Técnicas de Procesamiento para Material de Nylon

1. Proceso de Inyección de PA6

1.1 Características Químicas y Físicas

Las características químicas y físicas del PA6 son muy similares a las del PA66.

Sin embargo, su punto de fusión es más bajo y tiene un amplio rango de temperatura de procesamiento. Exhibe una mejor resistencia al impacto y a los solventes que el PA66, pero tiene una mayor absorción de humedad.

Dado que muchas características de calidad de las piezas de plástico se ven afectadas por la absorción de humedad, es esencial tener en cuenta este aspecto al diseñar productos con PA6.

Para mejorar las propiedades mecánicas del PA6, a menudo se agregan varios modificadores. El vidrio es el aditivo más común, y a veces se añaden cauchos sintéticos como EPDM y SBR para mejorar la resistencia al impacto.

Para productos sin aditivos, la tasa de contracción del PA6 está entre el 1% y el 1.5%. La adición de modificadores de fibra de vidrio puede reducir la tasa de contracción al 0.3% (ligeramente más alta en la dirección perpendicular al flujo).

La tasa de contracción de los conjuntos moldeados se ve principalmente influenciada por la cristalinidad del material y la absorción de humedad. La tasa de contracción real también es una función del diseño de la pieza, el grosor de la pared y otros parámetros del proceso.

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1.2 Condiciones del Proceso de Moldeo por Inyección

1.2.1 Tratamiento de Secado

Debido a la alta absorción de humedad de la PA6, se debe prestar especial atención al secado antes del procesamiento. Si el material se suministra en un embalaje impermeable, el recipiente debe permanecer hermético.

Si la humedad supera el 0.2%, se recomienda secar en aire caliente a temperaturas superiores a 80°C durante 16 horas. Si el material ha estado expuesto al aire durante más de 8 horas, se aconseja el secado al vacío a 105°C durante al menos 8 horas.

1.2.2 Temperatura de Fusión: 230-280°C.

Para variedades reforzadas, la temperatura de fusión es de 250-280°C.

1.2.3 Temperatura del Molde: 80~90°C.

La temperatura del molde afecta significativamente la cristalinidad, la cual a su vez impacta en las propiedades mecánicas de las piezas de plástico.

  • Para componentes estructurales donde la cristalinidad es crucial, se recomienda establecer la temperatura del molde en 80~90°C.
  • Para piezas de plástico con paredes delgadas y flujo prolongado, también se recomienda una temperatura de molde más alta.

Aumentar la temperatura del molde puede mejorar la resistencia y rigidez de las piezas de plástico pero reduce la tenacidad.

  • Si el grosor de la pared es mayor a 3mm, se aconseja utilizar un molde de baja temperatura de 20~40°C.
  • Para materiales reforzados con fibra de vidrio, la temperatura del molde debe ser superior a 80°C.

1.2.4 Presión de Inyección: Generalmente entre 750 y 1250 bar (dependiendo del material y el diseño del producto).

1.2.5 Velocidad de Inyección: Alta velocidad (ligeramente reducida para materiales reforzados).

1.2.6 Canales y Puntos de Inyección: Debido al corto tiempo de solidificación de la PA6, la posición del punto de inyección es crucial.

El diámetro del punto de inyección no debe ser menor que 0.5*t (donde t es el grosor de la pieza plástica).

Si se utiliza un canal caliente, el tamaño del punto de inyección debe ser ligeramente menor que con un canal convencional, ya que el canal caliente ayuda a evitar la solidificación prematura del material.

Si se utiliza un punto de inyección sumergido, el diámetro mínimo del punto de inyección debe ser de 0.75mm.

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2. Proceso de Moldeo por Inyección de PA66

2.1 Secado de Nylon 66

2.1.1 Secado al Vacío: Temperatura de 95-105°C, Tiempo de 6-8 horas

2.1.2 Secado por Aire Caliente: Temperatura de 90-100°C, Tiempo de alrededor de 4 horas

2.1.3 Cristalinidad

Excepto para el nylon transparente, la mayoría del nylon es un termoplástico cristalino. Una alta cristalinidad mejora la resistencia a la tracción, la resistencia al desgaste, la dureza, la lubricidad, etc., al tiempo que reduce el coeficiente de expansión térmica y la absorción de agua. Sin embargo, esto es desventajoso para la transparencia y la resistencia al impacto.

