Densidad aparente en plásticos: cálculo y aplicaciones

En el moldeo por inyección es necesario conocer tres tipos de densidades relacionadas con el material plástico: densidad aparente, densidad sólida y densidad de fundido. Este artículo, dividido en dos partes, tratará sobre cada una de ellas y proporcionará una forma sencilla de calcular estas densidades.

En una definición básica, la densidad se cuantifica como la proximidad entre las moléculas del material. Cuanto más juntas estén, más moléculas habrá en un volumen determinado, es decir, su densidad será mayor. La unidad de medida es el peso por unidad de volumen, que se analiza más adelante.

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¿Qué es la densidad aparente en plásticos de ingeniería?

Figura 1. El peso total varía según el tamaño de los pellets.

Fuente: FimmTech

La resina suele suministrarse en forma de pellets por parte del proveedor del material. Estos pellets pueden tener diferentes formas, desde pequeñas esferas hasta esferas aplanadas, pasando por extruidos cortados que forman pequeños cilindros. Cuanto más grandes sean los gránulos, más espacio vacío habrá entre ellos y generará una diferencia en el peso total del plástico en un volumen determinado. Por ejemplo, consideremos el mismo grado de ABS suministrado en gránulos de menor y mayor tamaño, como se muestra en la figura 1.

El peso total será mayor con los pellets más pequeños que con los más grandes. Tenga en cuenta que esto es cierto con los tamaños de pellets utilizados en moldeo por inyección, por extrusión, por soplado y procesos similares, pero no debe usarse para materiales suministrados en otra forma.

La densidad aparente se define como la cantidad de materia prima presente en un volumen determinado y suele medirse en libras por pie cúbico (lb/cu ft) o kilogramos por litro (kg/l). La razón de estas unidades quedará clara tras una explicación de por qué es necesaria la densidad aparente.

La densidad aparente también se expresa en gramos por centímetro cúbico (g/cc), pero a menudo puede resultar confusa y no es muy exacta cuando se utiliza en los cálculos (número de dígitos necesarios después del decimal). El método para calcular la densidad aparente es muy sencillo.

• Tome un recipiente, como un cubo, y calcule su volumen interior.
• Tome el peso del recipiente.
• Llene el recipiente con pellets del plástico deseado y tome el peso de nuevo.
• Calcule el peso del plástico restando el peso del recipiente vacío del peso del recipiente lleno.
• Divida el peso del plástico entre el volumen del recipiente para obtener el valor de la densidad aparente, de modo que Densidad aparente = Peso del plástico / Volumen del recipiente.

Figura 2. El peso total del plástico varía según el tamaño de los pellets.

Fuente: FimmTech.

Como ejemplo, en la figura 2, un cubo con un diámetro de 11.5 pulgadas se llenó con pellets de acrílico hasta una altura de 12.5 pulgadas. Utilizando la fórmula:

V = 0.785 ×X D × H

donde D es el diámetro interior del cubo y H es la altura interior del cubo. El volumen del cubo lleno es de 1297.7 pulgadas cúbicas o 0.75 pies cúbicos. Después de restar el peso del cubo del peso del cubo lleno de plástico, se calculó que el peso del plástico era de 27.27 libras. Según el cálculo anterior, la densidad aparente de estos pellets es de 36.4 lb/pie cúbico.

Influencia del tamaño y forma de los pellets en la densidad aparente

El tamaño y la forma de los pellets desempeñan un papel importante en la densidad aparente. No existe correlación entre la densidad aparente y la densidad sólida del material. (Hablaremos de la densidad sólida en la siguiente parte de esta serie de dos artículos). El valor de la densidad aparente es un número importante para tener en cuenta a la hora de dimensionar tolvas, tolvas de secado y silos de almacenamiento.

Cada resina higroscópica tiene un tiempo de secado mínimo y máximo recomendado. Con base en el rendimiento requerido por hora, se necesitará un cálculo para tener un tamaño (volumen) mínimo y máximo del secador. Para el cálculo se debe utilizar la densidad aparente. Los fabricantes de secadores dimensionan sus equipos en función de la densidad aparente.

Los gaylords tienen tamaños estándar y un fabricante de material necesita saber cuántos gaylords tendrá que enviarle a un cliente para entregar una determinada cantidad de material. Si el cliente hace un pedido de 1,000 libras, cuanto menor sea la densidad aparente, mayor será el número de gaylords necesarios, y viceversa. Los costos de transporte podrían verse afectados, al igual que el espacio de almacenamiento necesario en la bodega.

El tamaño de los pellets es muy importante, no solo en el transporte de la resina a través de los conductos de transporte, sino en la alimentación en la máquina y en la zona de alimentación del husillo. Pensemos en las máquinas de microinyección, en donde los diámetros de los tornillos pueden llegar a ser tan pequeños como de 15 mm.

Los pellets deben caer en la sección de alimentación por gravedad para luego ser transportados. Un pellet de mayor tamaño puede no caer correctamente en la sección de alimentación y provocar bloqueos o problemas en el proceso. En la segunda parte de esta serie hablaremos de la densidad sólida y de la densidad de fundido.