¿Por qué la resistencia superficial de los productos plásticos disminuye cuando se utiliza resina reciclada?

El uso de resina reciclada en piezas de plástico presenta desafíos para los ingenieros. Agregar más material secundario puede provocar una mayor degradación del plástico, lo que reduce su resistencia estructural original y aumenta el riesgo de agrietamiento, en particular en áreas de alta tensión, como ganchos y orificios para tornillos. A pesar de estos problemas, la incorporación de materiales reciclados en los plásticos es fundamental para la sostenibilidad ambiental.

Pero ¿por qué el uso de materiales secundarios reciclados reduce la resistencia de los plásticos? Esta cuestión puede analizarse desde dos puntos de vista

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1. Origen del material secundario reciclado

En primer lugar, ¿deberían los fabricantes de moldeo por inyección de plástico utilizar materiales secundarios? Si bien la protección del medio ambiente es una preocupación, el ahorro de costes suele ser una motivación principal, ya que los materiales secundarios son más baratos. Pero, ¿están utilizando estas fábricas el mismo tipo de materiales reciclados que los pellets de plástico originales? Por ejemplo, si los pellets originales son materiales de PC de Sabic (anteriormente GE), ¿los fabricantes están utilizando realmente materiales reciclados de PC de Sabic, o están utilizando cualquier material reciclado de PC disponible, o incluso están mezclando ABS? Cuanto mayor sea el grado de los pellets de plástico, menos apropiado es que los fabricantes utilicen materiales reciclados, ya que esto puede dar como resultado productos de menor calidad.

Otra incertidumbre con los materiales reciclados es el almacenamiento. Estos materiales a menudo se almacenan de forma inadecuada, expuestos a elementos como el viento, el sol y la lluvia. Es posible que haya notado que una silla de plástico que se deja al sol con el tiempo se decolora y se vuelve quebradiza. De manera similar, los materiales reciclados expuestos a condiciones adversas tendrán propiedades físicas degradadas, lo que dará como resultado una calidad impredecible.

2. Diferencia en los valores de MFI (Melt Flow Index) antes y después de la inyección de plástico

En segundo lugar, incluso si su proceso de inyección de plástico utiliza materiales que coinciden estrictamente con los pellets de plástico originales o materiales reciclables con las mismas especificaciones de la misma marca, la experiencia demuestra que el valor MFI (índice de fluidez) de la mayoría de los plásticos aumenta aproximadamente entre un 20 y un 30 % después de la inyección. Este aumento del MFI suele dar como resultado una menor resistencia estructural del plástico, lo que puede afectar el rendimiento general y la durabilidad del producto.

Los plásticos termoplásticos se caracterizan por la formación de cristales de polímeros que se entrelazan, lo que da como resultado una alta resistencia estructural. Durante el proceso de moldeo por inyección, el tornillo de avance corta y rompe estas largas cadenas moleculares en segmentos más cortos, lo que reduce su peso molecular. Este proceso, conocido como escisión de la cadena, conduce a un debilitamiento del entrelazamiento molecular y una posterior disminución de la resistencia. Para obtener información más detallada, consulte el artículo sobre las propiedades reológicas de los plásticos.

Teniendo en cuenta la fluctuación de los precios y la disponibilidad de las resinas termoplásticas, es prudente optimizar el uso de la resina. Un método habitual es utilizar material triturado. Una vez finalizado un proyecto, el material sobrante y las piezas rechazadas se pueden recuperar y reutilizar como material triturado, que luego se puede mezclar con resina nueva o utilizar de forma independiente.

Cuando los termoplásticos se someten a estrés térmico y mecánico, pueden debilitarse y quebrarse, una degradación conocida como "historial térmico". Tanto el calor del procesamiento como el proceso de molienda pueden afectar las propiedades físicas, químicas y de flujo de la resina termoplástica, así como de cualquier producto elaborado a partir del material triturado. Si bien la temperatura o el historial térmico a menudo se consideran la causa principal de la degradación de los polímeros, muchas resinas pueden conservar sus propiedades físicas a través de un número limitado de ciclos de triturado si se manejan adecuadamente durante el procesamiento.

¿Cuál es la proporción ideal entre resina molida y resina virgen?

Por lo general, la industria del moldeo busca una mezcla de entre un 20 y un 25 por ciento o menos de material triturado mezclado con resina virgen. Sin embargo, según el proceso de fabricación, la proporción puede variar entre un 100 por ciento de resina virgen y un 100 por ciento de material triturado.

Los factores que influyen en esta variación incluyen

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• Capacitación inadecuada de los manipuladores de resina.

• Calibración incorrecta de alimentadores de material virgen y/o molido.

• Mezcla desigual de materiales

• Disciplina insuficiente en el taller o adherencia a los procedimientos establecidos

• Para evitar resultados potencialmente desastrosos, son esenciales los procedimientos adecuados y la disciplina en el taller.

Otra consideración importante es que, incluso si la mezcla inicial contiene un 20 por ciento de material triturado, las pasadas posteriores siempre contendrán algo de la mezcla triturada anterior. La resina de la primera pasada permanece en el material. Consulte con su proveedor de resina para averiguar cuántas veces puede pasar su plástico por el proceso de moldeo antes de que las propiedades se degraden en más del 10 por ciento y para determinar qué propiedades se ven afectadas primero.

¿Qué problemas potenciales debes tener en cuenta?

Asegúrese de que las resinas como el nailon, el policarbonato, el poli(tereftalato de butadieno) (PBT) y el poli(tereftalato de etileno) (PET) estén bien secas antes del procesamiento inicial. De lo contrario, pueden hidrolizarse en el cilindro de la máquina de moldeo, acortando las cadenas de polímeros y provocando degradación. La incorporación de material molido degradado en resina virgen en niveles del 25 por ciento puede afectar significativamente el rendimiento y la función de las piezas finales. Es de suma importancia controlar los niveles de temperatura. El procesamiento de resina virgen a temperaturas superiores a los niveles recomendados puede acelerar la degradación del polímero.

El tamaño uniforme de los gránulos también es fundamental. Sin un mantenimiento regular del molino, puede terminar con una amplia gama de tamaños de gránulos, desde polvo fino hasta trozos de ¼ de pulgada o más grandes. Durante la plastificación o la rotación del tornillo, es posible que el tornillo no derrita estos gránulos de diferentes tamaños de manera uniforme, lo que puede afectar potencialmente las propiedades de las piezas terminadas. La regranulación es una solución eficaz para este problema. Al filtrar el material molido por fusión, se pueden eliminar los contaminantes no plásticos. Para mantener una estabilidad óptima del proceso, es esencial realizar un mantenimiento regular del molino. Esto incluye afilar las cuchillas, limpiar la máquina y asegurarse de que la pantalla funcione correctamente.

¿Cuál cree que es el mayor desafío asociado con el reafilado? Según mi experiencia, la contaminación por plásticos y materiales extraños representa un obstáculo importante. Con frecuencia, la producción se interrumpe debido a las puntas calientes obstruidas. Para reducir los costos, es recomendable utilizar solo resina virgen en las herramientas de canal caliente y reservar el reafilado para las herramientas de canal frío. Si bien esta puede no ser una opción viable para todos, es una estrategia eficaz cuando es factible.

¿Qué soluciones existen para abordar estos problemas?

En lugar de mezclar el material molido con resina virgen, considere utilizar material molido al 100 %. Este enfoque evita los problemas mencionados anteriormente. Con este método, primero se utiliza toda la resina virgen y luego se introduce el material molido en las máquinas a plena capacidad.