La contracción es una propiedad crucial de los plásticos, que afecta directamente al moldeo de los productos. En molde de inyección de plástico y moldeo por inyección industrias, los diseñadores deben comprender la contracción, ya que influye en el diseño del molde.
Para los diseñadores de productos, aunque no fabriquen directamente artículos de plástico, comprender la contracción es vital. De lo contrario, sus diseños podrían causar problemas innecesarios durante la producción, especialmente con productos de paredes más gruesas.
Este artículo explora exhaustivamente la contracción del plástico, ofreciendo ideas tanto para los diseñadores de moldes como de productos.
¿Qué es la contracción del plástico?
La contracción del plástico se refiere a la disminución porcentual de las dimensiones desde el tamaño inicial, sin enfriar, hasta el tamaño enfriado, a temperatura ambiente. No sólo se debe a la expansión y contracción térmicas, sino que también está relacionada con diversos factores de moldeo, de ahí que se denomine contracción de moldeo.
Concretamente, la contracción puede calcularse mediante esta fórmula:
Contracción = (Tamaño original - Tamaño refrigerado) / Tamaño original × 100%
El grado de contracción del plástico depende de factores como el tipo de material, la composición, la absorción de humedad y la temperatura del molde. Por ejemplo, los plásticos cristalinos suelen presentar una mayor contracción que los plásticos amorfos.
El impacto de la contracción en las piezas
El encogimiento afecta a las piezas de múltiples maneras, incluyendo el rendimiento del producto, la apariencia y los costes de producción.
En primer lugar, disminuye la precisión dimensional de la pieza. Unas tasas de contracción mal controladas pueden desviar las dimensiones de la pieza de las especificaciones de diseño, afectando a la precisión del montaje y al rendimiento del ajuste. En la industria del automóvil, por ejemplo, la contracción puede dificultar el buen funcionamiento de componentes como puertas y ventanas, lo que repercute en el rendimiento y la seguridad general del vehículo.
En segundo lugar, influye en la calidad del aspecto de la pieza. Como las piezas de plástico suelen tener superficies lisas, la contracción puede causar irregularidades en la superficie, disminuyendo la estética y la textura del producto. Esto no sólo afecta a las decisiones de compra de los consumidores, sino que también empaña la imagen de marca de una empresa.
Además, la contracción aumenta los costes de producción. Para controlar las tasas de contracción, las empresas de moldeo por inyección deben tomar diversas medidas, como ajustar los diseños de los moldes y optimizar los procesos de moldeo por inyección. Estas medidas requieren importantes recursos humanos y materiales, lo que incrementa los costes de producción. Además, debido a la menor precisión dimensional de las piezas, las empresas pueden necesitar un procesamiento secundario o reparaciones, lo que incrementa aún más los costes de producción y de tiempo.
Por qué los diseñadores de productos deben conocer la contracción del moldeo por inyección
Aunque las fábricas de moldeo por inyección resuelven los problemas de encogimiento durante la producción, los diseñadores de productos siguen necesitando adquirir conocimientos relacionados con el encogimiento. He aquí por qué:
Optimización de los diseños: Comprender la contracción permite a los diseñadores anticiparse a los cambios de tamaño durante la producción, optimizando los diseños para obtener resultados precisos y consistentes.
Selección del material: Los distintos plásticos presentan diferentes niveles de contracción durante el moldeo. El conocimiento de la contracción ayuda a seleccionar los materiales adecuados en función de los requisitos de diseño.
Proceso de diseño iterativo: Anticipar y abordar los problemas de merma con antelación acorta los ciclos de desarrollo, lo que acelera el lanzamiento de los productos.
Rentabilidad: Minimizar los problemas relacionados con la contracción reduce los residuos, las repeticiones y los retrasos, mejorando la rentabilidad de los procesos de producción. Los diseñadores conscientes de las mermas pueden crear productos económicamente viables.
Factores que influyen en la contracción del moldeo por inyección
Los índices de contracción varían entre los plásticos debido a factores como el grosor, los procesos de moldeo y las condiciones ambientales. Para los diseñadores de productos, es crucial tenerlo en cuenta:
- Las paredes más gruesas provocan tiempos de enfriamiento más largos y una mayor contracción.
- Características como los refuerzos y los grabados resisten a la contracción, lo que se traduce en menores índices de contracción en estas zonas.
Para los diseñadores de moldes, debe prestarse atención a cómo afecta la contracción del plástico, principalmente en:
Factor de procesos de moldeo
- Una temperatura de moldeo constante reduce la contracción.
- El aumento de la presión de inyección disminuye la contracción.
- Una mayor temperatura de fusión reduce la contracción.
