¿Problemas en su proceso de inyección?, la respuesta podría ser la viscosidad

Alguna vez un estudiante bromeaba conmigo diciendo “nueve de diez veces cuando se tienen problemas en el proceso de inyección, la respuesta está en la viscosidad.” Aunque no opino que sea nueve de cada diez veces, el estudiante tení­a un punto válido.

Me gusta preguntar a los estudiantes por qué suceden las cosas, y casi siempre la respuesta está en la viscosidad. En otras palabras: si la viscosidad del material fuera siempre consistente o predecible, el proceso de moldeo por inyección serí­a fácil.

Si la estimación del estudiante es que 90% de los inconvenientes se tratan de viscosidad,  tiene mucho sentido monitorearla. Uno de los métodos más comunes para medir viscosidad es el MFI o í­ndice de fluidez. Cuando el proveedor habla de una materia prima con “10 de fluidez” o “14 de fluidez,” se está refiriendo al MFI.

La prueba de MFI es muy simple: El plástico se pone dentro de una cámara caliente y es empujado a salir a través de un pequeño agujero por medio de un pistón con peso empujándolo. Diferentes tipos de plástico tiene temperaturas especí­ficas y pesos que son utilizados para hacer la prueba, válida para diferentes materiales. Después de diez minutos, el material que ha sido empujado fuera de la cámara caliente se pesa, y este valor en gramos es el MFI.

Los materiales con bajas viscosidades resultan en mayor material obtenido; por lo tanto, un grado MFI 16 tiene menor viscosidad (mayor facilidad de fluir) que uno de MFI 12. Cuando un nuevo lote de material llega, el proveedor  casi siempre especificará qué resultados se obtuvieron de la prueba MFI. En nuestras clases, enseñamos que podemos esperar hasta 20% de cambio en la viscosidad de un mismo material, independientemente de cualquier daño que el moldeador haya o no realizado al proceso.

Si esto suena a una cifra grande, revise el próximo lote y verá que la tolerancia en un MFI 12 puede estar entre 7%, 15% o incluso 20%. Si bien es valioso saber el MFI de un lote particular, tome en cuenta que esto es una muestra muy pequeña (unos pocos gramos literalmente) de una gran cantidad de material, en ocasiones tal vez cientos de toneladas.

Incluso los moldeadores que son conscientes del MFI, a menudo relegan su medición al campo de los proveedores de materia prima, ya que, una vez el lote está en el muelle de enví­o, el concepto de MFI se olvida. Esto es muy infortunado, ya que la prueba MFI nos proporciona gran información sobre nuestro material.

Los plásticos pueden degradarse de diferentes maneras, una de ellas es la degradación de las cadenas poliméricas, que no es otra cosa que la fragmentación o rompimiento de estas cadenas. Dos sucesos importantes suceden cuando la degradación de la cadena ocurre: el material es más débil y la viscosidad es más baja. Existen claros problemas de desempeño cuando el material es débil, y plástico de viscosidad baja tiende a dar problemas, como especificaciones de dimensiones o “flash” (formación de rebaba).

El equipo de medición de MFI puede adquirirse por mucho menos que un analizador común de humedad y puede ser una herramienta muy útil para ayudar a determinar si nuestro material se ha degradado.

Por ejemplo, si comparamos la condición en la que el plástico se encuentra al entrar a la tolva con la condición del mismo una vez moldeado, podemos determinar si en efecto estamos degradando nuestro material y tomar acciones para corregir la situación. Aunque algunas veces asumimos que la degradación ocurre en el barril, es posible que dañemos el plástico en múltiples fases de la cadena de valor.

La contaminación quí­mica durante el enví­o, el sobre secado, o la exposición a rayos UV, puede causar la degradación del polí­mero. Aislar la causa raí­z es el primer paso del ajuste del problema. El equipo MFI usa un émbolo pesado para empujar la resina fundida fuera de la cámara caliente, y aunque no todo  moldeador posee esta pieza de equipo, todos tienen algo muy similar, una máquina de moldeo por inyección.

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La viscosidad puede ser considerada como la dificultad que tiene un material para fluir. Si respondemos la siguiente pregunta: “qué es más trabajo: ¿mover cincuenta libras 10 pies o 100 libras 5 pies?” es posible argumentar que son equivalentes. Podemos emplear el mismo proceso de pensamiento para calcular la viscosidad de nuestro material, multiplicando el tiempo de llenado por la presión de inyección, y es posible aproximar que tan difí­cil es para la máquina trabajar y por cuanto tiempo.

Si rastreamos los cambios de viscosidad en el tiempo, podemos ser alertados sobre problemas antes de que el departamento de calidad tenga la oportunidad de inspeccionar los productos moldeados. Cuando la viscosidad aumenta, la presión en la cavidad cae, lo cual puede resultar en piezas más pequeñas, incompletas o cortas. Tan confuso como pueda parecer, mayor presión de inyección indica tí­picamente baja presión en la cavidad. Muchos estudiantes tienen problemas para creer que los cambios en la viscosidad son realmente importantes.

Una actividad que quisiera que los estudiantes hicieran es hacerle seguimiento a la viscosidad efectiva y problemas de calidad. A menudo encontramos que los llenados incompletos se correlaciones con altas viscosidades y las rebabas se relacionan con viscosidades muy bajas.

La siguiente imagen muestra un ejemplo de datos a través del tiempo; allí­ es posible observar claramente la correlación entre viscosidad y presión en la cavidad.

Los moldeadores que emplean el método de moldeo instrumentado están muy familiarizados con este tipo de mediciones:

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Ejemplo del cambio de la viscosidad y su efecto en la presión de la cavidad. Se observa que el pico de presión de inyección es inversamente proporcional al de la presión en la cavidad.

Debido a que las variaciones en la presión de la cavidad influencian la mayor parte de nuestros problemas (variaciones dimensionales, tiros cortos, hundimientos, rebabas, pandeamiento, etc.), hacer seguimiento a uno de los efectos que provocan estas variaciones de presión resulta tremendamente valioso.

El rastreo de la viscosidad es un paso importante en la solución de los problemas de moldeo. La próxima vez que un proceso estable se convierta en un dolor de cabeza, usted no debe tener que adivinar si la viscosidad cambió o no.

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