La temperatura del molde tiene un impacto significativo en la cristalinidad; una temperatura de molde más alta resulta en una mayor cristalinidad, mientras que una temperatura de molde más baja resulta en una menor cristalinidad.

2.1.4 Contracción

Similar a otros plásticos cristalinos, la resina de nylon muestra una contracción significativa. En general, la contracción del nylon está más relacionada con la cristalinidad; cuando el producto tiene una alta cristalinidad, la contracción aumenta.

Reducir la temperatura del molde, aumentar la presión de inyección y disminuir la temperatura del material durante el proceso de moldeo puede reducir la contracción, pero puede conducir a un aumento del estrés interno y la deformación.

La tasa de contracción de PA66 es del 1.5-2%.

2.1.5 Equipo de Moldeo

Durante el moldeo de nylon, se presta especial atención para evitar el “fenómeno de hilado” en la boquilla.

Por lo tanto, para el procesamiento de materiales de nylon, generalmente se selecciona una boquilla de auto-bloqueo.

2.2 Productos y Moldes

2.2.1 Grosor de la Pared del Producto

La relación de longitud de flujo del nylon está entre 150-200, y el grosor de la pared de los productos de nylon no debe ser inferior a 0.8 mm, generalmente se elige entre 1-3.2 mm.

Además, la contracción del producto está relacionada con el grosor de la pared; cuanto más gruesa sea la pared, mayor será la contracción.

2.2.2 Ventilación

El valor de rebabas de la resina de nylon es de alrededor de 0.03 mm, por lo que la ranura del agujero de ventilación debe controlarse por debajo de 0.025.

2.2.3 Temperatura del Molde

Para productos con paredes delgadas que son difíciles de formar o moldes que requieren alta cristalinidad, se aplica control de calentamiento. Los productos que requieren cierto grado de flexibilidad generalmente utilizan control de temperatura con agua fría.

2.3 Proceso de Moldeo de PA66

2.3.1 Temperatura del Cilindro

El Nylon es un polímero cristalino, por lo que su punto de fusión es evidente.

La temperatura del cilindro elegida para la resina de Nylon durante el moldeo depende de las propiedades de la resina, el equipo y la forma del producto. Para el Nylon 66, la temperatura se fija en 260 ℃.
Debido a la baja estabilidad térmica del Nylon, no es recomendable que permanezca a altas temperaturas en el cilindro durante mucho tiempo para evitar la decoloración y amarilleo del material.

Además, como el Nylon tiene una buena fluidez, fluye rápidamente una vez que la temperatura supera su punto de fusión.

2.3.2 Presión de Inyección

La fusión del Nylon tiene baja viscosidad y buena fluidez.

Sin embargo, debido a su rápida velocidad de solidificación, puede haber deficiencias, especialmente en productos con formas complejas y paredes delgadas, lo que requiere una presión de inyección más alta.
Una presión excesiva puede provocar problemas de desbordamiento en el producto.
Una presión insuficiente puede resultar en defectos como ondulaciones, burbujas, líneas de soldadura evidentes o formación insuficiente del producto.

La presión de inyección para la mayoría de las variedades de Nylon no supera los 120 MPa, generalmente se selecciona en el rango de 60-100 MPa para cumplir con los requisitos de la mayoría de los productos.

A menos que aparezcan defectos como burbujas o abolladuras, generalmente no se recomienda utilizar una presión de retención más alta para evitar aumentar el estrés interno en el producto.

2.3.3 Velocidad de Inyección

Para el Nylon, una velocidad de inyección más rápida es beneficiosa para prevenir problemas como ondulaciones y un llenado insuficiente causado por un enfriamiento demasiado rápido. El impacto de una velocidad de inyección rápida en el rendimiento del producto no es especialmente pronunciado.

2.3.4 Temperatura del Molde

La temperatura del molde tiene cierta influencia en la cristalinidad y la contracción durante el moldeado.

Una alta temperatura del molde resulta en mayor cristalinidad, resistencia al desgaste, dureza, módulo elástico, disminución de la absorción de agua y aumento de la contracción durante el moldeado del producto.

Una baja temperatura del molde conduce a una menor cristalinidad, buena tenacidad y mayor elongación.