- Una mayor temperatura del molde aumenta la contracción.
- La presión prolongada mantiene la reducción de la contracción.
- Un mayor tiempo de enfriamiento dentro del molde disminuye la contracción.
- Las altas velocidades de inyección aumentan ligeramente la contracción.
- La contracción inicial es grande, estabilizándose al cabo de dos días aproximadamente.
Factor de estructura plástica
- Las piezas de paredes gruesas presentan mayores índices de contracción.
- Piezas con insertos tienen tasas de contracción más bajas.
- Las formas complejas tienen tasas de contracción menores.
- La contracción suele ser menor en la dirección del flujo.
- Las piezas alargadas muestran una menor contracción a lo largo de su longitud.
- La contracción a lo largo es menor que la del grosor.
Factor de estructura del molde
- Un mayor tamaño de la compuerta reduce la contracción.
- Las piezas más alejadas de la puerta tienen una contracción menor.
- Las partes restringidas del molde muestran menos contracción.
Factor de propiedades plásticas
- Los plásticos cristalinos presentan una mayor contracción que los amorfos.
- Los plásticos con buena fluidez tienen una contracción de moldeo menor.
- La adición de cargas a los plásticos reduce significativamente la contracción.
- Diferentes lotes del mismo plástico presentan tasas de contracción variables.
Diversos materiales presentan una contracción diferente en el moldeo por inyección
Debido a la multitud de factores que influyen en los índices de contracción de los plásticos, los valores presentan un rango de fluctuación considerable. Por ejemplo, el índice de contracción del ABS que puede encontrar en Internet puede ser aproximadamente de 0,4% a 0,7%. Para proporcionar un rango más preciso, FirstMold ha recopilado varias tablas detalladas de índices de contracción del plástico.
Contracción del plástico PA6:
| Material y descripción | Contracción del moldeado (%) | Observaciones |
|---|---|---|
| 15% PA6 reforzada con fibra de vidrio | 0.5-0.8 | PA6G15 |
| 20% PA6 reforzada con fibra de vidrio | 0.4-0.6 | PA6G20 |
| 30% PA6 reforzada con fibra de vidrio | 0.3-0.5 | PA6G30 |
| 40% PA6 reforzada con fibra de vidrio | 0.1-0.3 | PA6G40 |
| 50% PA6 reforzada con fibra de vidrio | 0.1-0.3 | PA6G50 |
| 25% PA6 ignífuga reforzada con fibra de vidrio | 0.2-0.4 | Z-PA6G25 |
| 30% PA6 ignífuga reforzada con fibra de vidrio | 0.2-0.4 | Z-PA6G30 |
| 30% PA6 ignífuga sin halógenos reforzada con fibra de vidrio | 0.2-0.4 | Z-PA6G30 |
| PA6 retardante de llama sin halógenos | 0.8-1.2 | Z-PA6 |
| 30% PA6 retardante de llama sin halógenos con relleno mineral | 0.5-0.8 | Z-PA6M30 |
| 30% Microesferas de vidrio rellenas de PA6 | 0.8-1.2 | PA6M30 |
| 30% Compuesto mineral de fibra de vidrio relleno de PA6 | 0.3-0.5 | PA6M30 |
| 40% Compuesto mineral de fibra de vidrio relleno de PA6 | 0.2-0.5 | PA6M40 |
| 30% PA6 con relleno mineral | 0.6-0.9 | PA6M30 |
| 40% PA6 con relleno mineral | 0.4-0.7 | PA6M40 |
| Grado de inyección general PA6 | 1.4-1.8 | PA6 |
| Creación rápida de prototipos PA6 | 1.2-1.6 | PA6 |
| PA6 templada general | 1.0-1.5 | PA6 |
| PA6 de dureza media | 0.9-1.3 | PA6 |
| PA6 superduro | 0.9-1.3 | PA6 |
| PA6 rellena de MoS2 resistente al desgaste | 1.0-1.4 | PA6 |
Contracción del plástico PA6:
| Material y descripción | Contracción del moldeado (%) | Observaciones |
|---|---|---|
| 15% PA66 reforzada con fibra de vidrio | 0.6-0.9 | PA66G15 |
| 20% PA66 reforzada con fibra de vidrio | 0.5-0.8 | PA66G20 |
| 25% Aceite resistente al calor reforzado con fibra de vidrio PA66 | 0.4-0.7 | PA66G25 |
