La warpage en una pieza de HDPE es una contracción desigual, por lo que se reduce haciendo que la pieza se contraiga la misma cantidad en ambas caras y a lo largo de toda su longitud. Comience con las tres palancas que puede cambiar en la prensa. Lleve el acero del núcleo y de la cavidad a la misma temperatura. Mantenga la presión hasta que la entrada se congele y enfríe la pieza por más tiempo antes de la eyección. La posición de la entrada y el espesor de pared vienen después de esas, porque cambiarlos significa cortar acero.
Lea Hacia Dónde se Alabea la Pieza
La dirección y el patrón del alabeo le indican qué palanca revisar primero:
- Arqueada hacia una cara: las dos mitades del molde están funcionando a temperaturas diferentes. Una pieza plana se dobla hacia la mitad más caliente. Esa regla se midió en probetas planas de una resina amorfa, así que en HDPE trátela como la primera dirección a revisar.
- Se contrae más lejos de la entrada: la pieza está subempaquetada al final del flujo. Revise el tiempo de mantenimiento y el tamaño de la entrada.
- El mismo alabeo en cada cavidad: la causa es común a todas las cavidades, como las temperaturas del acero de las dos mitades, el diseño de la pared, el perfil de mantenimiento o la resina y el color. El alabeo en una sola cavidad apunta a la entrada o al circuito de enfriamiento de esa cavidad.
- Alabeo que comenzó después de un cambio: un circuito de enfriamiento modificado, un nuevo grado o lote de resina, o un nuevo lote de color. Revise qué cambió antes de tocar los ajustes.
Evalúe la comba en piezas que se hayan enfriado a temperatura ambiente.
Equilibre el Enfriamiento del Núcleo y la Cavidad
Equilibre las temperaturas del acero de las dos mitades. Mida las superficies del núcleo y de la cavidad una vez que el molde esté funcionando en un ciclo estable. Ajuste el agua hasta que ambas mitades lean dentro de 10 °C (20 °F) entre sí. Los puntos de ajuste del agua pueden diferir para lograrlo.
Revise también cada circuito. El agua debe calentarse menos de 2 °C (4 °F) entre la entrada y la salida; un aumento mayor significa que ese circuito enfría un extremo de la pieza más que el otro. Si el alabeo comenzó después de modificar un circuito de enfriamiento, mida ambas mitades nuevamente.
Mover todo el molde a más frío o más caliente es la palanca más débil. Un molde más frío hace que una pieza de HDPE salga más grande de la prensa porque limita la cristalización. El polietileno sigue cristalizando a temperatura ambiente, por lo que parte de esa ganancia se pierde después del moldeo.
Ajuste el Empaquetamiento y el Mantenimiento hasta la Congelación de la Entrada
Mantenga la presión de mantenimiento hasta que la entrada se haya congelado, y ajuste el tiempo de mantenimiento un paso más allá del tiempo de congelación que encuentre un estudio de sellado de entrada.
Realice el estudio de sellado de entrada así:
- Fije el ciclo: mantenga constante el tiempo total del ciclo. Ajuste la presión de mantenimiento comenzando bajo y aumentándola hasta que la pieza se vea aceptable.
- Varíe el tiempo de mantenimiento: auméntelo en pasos pequeños y pese las piezas en cada paso con cuatro cifras significativas.
- Lea el tiempo de congelación: la entrada se ha congelado en el tiempo de mantenimiento donde el peso de la pieza deja de aumentar en un canal frío, o aumenta solo ligeramente en un canal caliente. En entradas de válvula la curva puede tomar cualquier forma.
- Pese también el canal: el peso del canal debe seguir aumentando después de que el peso de la pieza se detenga. Si se detiene primero, la mazarota o una rama del canal es demasiado pequeña y se congeló antes que la entrada.
- Ajuste el temporizador: ponga el tiempo de mantenimiento un paso por encima del tiempo de congelación, por ejemplo 6,5 s o más para una entrada que se congela a los 5,5 s.
En un molde multicavidad, pese las cavidades por separado cuando sospeche temperaturas de cavidad o tamaños de entrada diferentes. No ajuste la presión de mantenimiento como una fracción fija de la presión de inyección; el paso 1 la ajusta a partir de la pieza.
El sobreempaquetamiento también alabea el HDPE. Si la entrada tarda mucho en congelarse, o la entrada es demasiado profunda o la presión de mantenimiento es lo suficientemente alta como para seguir empujando material semicongelado hacia la cavidad.
Ubique y Dimensione la Entrada
Coloque la entrada donde proteja la dimensión que debe mantenerse fiel. Entrada una pieza que debe mantenerse redonda en su centro, y entrada una pieza larga y estrecha que debe mantenerse recta en un extremo.
Donde la pieza tenga áreas gruesas y delgadas, entrada en la sección más gruesa. Mantenga la longitud de flujo tan corta como la pieza lo permita.
La profundidad de la entrada, la dimensión más delgada de la entrada, determina cuándo se congela la entrada. Para el polietileno, comience con una profundidad de entrada del 40–50 % del espesor de pared en la entrada, hacia el 40 % en paredes delgadas y hacia el 50 % en las gruesas.
