Análisis del proceso de moldeo por inyección de plástico PET

El moldeo por inyección de plástico PET es uno de los procesos clave en la fabricación de plásticos. En el caso de las botellas de PET, la mayoría de los fabricantes de envases optan por el moldeo por soplado; sin embargo, el moldeo por inyección presenta ventajas de procesamiento destacadas. Al llevar a cabo el moldeo por inyección de PET, los técnicos deben tener en cuenta numerosos factores, como se detalla a continuación.

Introducción al plástico PET: Químicamente, el PET se conoce como tereftalato de polietileno, también denominado poliéster. En la actualidad, la mayoría de los clientes utiliza GF‑PET, que se emplea principalmente para preformas de botellas.

El PET presenta un comportamiento reológico favorable en estado fundido, siendo la presión el factor que influye en mayor medida sobre la viscosidad que la temperatura. En consecuencia, la presión se emplea principalmente para ajustar las características de flujo del fundido.

Propiedades físicas y químicas del PET: La temperatura de transición vítrea del PET es de aproximadamente 165 °C, y su rango de temperatura de cristalización se sitúa entre 120 y 220 °C. El PET presenta una fuerte higroscopicidad a temperaturas elevadas. En los materiales de PET reforzados con fibra de vidrio, la deformación por flexión puede producirse con facilidad bajo condiciones de alta temperatura.

“La cristalinidad puede aumentarse mediante la adición de promotores de cristalización. Las piezas procesadas de PET transparente presentan brillo y una temperatura de deformación térmica más elevada. Se pueden incorporar aditivos especiales, como la mica, al PET para minimizar la deformación por torsión. Asimismo, el uso de resinas de PET sin carga a temperaturas de molde elevadas también permite obtener productos transparentes.”

Proceso de moldeo por inyección: El moldeo por inyección se utiliza principalmente para mejorar el moldeo del PET. Por lo general, se emplea una máquina de moldeo por inyección de tipo tornillo. El tornillo debe someterse, en la mayoría de los casos, a un tratamiento de endurecimiento para evitar el desgaste tras un uso prolongado. La longitud de la boquilla de la máquina de moldeo por inyección debe ser lo más corta posible, manteniendo su diámetro en aproximadamente 3 mm.

El punto de fusión del PET mejorado alcanza hasta 260 °C. Para evitar el taponamiento de la boquilla, se debe instalar un calentador de mayor potencia. Además, el orificio de la boquilla se mecaniza con una forma cónica invertida, como se muestra en la Figura 1, lo que facilita la eliminación del material fundido del canal de alimentación y de la boquilla.

Máquina de moldeo por inyección: El moldeo por inyección se utiliza principalmente para optimizar el moldeo del PET. En general, el PET solo puede procesarse con máquinas de moldeo por inyección de tipo tornillo.

Utiliza un tornillo de fijación con un collar no giratorio en la cabeza, que presenta una superficie dura y una excelente resistencia al desgaste. La relación longitud‑diámetro no es L/D = (15–20):1; la relación de compresión es de aproximadamente 3:1.

Los materiales con una relación L/D excesivamente alta permanecen en el cilindro durante demasiado tiempo, lo que provoca un sobrecalentamiento y una degradación que pueden comprometer el rendimiento del producto. Si la relación de compresión es demasiado baja, la generación de calor por cizallamiento resulta insuficiente, lo que conduce a una mala plastificación y a una calidad inferior de las piezas. Por el contrario, una rotura excesiva de las fibras de vidrio puede reducir las propiedades mecánicas. Al procesar PET reforzado con fibra de vidrio, se produce un desgaste severo en la superficie interna del cilindro; por ello, el cilindro debe fabricarse con un material resistente al desgaste o revestirse con dicho material.

La boquilla debe ser corta, con la pared interna pulida y el orificio lo más grande posible. Se recomienda utilizar una boquilla con válvula accionada hidráulicamente. La boquilla debe estar provista de aislamiento y de dispositivos de control de temperatura para evitar la formación de hielo y la obstrucción; sin embargo, la temperatura de la boquilla no debe ser demasiado alta, ya que ello podría provocar goteo. Antes de iniciar el moldeo, el cilindro debe purgarse con material de polipropileno a baja presión.

Principales condiciones de moldeo por inyección para PET:

1. Temperatura del cilindro. El PET presenta un rango de temperatura de procesamiento relativamente estrecho, y el nivel de temperatura influye directamente en el rendimiento de la pieza. Si la temperatura es demasiado baja, la plastificación resulta insuficiente, lo que ocasiona defectos como marcas de hundimiento y falta de material; por el contrario, una temperatura excesiva puede provocar rebabas, goteo en la boquilla, oscurecimiento del color, reducción de la resistencia mecánica e incluso degradación. Por lo general, la temperatura del cilindro se mantiene entre 240 y 280 °C; para el PET reforzado con fibra de vidrio, la temperatura del cilindro oscila entre 250 y 290 °C, con un máximo de 300 °C. La temperatura de la boquilla suele ser 10 a 20 °C inferior a la del cilindro.

2. Temperatura del molde. La temperatura del molde afecta directamente la velocidad de enfriamiento y el grado de cristalinidad del material fundido. Diferentes grados de cristalinidad se traducen en propiedades distintas de la pieza moldeada. Por lo general, la temperatura del molde se mantiene en un rango de 100 a 140 °C. Para el moldeo de piezas de paredes finas, se prefiere una temperatura más baja; para piezas de paredes gruesas, puede emplearse una temperatura más alta.

3. Presión de inyección. El PET fundido presenta una buena fluidez y es fácil de moldear. Por lo general, se emplean presiones de inyección medias, típicamente entre 80 y 140 MPa. En el caso del PET reforzado con fibra de vidrio, la presión de inyección oscila entre 90 y 150 MPa. La selección de la presión de inyección debe tener en cuenta la viscosidad, el tipo y la cantidad de PET.