2.4 Parámetros del Proceso de Moldeo de PA66

2.4.1 Temperatura del Barril

Trasero: 240-285°C
Medio: 260-300°C
Frontal: 260-300°C

2.4.2 Temperatura de la Boquilla: 260-280°C

2.4.3 Temperatura del Molde: 20-90°C

2.4.4 Presión de Inyección: 60-200MPA

2.4.5 Uso de Desmoldeante

El uso de una pequeña cantidad de desmoldeante a veces ayuda a mejorar y eliminar defectos como burbujas.

Para productos de Nylon, se pueden usar desmoldeantes como estearato de zinc y aceite blanco, y también se pueden mezclar en forma de pasta para su aplicación.

Al usarlo, debe aplicarse de manera moderada y uniforme para evitar defectos en la superficie del producto.

2.4.6 Limpieza

Durante el apagado, se debe vaciar el tornillo para evitar que se tuerza durante la próxima producción.

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3. Proceso de Inyección de PA12

3.1 Tratamiento de Secado

Asegúrese de que la humedad esté por debajo del 0.1% antes del procesamiento.

Si el material se almacena expuesto al aire, se recomienda secarlo en aire caliente a 85°C durante 4-5 horas.

Si el material se almacena en un recipiente sellado, se puede utilizar directamente después de 3 horas de equilibrio de temperatura.

3.2 Temperatura de Fusión

240-300°C

Para materiales estándar, no exceder los 310°C, y para materiales retardantes de llama, no exceder los 270°C.

3.3 Temperatura del Molde

Para materiales sin refuerzo, es de 30-40°C; para componentes de pared delgada o de gran superficie, es de 80-90°C; para materiales reforzados, es de 90-100°C.

Aumentar la temperatura aumentará la cristalinidad del material. El control preciso de la temperatura del molde es crucial para el PA12.

3.4 Presión de Inyección

Puede llegar hasta un máximo de 1000 bar (se recomienda utilizar una baja presión de retención y una alta temperatura de fusión).

3.5 Velocidad de Inyección

Alta velocidad (preferible para materiales con aditivos de vidrio).

3.6 Canal de Alimentación y Boquilla

Para materiales sin aditivos, debido a la baja viscosidad del material, el diámetro del canal de alimentación debe ser de aproximadamente 30 mm.

Para materiales reforzados, se requiere un diámetro grande de canal de alimentación de 5-8 mm.

La forma del canal de alimentación debe ser completamente circular. La boquilla debe ser lo más corta posible.

Se pueden utilizar diversas formas de boquillas. Las piezas de plástico grandes no deben usar boquillas pequeñas para evitar una presión excesiva o una contracción excesiva. El grosor de la boquilla es preferiblemente igual al grosor de la pieza de plástico.

Si se utiliza una boquilla sumergida, se recomienda que tenga un diámetro mínimo de 0.8 mm. Los moldes de boquilla caliente son muy efectivos pero requieren un control preciso de la temperatura para evitar fugas de material o solidificación en la boquilla.

Si se utiliza una boquilla caliente, el tamaño de la boquilla debe ser menor que la de una boquilla fría.

4. Proceso de Moldeo por Inyección de Nylon 1010

Debido a la presencia de grupos de amida hidrofílicos en la estructura molecular del Nylon 1010, es altamente higroscópico, con una tasa equilibrada de absorción de agua del 0.8% al 1.0%. La humedad afecta significativamente a las propiedades físicas y mecánicas del Nylon 1010. Por lo tanto, el material crudo debe secarse antes de su uso para reducir su contenido de humedad por debajo del 0.1%.

Durante el secado del Nylon 1010, se deben tomar precauciones para evitar la decoloración por oxidación, ya que los grupos de amida son sensibles al oxígeno y propensos a la degradación por oxidación.

Se prefiere el secado al vacío, ya que proporciona una alta tasa de deshidratación, un tiempo de secado corto y una buena calidad de gránulos.

Las condiciones típicas de secado incluyen un grado de vacío de 94.6 kPa o superior, una temperatura de 90-100 ℃ y un tiempo de secado de 8-12 horas, reduciendo el contenido de humedad al 0.1%-0.3%. Si se utiliza un horno convencional, la temperatura de secado debe controlarse entre 95-105℃, y el tiempo de secado prolongarse a aproximadamente 20-24 horas.

Los materiales secos deben almacenarse con cuidado para evitar la reabsorción de humedad.