| 30% PA66 reforzada con fibra de vidrio | 0.4-0.7 | PA66G30 |
| 30% PA66 reforzada con fibra de vidrio resistente a la hidrólisis | 0.3-0.6 | PA66G30 |
| 40% PA66 reforzada con fibra de vidrio | 0.2-0.5 | PA66G40 |
| 50% PA66 reforzada con fibra de vidrio | 0.1-0.3 | PA66G50 |
| 25% PA66 ignífuga reforzada con fibra de vidrio | 0.2-0.4 | Z-PA66G25 |
| 30% PA66 ignífuga reforzada con fibra de vidrio | 0.2-0.4 | Z-PA66G30 |
| 30% PA66 retardante de llama sin halógenos con relleno mineral | 0.2-0.4 | PA66M30 |
| PA66 retardante de llama sin halógenos | 0.8-1.2 | Z-PA66 |
| 30% PA66 retardante de llama sin halógenos con relleno mineral | 0.4-0.7 | Z-PA66M30 |
| 30% Microesferas de vidrio rellenas de PA66 | 0.8-1.2 | PA66M30 |
| 30% Compuesto mineral de fibra de vidrio relleno de PA66 | 0.2-0.5 | PA66M30 |
| 30% PA66 con relleno mineral | 0.6-0.9 | PA66M30 |
| 40% PA66 con relleno mineral | 0.4-0.7 | PA66M40 |
| Grado de inyección general PA66 | 1.5-1.8 | PA66 |
| Creación rápida de prototipos PA66 | 1.5-1.8 | PA66 |
| PA66 templada general | 1.2-1.7 | PA66 |
| PA66 de dureza media | 1.2-1.6 | PA66 |
| PA66 superduro | 1.2-1.6 | PA66 |
| PA66 rellena de MoS2 resistente al desgaste | 1.2-1.6 | PA66 |
Encogimiento de plástico PP:
| Material y descripción | Contracción del moldeado (%) | Observaciones |
|---|---|---|
| 20% PP relleno de talco | 1.0-1.5 | PPM20 |
| 30% PP relleno de talco | 0.8-1.2 | PPM30 |
| 40% PP relleno de talco | 0.8-1.0 | PPM40 |
| 20% PP endurecido relleno de talco | 1.0-1.2 | PPM20 |
| 20% PP relleno de carbonato cálcico | 1.2-1.6 | PPM20 |
| 10% PP reforzado con fibra de vidrio | 0.7-1.0 | PPG10 |
| 20% PP reforzado con fibra de vidrio | 0.5-0.8 | PPG20 |
| 30% PP reforzado con fibra de vidrio | 0.4-0.7 | PPG30 |
| 20% PP relleno de microesferas de vidrio | 1.2-1.6 | PPM20 |
| 30% PP relleno de microesferas de vidrio | 1.0-1.2 | PPM20 |
| PP ignífugo bromado | 1.5-1.8 | PP |
| PP ignífugo sin halógenos | 1.3-1.6 | PP |
| PP de alto caudal y alto impacto | 1.5-2.0 | PP |
| PP endurecido general | 1.5-2.0 | PP |
| PP de dureza media | 1.4-1.9 | PP |
| PP superduro | 1.3-1.8 | PP |
| Resistente al envejecimiento por calor PP1 | 1.5-2.0 | PP1 |
| PP2 resistente al envejecimiento por calor | 1.5-2.0 | PP2 |
| PP3 resistente al envejecimiento por calor | 1.5-2.0 | PP3 |
| Resistencia al impacto Resistencia a la intemperie PP4 | 1.5-2.0 | PP4 |
| Alta resistencia a la intemperie PP5 | 1.5-1.8 | PP5 |
| 20% PP6 relleno de talco | 1.0-1.2 | PP6 |
| 30% PP7 relleno de talco | 0.9-1.1 | PP7 |
| 40% PP8 relleno de talco | 0.8-1.0 | PP8 |
Contracción del plástico PC:
| Material y descripción | Contracción del moldeado (%) | Observaciones |
|---|---|---|
| 10% PC reforzado con fibra de vidrio | 0.3-0.5 | PCG10 |
| 20% PC reforzado con fibra de vidrio | 0.3-0.5 | PCG20 |
| 25% PC reforzado con fibra de vidrio | 0.2-0.4 | PCG25 |
| 30% PC reforzado con fibra de vidrio | 0.2-0.4 | PCG30 |
| 20% PC ignífugo reforzado con fibra de vidrio | 0.2-0.4 | Z-PCG20 |
| 25% PC ignífugo reforzado con fibra de vidrio | 0.2-0.4 | Z-PCG25 |
| 30% PC ignífugo reforzado con fibra de vidrio | 0.2-0.4 | Z-PCG30 |
| 20% PC ignífugo sin halógenos reforzado con fibra de vidrio | 0.2-0.4 | Z-PCG20 |
| 30% PC ignífugo sin halógenos reforzado con fibra de vidrio | 0.1-0.3 | Z-PCG30 |
| 20% PC relleno de microesferas de vidrio | 0.3-0.6 | PCM20 |
Contracción de plástico PC/ABS:
| Material y descripción | Contracción del moldeado (%) | Observaciones |
|---|---|---|
| 20% PC/ABS reforzado con fibra de vidrio | 0.2-0.4 | PC/ABSG20 |
| Ignífugo bromado PC/ABS | 0.3-0.6 | Z-PC/ABS |
