¿Para qué atemperar el molde de inyección?

Controlar con precisión la temperatura del molde durante el proceso de inyección es crucial para mantener la calidad del producto, reducir deformaciones y mantener condiciones estables durante diferentes ciclos de producción.

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Casi el 60% de los problemas asociados a inyección vienen de un inadecuado control de la temperatura de molde. Problemas dimensionales, de apariencia, marcas de hundimiento, problemas estéticos de brillo o demoras en el tiempo de ciclo, todos están asociados con un control pobre de la temperatura o de la refrigeración del molde.

El ajuste de la temperatura dependiendo de la resina

Cada resina o materia prima plástica tiene diferentes moléculas en su conformación, y por tanto diferentes propiedades como conductividad térmica o disipación de calor. La velocidad a al que transfieren el calor, por tanto, es diferente. Adicionalmente, algunas resinas que tienen altos pesos moleculares o moléculas complejas, como las resinas de ingeniería, requieren más tiempo que otras para acomodarse a las paredes del molde durante el llenado, y por tanto no les conviene enfriarse de manera súbita. Un enfriamiento repentino lleva a lo que llamamos un choque térmico, y esto genera tensiones residuales dentro del material, lo que puede generar que se fracture o limitar su capacidad de carga.

Tener diferentes temperaturas de molde para diferentes materiales le permite a los fabricantes ajustarse a las necesidades que cada material tiene. Optimizando la temperatura es posible mejorar condiciones de control en encogimiento y alabeo, controlar el comportamiento de flujo y mejorar la apariencia y brillo de los productos moldeados.

Entre más alta la temperatura del molde, más tiempo tienen los materiales plásticos de entrar y copiar la superficie del molde antes de solidificarse. Por tanto, se reducen las tensiones superficiales. En la tabla 1 se muestran temperaturas de molde recomendadas para diferentes tipos de resinas. 

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Caudal antes que temperatura

Es frecuente encontrar plantas obsesionadas con reducir la temperatura del agua en sus moldes de inyección. Hay empresas que trabajan con temperaturas de agua tan bajas como 5 u 8°C, requiriendo una enorme cantidad de potencia de sus unidades de refrigeración. Si bien es cierto que la transferencia de calor depende del gradiente de temperatura, y que por tanto entre más grande el salto entre la temperatura del fundido plástico y el molde más rápido se produce el enfriamiento, este beneficio es marginal si no se tiene un caudal en régimen turbulento.

En mi experiencia, ha sido posible mejorar más rápido la productividad en una planta incrementando el caudal del agua que se bombea dentro del molde que bajando la temperatura. Incluso en algunas ocasiones hemos podido trabajar con agua cercana a la temperatura ambiente sin sacrificar ciclo, mejorando el caudal y por tanto pasando de un régimen laminar de flujo a uno turbulento.

A veces, para calentar el molde de inyección existe la práctica de cerrar las llaves de agua. Esto es uno de los errores más grandes que se puede cometer. No solo se resta caudal, y por tanto se hace laminar el flujo al reducir los litros por minuto que pasan por los canales, sino que también se reduce el control que tenemos en el molde.

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Consistencia en las condiciones

En muchas plantas es frecuente utilizar un sistema de enfriamiento central del agua, como una torre de enfriamiento o un chiller. Sin embargo, es útil tener siempre como equipo de soporte un termorregulador, también llamado unidad de control de temperatura, que pueda controlar de manera independiente la temperatura en un molde, una mitad del molde o un grupo de circuitos dentro del molde.

Es importante recordar que cada uno de los circuitos del molde de inyección se puede atemperar de manera independiente. En ocasiones elevar la temperatura de una mitad del molde, por ejemplo, puede corregir deformaciones (una pieza inyectada siempre tiende a deformarse hacia el lado más caliente). O también puede utilizarse para lograr que el producto copie mejor un texturizado o un acabado espejo, y con esto se logre mejor brillo.

Usar un regulador de temperatura permite mantener las condiciones estables en el tiempo, y también en caudal. Es una herramienta que siempre debería existir en una planta de inyección.

Medir es tan importante como hacer

Las máquinas de moldeo por inyección cada vez tienen más sensores integrados. Sin embargo, esto no es cierto para los moldes. En muchas plantas el único sistema de medición disponible es la pantalla que indica la temperatura del agua en el chiller central, a varios metros de la máquina de inyección.

Es importante tener sensores para medir el caudal de cada línea de refrigeración dentro del molde, así como sensores de temperatura en la entrada y la salida del molde. También se recomienda contar con medidores que indiquen si el flujo está o no en régimen turbulento.

Control dinámico de temperatura

Una tecnología que existe hace muchos años en Europa, pero que aún no se ha empleado en América Latina, es la tecnología de atemperamiento dinámico del molde. Esta tecnología permite elevar de manera temporal la temperatura del molde durante el llenado a una temperatura cercana a la de transición vítrea (Tg) del material. Esto significa que el material llena en un estado totalmente fundido, sin solidificar durante la fase de llenado. Por lo tanto se logra que el producto llene sin formar líneas de unión, y también se logra alcanzar acabados de tipo “laca de piano”, muy apetecidas en la industria automotriz. Para lograr este control de temperatura es posible invertir en unidades externas de sistemas variotérmicos.

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¿Cómo ahorrar en el atemperamiento de moldes de inyección?

• Cuide que sus canales de refrigeración en los moldes estén lo más cerca posible a la cavidad; lo más cerca que pueden estar sin generar fractura es un diámetro de distancia. Por ejemplo, si su circuito mide 10 mm de diámetro, esta es la distancia mínima a la que pueden estar de la cavidad.
• Cuide que sus canales de refrigeración tengan un diámetro generoso. El estándar es de 8 a 10 mm de diámetro interno. Entre más pequeño el diámetro, mayor es la caída de presión y por tanto más energía se requiere para el bombeo de agua.
• La diferencia máxima en la temperatura del agua entre la entrada y la salida del molde es de 3°C. Si hay una diferencia mayor de temperatura es porque no hay suficiente caudal de agua.