Conceptos que hacen mas fácil la vida en la Planta de Inyección

Conceptos que hacen mas fácil la vida en la Planta de Inyección    por Jose R Lerma

En el articulo anterior ya aparecia el concepto de viscosidad en relación con el Delta P , vamos a tratarlo un poco mas en produndidad .

Viscosidad

La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a las deformaciones graduales producidas por tensiones cortantes o tensiones de tracción.

Reología es la parte de la física que estudia la relación entre el esfuerzo y la deformación en los materiales que son capaces de fluir

Cuando a un fluido   se le aplica un movimiento este fluido ofrece una resistencia al movimiento

Simplificando ,los fluidos Newtonianos presentan una relación lineal  entre el esfuerzo ejercido y  y la velocidad de deformación del fluido

En el caso de los plásticos , estos son fluidos no Newtonianos  por que  no presentan una relación lineal entre esfuerzos y velocidades .

Los plásticos son materiales con comportamiento No Newtoniano .La viscosidad no es constante

Este es un concepto que no está del todo claro en las Plantas de Inyección  y es fundamental  para entender el comportamiento del plástico durante la inyección ,proceso este que aplica mucha cizalla ( efuerzo de cizalla  ) y presión  sobre el material modificando sustancialmente su viscosidad .

Típicos Shear rate  o velocidad de cizalla aplicado según proceso ;

Compresión molding     1-10  s -1

Calendering                    10-100  s-1

Extrusión                         100-1000 s-1

Inyección                         1000-10.000 s-1

En el caso de los materiales plásticos fundidos en el intervalo de las condiciones de inyección , un aumento de la tensión o esfuerzo  de cizalla provocará que su viscosidad puede verse  reducida drásticamente .Si comparamos la viscosidad de un plástico a bajas velocidades de cizalla, por ej.  500 s-1 ,con la viscosidad a velocidades de cizalla aplicadas en el proceso de inyeccion, por ejemplo 3000 s-1 ,  el valor de la viscosidad puede declinarse  hasta tres veces menos valor  como podemos ver en el ejemplo de la grafica con un POM , Delrin 500  .

En la gráfica puede observarse que tiene más influencia en la viscosidad aumentar la temperatura a velocidades bajas de cizalla (bajo shear rate) que a velocidad de cizalla alta , donde las líneas de comportamiento de la viscosidad prácticamente confluyen .

Tambien se puede observar que en términos de reducción de viscosidad tiene mas efecto pasar de 500 s-1  a 1000 s-1 que aumentar 15 grados la temperatura de masa de 200ºC a 215ºC

 

En estas graficas  puede observarse como la viscosidad no es constante en el caso del comportamiento plástico en comparación con los liquidos Newtonianos

 

 

 

 

 

 

Viscosidad

Efecto de la cizalla en la viscosidad del polímero.

A .- Zona inicial de viscosidad plana a bajas velocidades de cizalla . En esta zona el polímero tiene un comportamiento Newtoniano

B .- Zona intermedia con velocidades de cizalla intermedias con caída de la viscosidad en función de la velocidad de cizalla

C .- Zona final a altas velocidades de cizalla con viscosidad plana ,de nuevo el comportamiento es Newtoniano

Dada la relación entre viscosidad y velocidad de deformación , es son muy importantes dos aspectos para definir un proceso robusto .

1 Seleccionar la gama de velocidades que nos aporte un comportamiento estable de la visosidad en una amplia gama de velocidades

2  Si un polímero se inyecta  con un caudal y perdida de presión constante , la viscosidad será constante y por tanto fluirá con las mismas características y dará lugar a piezas de dimensiones y propiedades idénticas.

Por ello el inyectador científico tiene que preocuparse de que el frente de flujo se mueva a velocidad constante con una presión en el material  constante para que la viscosidad tambien sea constante . Con ello obtendrá un proceso robusto y consistente  .

Tambien puede utilizar el Inyectador avanzado en ensayo de la Viscosidad Relativa para determinar la gama de velocidades en la cual la viscosidad del polímero será mas estable

Este ensayo lo comentaremos en  próximos artículos .