímeros con alta temperatura de fusión y de moldeo, es común ver que se desarrolla algún problema después de una hora o más de marcha de la producción. La mayoría de los procesadores entienden que con un molde funcionando a 175°C (~ 350°F) hay un problema de transferencia de calor a las placas. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre dos piezas de acero, más rápido será el índice de transferencia de calor.

Para mitigar esto, los moldeadores colocan muchas veces una plancha aislante entre la placa fija del molde y la placa. La plancha aislante ayuda pero todavía se mantiene una conductividad térmica (factor K) de 2.1 Btu/h/ft2/oF a 220°C (425°F). Aún hay transferencia de calor, pero tarda más tiempo. A veces las placas se calientan tanto que no puedes tocar o trabajar con el molde. Si entendemos que las placas se calientan y que rara vez tienen líneas de refrigeración, podemos empezar a ver cómo y por qué se desarrollan los problemas.

Esta es una corta lista de los problemas por el calentamiento de las placas: a medida que las placas se calientan comienzan a expandirse. Si el coeficiente de expansión térmica para el acero es ~1.1 x 10-5 in./in./oC, o ~6.6 x 10-6 in./in./oF, y tenemos una placa que tiene 3 pies de ancho, con un cambio de temperatura de 75°F a 275°F, tenemos aproximadamente una expansión de 0.0475-pulg (1.2 mm). Esto puede separar las barras guía, formando como una "Y", que probablemente presentará resistencia al cierre del molde. Esto funciona como una alarma de protección de molde en la máquina.

¿Ha visto una línea de partición limpia pero el molde no se cierra después de una hora o dos de producción en uno de sus moldes calientes? Cuando las placas se calientan cambian de tamaño y si se no expanden uniformemente, puede presentarse un desgaste de la línea partición, la placa misma y el molde, sin olvidar la barras guía.

También tiene que pensar cuánto tarda en alcanzar el equilibrio térmico para lograr la estabilidad del molde y del proceso. Se pierde mucho tiempo y dinero cuando cambia el proceso, y lo que fue en un momento un buen proceso ahora produce piezas de mala calidad.

El punto es que la transferencia de calor a las placas es un problema. ¿Hay una solución mejor que utilizar las placas de aislante?

John Klees, prestigioso diseñador de moldes, sugiere poner las placas aislantes entre el molde y la placa fija. Luego, perforar las placas fijas para el enfriamiento y dejar correr el agua a 65° C (150° F) a través de ellos para proteger la placa, el molde y la máquina (véase la ilustración).

Estos son algunos de los beneficios de este método:

• Eliminación de la transferencia con exceso de calor a las placas.

• Un menor tiempo de equilibrio térmico para moldes, placas y barras guía.

• Menor desgaste de la máquina y el molde.

• Las placas estarán calientes pero se pueden manejar sin quemarse las manos.

• Mucho menos tiempo de espera antes de poder eliminar y manejar el molde caliente.

• Se desperdician menos inyecciones al empezar antes de hacer piezas consistentes.

• Un proceso más estable.

• Menos desperdicio de una resina cara.

En resumen, para un procesamiento y piezas consistentes, es fundamental la gestión de la energía térmica del molde a las placas. En mi libro, cualquier molde que funcione a 80°C (180°F) necesita placas aislantes entre el molde y las placas fijas; y las placas fijas deben ser refrigeradas con agua. Además, se deben eliminar los controladores de temperatura del molde de aceite caliente y utilizar las versiones más seguras de agua a alta presión. Los costos justifican los beneficios. 

Selección del Editor

Lineamientos, no estrictos, para un proceso de moldeo estable

El moldeo por inyección no se trata de preparar hamburguesas. Aquí no hay recetas infalibles. Cada combinación resina/molde tiene sus propias singularidades, y encontrarlas es el reto.