Comience por el lado poco profundo. Una entrada se puede abrir más tarde eliminando acero, mientras que una entrada cortada demasiado profunda no se puede cerrar. Las entradas muy anchas en piezas delgadas, como entradas de abanico, película, anillo, disco y diafragma, frenan el fundido lo suficiente como para que pueda congelarse antes de que termine el empaquetamiento.
En un molde multicavidad cada entrada necesita la misma profundidad, ancho y longitud de land, o las cavidades se empaquetan de manera desigual. Cuando el estudio de sellado de entrada muestre que la entrada se congela antes de que la pieza esté empaquetada, lleve la profundidad que necesita al fabricante del molde.
Mantenga el Espesor de Pared Uniforme
Mantenga la pared del mismo espesor en toda la pieza, porque una sección gruesa se enfría más lentamente y se contrae más que la pared más delgada a su lado.
Las nervaduras y los bosses más gruesos que la pared a la que se unen se contraen más que esa pared, y una nervadura en una sola cara solo tira de esa cara. En una pieza profunda como una tapa o un contenedor, un núcleo descentrado hace que la pared sea más gruesa en un lado. Seccione algunas piezas y mida la pared alrededor de la circunferencia. Una pared que varía alrededor de la pieza apunta al núcleo, y ningún ajuste de prensa lo elimina.
Enfríe la Pieza Antes de la Eyección
Enfríe la pieza en el molde hasta que esté lo suficientemente rígida como para mantener su forma al ser expulsada. El tiempo depende del espesor de pared y de la temperatura del molde, así que encuéntrelo en su propia pieza. Agregue tiempo de enfriamiento en pasos y mida el alabeo una vez que las piezas hayan alcanzado la temperatura ambiente. Expulsar demasiado caliente, o empujar la pieza hacia afuera de manera desigual, ambos causan alabeo.
El tiempo de enfriamiento en el molde para una pared plana sigue esta relación:
t = s² / (π² · a) · ln[(4/π) · (T_fundido − T_molde) / (T_expulsión − T_molde)]
Aquí t es el tiempo de enfriamiento en segundos, s el espesor de pared en cm, a la difusividad térmica (aproximadamente 7,7 × 10⁻⁴ cm²/s para HDPE), T_melt la temperatura de fusión, T_mold la temperatura de la pared del molde, y T_eject la temperatura que debe alcanzar el centro de la pared antes de la eyección. La sección más gruesa de la pieza determina el tiempo. Recalcule T_eject a partir del tiempo de enfriamiento que determine la prueba por pasos, luego use la relación para reescalar ese tiempo cuando cambien el espesor de pared o la temperatura del molde.
Propiedades de la resina HDPE que impulsan el alabeo
De las causas del lado de la resina, revise primero el color y el paquete de aditivos. Algunos pigmentos orgánicos, el azul ftalocianina el más conocido, actúan como agentes nucleantes para el HDPE y cambian cuánto se contrae a lo largo del flujo en comparación con transversalmente.
La El Laboratorio Físico Nacional del Reino Unido moldeó placas de HDPE de una resina bajo las mismas condiciones con diferentes pigmentos. El laboratorio concluyó que la única forma de controlar la deformación por el azul de ftalocianina es cambiar la química del pigmento.
En los ejemplos de una patente concedida, añadir 0,15 % de talco exfoliado, él mismo un agente nucleante, a un HDPE con azul de ftalocianina aumentó su contracción transversal y redujo el índice de alabeo de la patente del 18 % al 8 %. La nucleación como tal no decide el alabeo: en la misma resina, un pigmento nucleante lo aumentó y un talco nucleante lo redujo.
La prueba para cualquier paquete de aditivos es si mantiene igual la contracción en la dirección del flujo y transversal al flujo. El vehículo y el agente humectante en un masterbatch de color también pueden cambiar el efecto del pigmento, por lo que dos masterbatches del mismo tono pueden no moldear igual.
Cuando el alabeo comienza con un cambio de color en una resina, molde y proceso sin cambios, moldee el lote sin color HDPE y el lote coloreado consecutivamente y compárelos. El certificado de resina no mostrará esta causa, porque reporta el índice de fluidez y la densidad, que no dicen nada sobre cómo cristaliza la resina con su color.
Alabeo en tapones de botella de HDPE
Un tapón de HDPE se alabea de dos formas distintas: la parte superior pierde planitud y el faldón pierde redondez.
El tiempo de mantenimiento mejoró ambos errores de forma en un ensayo publicado sobre tapones de HDPE. Un tiempo de inyección más largo empeoró ambos.
Los tapones moldeados en diferentes colores a partir de la misma resina y molde salen con diferentes tamaños y formas, y en ese ensayo un pigmento nucleante dio las partes superiores más planas mientras hacía los faldones menos redondos. Un cambio que corrige un error de forma puede empeorar el otro, así que mida ambos siempre que cambie un color o un ajuste.
Cuando un HDPE para tapones se procesa en varios colores a través de una sola cavidad, ajuste el proceso para cada color. Cuando un color se procesa solo, la cavidad puede mecanizarse sobredimensionada o desequilibrada para absorber la contracción de ese color.
Alimente el tapón en el centro de la parte superior, donde la entrada mantiene el faldón redondo. Si cada cavidad de un molde con entrada central se comba de la misma manera, la causa es común a todas ellas: revise primero las temperaturas del acero bajo la parte superior en macho y cavidad, luego el tiempo de mantenimiento.