4.1 Proceso de Plasticización

Antes de que el Nylon 1010 entre en la cavidad del molde, debe alcanzar la temperatura de moldeo especificada y proporcionar una cantidad suficiente de material fundido de manera uniforme en todos los puntos.

  • Para cumplir con estos requisitos, se utiliza una máquina de moldeo por inyección de tipo tornillo según las características del Nylon 1010, con un tornillo que es de tipo de palanca o tipo combinado.
  • La temperatura del barril aumenta secuencialmente desde la tolva de material hacia la entrada de alimentación.

Controlar la temperatura del barril cerca del punto de fusión es ventajoso para mejorar la resistencia al impacto del producto y prevenir el reflujo y la descomposición del material.

La temperatura del barril generalmente se establece en 210-230 ℃.

  • Para reducir la fricción entre el tornillo y el PA1010 durante la preplastificación, se puede utilizar parafina líquida como lubricante, con una dosis típica de 0.5-2 mL/kg.
  • La temperatura del molde generalmente se establece entre 40-80℃.
  • Aumentar la presión de retroceso ayuda a compactar el material en la ranura del tornillo, expulsar gases de bajo peso molecular del material y mejorar la calidad de plastificación.

Sin embargo, aumentar la presión de retroceso incrementa las fugas y el flujo inverso entre el tornillo y el barril, reduciendo la capacidad de plastificación de la máquina de inyección.

No es aconsejable un aumento excesivo de la presión de retroceso, ya que disminuye significativamente la eficiencia de plastificación y puede provocar una fuerza y calor de corte excesivos, causando la descomposición del material. Por lo tanto, es preferible mantener la presión de retroceso de plastificación lo más baja posible, generalmente en el rango de 0.5-1.0 MPa.

4.2 Proceso de Llenado del Molde

Durante este proceso, se debe prestar atención a la presión de inyección y la velocidad de inyección en el proceso de moldeo por inyección de Nylon 1010.

  • La presión de inyección recomendada suele ser de 2 a 5 MPa, y se prefiere una velocidad de inyección lenta.

Una presión de inyección excesiva y una velocidad de inyección rápida pueden provocar un llenado tumultuoso del molde, lo cual no es propicio para eliminar las burbujas en el producto.

  • Según las características de los cambios de presión en la cavidad del molde, el proceso de llenado del molde se puede dividir en la alimentación en el molde, el llenado fluido y las etapas de enfriamiento y configuración.

El proceso de enfriamiento y configuración se puede dividir aún más en las etapas de mantenimiento de la presión, retroceso y enfriamiento después de la congelación de la compuerta.

  • Lograr el mantenimiento de la presión requiere ciertas condiciones. Por un lado, debe haber suficiente material fundido disponible para el reabastecimiento. Al mismo tiempo, el sistema de colada no debe solidificarse demasiado pronto, permitiendo un camino para el material fundido. Esta es una condición necesaria para el reabastecimiento.

Por otro lado, la presión de inyección debe ser lo suficientemente alta y el tiempo de mantenimiento de la presión debe ser lo suficientemente largo, que son condiciones suficientes para que se produzca el reabastecimiento.

  • El tiempo de mantenimiento de la presión generalmente se determina mediante experimentos y no debe ser demasiado largo ni demasiado corto.

Un tiempo de mantenimiento de la presión excesivamente largo no solo prolonga el ciclo de moldeo, sino que también conduce a una presión residual excesiva en la cavidad del molde, dificultando el desmoldeo y, en algunos casos, impidiendo que el molde se abra.

Además, aumenta el consumo de energía. El tiempo óptimo de mantenimiento de la presión debe ser tal que la presión residual en la cavidad del molde sea cero en el momento de la apertura del molde.

En general, el tiempo de mantenimiento de la presión para piezas moldeadas por inyección de Nylon 1010 es de 4 a 50 segundos.

4.3 Desmoldeo

Las piezas de Nylon 1010 se pueden desmoldar cuando se han enfriado dentro del molde hasta alcanzar una rigidez suficiente.

La temperatura de desmoldeo no debe ser demasiado alta, generalmente se controla entre la temperatura de deformación térmica de PA1010 y la temperatura del molde.

Durante el desmoldeo, la presión residual en la cavidad del molde debe estar cerca de cero, lo cual está determinado por el tiempo de mantenimiento de la presión.

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