El diseño es bastante eficaz en la transición de la materia prima de la fase sólida a la fase fundida, la cual avanza con el movimiento del tornillo y, por lo tanto, aumenta su temperatura. En tornillos con diferentes diseños, la distribución de las fases sólida y fundida a lo largo de la geometría del tornillo es diferente. En general, los tornillos de inyección se dividen en dos grupos según la geometría de su estructura de paso.
Los plásticos se clasifican según su estructura molecular, el tipo de mecanismo de unión involucrado y sus propiedades mecánicas.
Tornillos de paso recto
Los tornillos de inyección de plástico de paso recto son tipos de tornillo en los que el ángulo de paso se mantiene constante a lo largo del tornillo. Su principal característica es que permiten que el material avance a velocidad constante y se comprima bajo presión constante. Si bien los tornillos de paso recto son los preferidos para procesar polímeros simples y para situaciones que requieren una producción rápida, pueden no proporcionar una mezcla y homogeneidad suficientes en aplicaciones que contienen diferentes aditivos, cargas y refuerzos. Por esta razón, los tornillos de paso recto se utilizan generalmente en la producción de productos más simples. El tornillo de paso recto permite que el material avance a velocidad constante y que la temperatura se controle, lo que aumenta la eficiencia en los procesos de inyección simples.
Tornillos de paso de barrera
El tornillo de barrera es un tipo de tornillo diseñado para mejorar el proceso de fusión mediante la separación de la fase fundida y la fase sólida del polímero. Este tipo de tornillo se utiliza generalmente para procesar eficientemente polímeros difíciles de fundir que presentan una importante fase sólida remanente durante el proceso de fusión.
La característica de los tornillos de barrera es que cuentan con dos canales separados: uno transporta el polímero fundido, mientras que el otro absorbe el material en fase sólida y garantiza que se complete la fusión. De esta manera, la fase fundida y la fase sólida no se mezclan, lo que ahorra energía y mejora la calidad del producto.
Los tornillos de barrera proporcionan una fusión más homogénea del polímero y reducen las fluctuaciones de presión durante el proceso de inyección. Su uso aumenta la eficiencia, especialmente al procesar materiales cristalinos o polímeros sensibles a las diferencias de temperatura. Los tornillos de barrera contribuyen a un moldeado mucho más consistente del material durante la inyección y a las propiedades físicas deseadas del producto final.
El sector del plástico se está desarrollando a un ritmo acelerado. Es uno de los sectores con mayor crecimiento en nuestro país. Según datos de 2023, el consumo de materias primas plásticas en Turquía superó los 10 millones de toneladas.
Geometría del tornillo y formación de la fase de fusión
Los tornillos de inyección son una de las partes más importantes de las máquinas de inyección y realizan las funciones de transporte, fusión e inyección gracias al movimiento de accionamiento externo. En otras palabras, los tornillos de inyección garantizan que la materia prima plástica avance en el cilindro, se funda mediante calentadores, se convierta en una masa fundida homogénea y finalmente se entregue al molde bajo presión.
Tiene propiedades características como alta resistencia química, alta resistencia al calor, alta sensibilidad a la entalla, valores de tracción del molde, resistencia al envejecimiento y resistencia a la fricción.
Movimiento de accionamiento y tornillo
Los tornillos de inyección son accionados por un motor hidráulico o eléctrico. Durante el movimiento de rotación, el tornillo transporta los gránulos de plástico hacia adelante mientras gira dentro del cilindro. La rotación del tornillo también crea un efecto de cizallamiento y mezcla en los gránulos de plástico, acelerando el proceso de fusión.
Transporte de materias primas
Los gránulos de plástico se mueven a través de los canales de paso a lo largo del tornillo. El ángulo de paso y el diseño del tornillo garantizan un transporte controlado de la materia prima dentro del barril. El diseño del paso se optimiza según el tipo de material, las propiedades de fluidez y los requisitos del proceso. Durante el transporte de la materia prima, el calor aplicado externamente (calentadores en el barril) y la fricción entre el tornillo y el barril contribuyen a la fusión de los gránulos.
Calentamiento y fusión
Los gránulos de plástico se funden mediante la energía mecánica generada por las resistencias de calentamiento situadas en el cañón y la rotación del tornillo. Mientras que las resistencias permiten que la materia prima alcance su temperatura inicial de fusión, la fricción mecánica causada por la rotación del tornillo contribuye a su fusión completa. El proceso de fusión varía según el tipo de material plástico (p. ej., amorfo o semicristalino) y la temperatura de fusión.
Mezcla y homogeneización
El tornillo no solo funde el material sino que también realiza la mezcla para obtener una masa fundida homogénea. El proceso de mezcla es fundamental para garantizar una distribución homogénea en la masa fundida, especialmente en el caso de materias primas que contienen aditivos (pigmentos de color, cargas). Los tornillos de alta tecnología incluyen segmentos de mezcla o diseños de barrera para un mejor rendimiento de la mezcla. Estos segmentos crean un efecto de cizallamiento adicional en el material, optimizando la homogeneidad del color, los aditivos o la temperatura.
Transporte de material fundido
El plástico fundido y homogéneo es impulsado hacia adelante por el movimiento del tornillo y se acumula hacia la parte frontal del cilindro. El tornillo puede realizar un movimiento de retorno (durante la plastificación) y un movimiento de empuje hacia adelante (durante la inyección). Durante el movimiento de empuje hacia adelante, el material fundido se inyecta en la cavidad del molde a alta presión. En este proceso de transmisión, las propiedades de fluidez (viscosidad, temperatura) del material fundido y el diseño del grupo de puntas del tornillo afectan directamente la eficiencia del proceso de inyección.