| PC/ABS ignífugo sin halógenos | 0.4-0.7 | Z-PC/ABS |
| PC/ABS resistente a la intemperie | 0.4-0.7 | PC/ABS |
| 35% PC | 0.4-0.6 | PC/ABS |
| 65% PC | 0.4-0.7 | PC/ABS |
| 85% PC | 0.4-0.7 | PC/ABS |
Contracción del plástico PC/PBT:
| Material y descripción | Contracción del moldeado (%) | Observaciones |
|---|---|---|
| 10% PC/PBT reforzado con fibra de vidrio | 0.5-0.8 | PC/PBTG10 |
| 20% PC/PBT reforzado con fibra de vidrio | 0.4-0.6 | PC/PBTG20 |
| 30% PC/PBT reforzado con fibra de vidrio | 0.3-0.5 | PC/PBTG30 |
| 30% Ignífugo reforzado con fibra de vidrio PC/PBT de alta resistencia al calor | 0.3-0.5 | Z-PC/PBTG30 |
| PC/PBT de alto impacto y resistente al calor | 0.6-1.0 | PC/PBT |
Plástico ABS Encogimiento:
He aquí la tabla basada en la información facilitada:
| Material y descripción | Contracción del moldeado (%) | Observaciones |
|---|---|---|
| ABS reforzado con fibra de vidrio 20% | 0.2-0.4 | ABSG20 |
| 25% ABS reforzado con fibra de vidrio | 0.2-0.4 | ABSG25 |
| 30% ABS reforzado con fibra de vidrio | 0.1-0.3 | ABSG30 |
| ABS ignífugo reforzado con fibra de vidrio 20% | 0.1-0.3 | Z-ABSG20 |
| ABS de grado general ignífugo | 0.4-0.7 | Z-ABS |
| ABS de grado de inyección general | 0.4-0.7 | ABS |
| ABS de grado resistente a la intemperie | 0.4-0.7 | ABS |
¿Cómo evitar las fluctuaciones en la contracción del plástico?
Medidas a adoptar
Conseguir el equilibrio entre flujo y compuerta
Como menciona el título, las tasas de contracción varían debido a los cambios de presión de la resina. En el caso de los moldes de una sola cavidad con varias compuertas o de los moldes de varias cavidades, es esencial un equilibrado adecuado de las compuertas. El equilibrado de las compuertas es necesario para que el flujo de resina sea uniforme, lo que depende de la resistencia al flujo dentro del canal. De ahí que sea preferible lograr el equilibrio del canal antes que el de las compuertas.
Disposición de la cavidad del molde
Para facilitar la configuración de las condiciones de moldeo, debe prestarse atención a la disposición de la cavidad del molde. Dado que la resina fundida transporta el calor al interior del molde, en las disposiciones típicas de las cavidades, la distribución de la temperatura del molde forma círculos concéntricos centrados alrededor de la compuerta. Por lo tanto, al seleccionar la disposición de las cavidades en moldes con varias cavidades, es importante garantizar tanto un equilibrio fácil de los canales como una disposición concéntrica centrada alrededor de la compuerta.
Prevención de la deformación del moldeado
La deformación del moldeado se produce debido a una contracción desigual que provoca tensiones internas. Para evitar la contracción desigual, especialmente en casos como los productos circulares con agujeros en el centro del engranaje, debe colocarse una compuerta en el centro. Sin embargo, cuando hay una diferencia significativa en las tasas de contracción entre la dirección de flujo de la resina y la dirección perpendicular, surge la desventaja de formar una elipse.
Para una mayor precisión de redondez, es necesario instalar compuertas de 3 ó 6 puntos. Sin embargo, es crucial asegurar el correcto equilibrado de cada compuerta. Cuando se utilizan compuertas laterales, una compuerta de 3 puntos puede agrandar el diámetro interior de los productos cilíndricos. En situaciones en las que no se permiten marcas de compuerta en la superficie y las caras de los extremos, es aconsejable minimizar el uso de compuertas multipunto laterales internas, que pueden dar resultados favorables.
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