Inyección asistida por gas y reducción de materiales en proyecto que utiliza WPC

La creciente demanda de materiales plásticos para todo tipo de productos genera una gran cantidad de residuos plásticos que en muchas ocasiones exceden la capacidad de los vertederos. A veces no es factible la separación en origen de plásticos para valorizar estos residuos a través del reciclado mecánico y emplear el plástico en otras aplicaciones. Además las exigencias cada vez más altas de las piezas inyectadas hacen que sea una práctica muy común el uso de piezas complejas constituidas por varios materiales, lo cual hace imposible la separación de materiales para el reciclado.

Además, debido al incremento en precio en las resinas convencionales hace unos años, de entre el 30 y 80% y a la competencia directa de los mercados asiáticos, muchas empresas se inclinan por buscar alternativas. La sociedad en general, y en particular la industria plástica, tiene actualmente una peligrosa dependencia del petróleo. Es por esto que se hace imperativo desarrollar alternativas a los materiales convencionales.

Una de las medidas propuestas para disminuir la generación de residuos plásticos es la tecnología de inyección asistida por gas. Mediante esta técnica se consiguen piezas con una menor cantidad de material plástico, manteniendo las prestaciones suficientes para su uso final.

Por otra parte, el uso de los WPC aportará al producto final una reducción del coste, debido al empleo de una menor cantidad de resinas convencionales y al menor coste de las fibras de madera. A su vez, el uso de estos materiales dará lugar a acabados superficiales similares a la madera, lo que aportará una mejora estética al producto final.

Debido a la nueva tendencia del mercado, para poder competir dentro del mismo, se tiene que ofrecer un “valor añadido” distintivo a los productos; el uso de materiales termoplásticos compuestos con materiales procedentes de fuentes renovables junto con la tecnología de inyección asistida por gas. En este proyecto se han ensayado diferentes mezclas de WPC.

En el desarrollo de este proyecto se han tenido en cuenta varias innovaciones principales:

* Empleo de materiales termoplásticos convencionales (principalmente PP) junto con fibras de madera (WPC). Este tipo de materiales proporcionan al producto final una mejora estética.

* Emplear la tecnología de inyección asistida por gas, disminuye la cantidad de residuos generados. Actualmente para reciclar los materiales termoplásticos convencionales tienen que pasar por la recuperación, la reutilización y el reciclaje. Esto es un problema logístico que no permite una recogida y reutilización total de todos los materiales termoplásticos convencionales puestos en el mercado.

* Mantener la inyectabilidad de los materiales tradicionales actuales con los WPC.

El proceso de inyección asistida por gas empleado en el proyecto se denomina “Inyección gas a 2 tiempos”. En la figura 1 se muestra una comparativa entre el proceso de inyección convencional y el proceso de inyección asistida por gas. Como se puede observar, el principal objetivo de esta tecnología es la reducción de material empleado.

Se debe tener presente que el proceso asistido por gas es solamente una modificación del sistema de moldeo por inyección convencional, y que los principios básicos no cambian por el hecho de emplear un gas en la segunda fase de llenado del molde. El gas aporta una solución para reducir o eliminar ciertas características defectuosas del proceso convencional. En el proceso convencional se tienen en cuenta consideraciones básicas como la geometría del producto, el espesor de las paredes, la localización de los puertos de entrada, la longitud del flujo dentro del molde, los puntos de venteo y la forma de realizar el reforzamiento del llenado del molde. En el proceso asistido con gas las consideraciones son paralelas, pero en muchos casos las tolerancias de operación son más amplias en el proceso modificado.

El proceso de inyección asistida por gas presenta las siguientes ventajas:

• Uso de máquinas con un tonelaje menor.
• Menores presiones de inyección.
• Mejora en la calidad de las piezas.
• Reducción en el tiempo de los ciclos frente a las secciones sólidas.
• Elevada relación fuerza/peso.
• El menor estrés en el moldeo provoca una estabilidad dimensional excelente.
• Flexibilidad en el diseño.
• Contracciones uniformes en toda la pieza debido a que la presión aplicada es uniforme.
• Menores fuerzas de desmoldeo.
• Ahorro de material y de peso de pieza.

AIMPLAS está trabajando en un proyecto de investigación con esta nueva tecnología aplicada a la fabricación de perchas. El proyecto con acrónimo WPC-GAS (referencia IDI-20111621) y de ámbito nacional consiste en la fabricación de perchas con WPC mediante la tecnología de inyección asistida por gas que sean más respetuosas con el medio ambiente. Se trata de un proyecto financiado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CdTI).

El proyecto está siendo desarrollado dentro de la categoría de CdTI individual con empresa en el que están participando la empresa PLASTICOS ERUM S.L. y AIMPLAS como Centro Tecnológico de Investigación.

Aunque en todos los foros políticos y económicos se está de acuerdo en la promoción de la reutilización, reciclado o compostaje con el fin de reducir la acumulación de RSU en vertederos, todavía hay mucho trabajo por hacer desde el punto de vista científico y tecnológico para que los objetivos marcados por las Directivas comunitarias 1999/31/EC y la más reciente 2008/98/EC sean alcanzados. En estas directivas se describe entre otras cosas los tipos de vertederos, que residuos son admisibles o no en los distintos tipos de vertederos, las autorizaciones necesarias para su vertido, los costes asociados y los procedimientos de control y mantenimiento de vertederos. Además, se incluye una extensa definición de los tipos de residuos, la clasificación de los subproductos generados, las opciones de reutilización, reciclado, o eliminación de residuos, los costes asociados, la gestión de los residuos, la prevención de residuos, las inspecciones…

Una alternativa considerada para conseguir una reducción en la generación de residuos es el uso de la tecnología de inyección asistida por gas, mediante la cual se reduce el consumo de material plástico.

Resultados del proyecto WPC-GAS.

Relativo a las particularidades que el proceso de inyección asistida por gas junto con los WPC ha supuesto a la hora de desarrollar perchas procedentes de fuentes renovables, las principales conclusiones obtenidas han sido:

• Empleo de una tecnología no convencional ya existente en el mercado, como es la Inyección asistida por gas junto con el empleo de materiales termoplásticos compuestos con materiales procedentes de fuentes renovables (WPC).
• Mejorar la procesabilidad de las formulaciones desarrolladas que permitan su incorporación de forma natural al proceso productivo empleado por la empresa, en este caso la inyección asistida por gas.
• Procesabilidad de los WPC con la tecnología de inyección asistida por gas mediante la optimización de las condiciones de procesado.
• Modificación y optimización de los WPC con el fin de mejorar sus propiedades, en particular las mecánicas.
• Obtención de una hoja técnica completa que contemple tanto las propiedades de los compuestos de partida, como las condiciones idóneas de procesado que aseguren el perfecto comportamiento de las perchas en su vida útil.
• Una vez finalizado el presente proyecto, le permitirán ofrecer a sus clientes unos productos con claro valor añadido, que contribuyan al desarrollo de la estrategia medioambiental de sus propios clientes.

Referencias:

• Directiva 1999/31/EC sobre vertederos (26.04.1999), DOCE 29.04.1999.
• Directiva 2008/98/EC sobre residuos (19.11.2008), DOCE 22.11.2008.