Asesoría

Todo lo que necesitas saber para escoger y utilizar la mejor inyectora de plásticos .... y HACER MUCHO DINERO.

jueves, 20 de diciembre de 2012

Husillos Barrera - Alto Desempeño

Los husillos de USO GENERAL de tipo tradicional fueron introducidos en el mercado hace más de 50 años y desde entonces nada ha cambiado de su principio básico de funcionamiento ; de hecho , la mayor parte de las máquinas de inyección está equipada con este sistema .

El sistema más clásico prevé tres zonas y una proporción de largo-diámetro (L/D) de 20 veces el diámetro. A través de los años, a causa de las siempre crecientes exigencias de capacidad de plastificación, de calidad y de homogeneidad de la masa fundida, se han desarrollado nuevas geometrías de tornillos y se ha difundido el uso de aplicaciones especiales y específicas para determinados materiales.  Con el aumento de la demanda de productos de alto consumo y el desarrollo del embalaje plástico para uso alimentario, se ha visto crecer la tecnología de los moldes, con reducciones considerables de los tiempos de ciclo y necesidad de capacidad de plastificación  siempre mayor.

La tendencia al uso de los moldes siempre más grandes (gracias al aumento de las dimensiones de las platinas de la inyectora) y al uso de materiales de elevado índice de fluidez, ha permitido incrementar  el número de las cavidades a utilizar , así como la misma fuerza de cierre.  Es interesante considerar que las altas velocidades de inyección realizables hoy, permiten  reducir considerablemente la fuerza de cierre necesaria.
 
Los principales fabricantes de máquinas de inyección han en consecuencia desarrollado husillos de altas prestaciones y desempeño. Negri Bossi ha equipado sus modelos con husillos en el rango desde 18D hasta 24D , sin descuidar el diseño de perfiles particulares.  

Todo esto ha empujó a Negri Bossi a buscar nuevos caminos y así, después de años de intenso trabajo, pruebas y sucesivos desarrollos, ha equipar sus propios modelos destinados a elevadas producciones con una generación de husillos de elevadas prestaciones. Este tipo de husillos, son comercializados con el nombre de “Husillo Barrera”.

Pero, ¿Cuál es la diferencia entre los tradicionales husillos a tres zonas (alimentación, compresión y dosificación) y los Husillos Barrera? . Veamos...

EL HUSILLO GENERAL

Con el husillo convencional a tres zonas, el material en gránulos compactado recibido desde la tolva , después de algunos giros produce  una primera película de material plastificado que comienza a formarse en las zonas más cercanas al cilindro.  Esta primera película viene sucesivamente comprimida y el empuje recibido, favorece la amalgama con los gránulos todavía no plastificados, aumentando la cantidad de material en fase de plastificación.

En la zona de compresión, el espesor de la masa fundida se reduce porque viene comprimida hacia las paredes del cilindro, acelerando el proceso de plastificación que viene además favorecido por el aumento de fricción y por la mayor energía aportada a la masa en fusión.

Pasando a la zona de laminación (dosificación), el proceso viene ulteriormente acentuado, pero con el efecto que las partes todavía no plastificadas, que se mueven con una velocidad inferior, sean obligadas hacia el centro de la masa fundida, quedando en algunos casos, englobadas  en el material de inyección hasta el punto de comprometer la homogeneidad de la pieza inyectada.

Por esta razón, los husillos con elevada L/D (hasta 27) son normalmente usados para obtener elevada capacidad de plastificación. En estos casos, el granulado alcanza elevados grados de plastificación, sobre todo gracias al largo período de permanencia en el cilindro. Con estos tornillos se pueden después obtener óptimos resultados también a elevadas velocidades de rotación, equipándolos con sistemas de mezcla que además favorecen el proceso de homogeneización de los colorantes.

Es por lo tanto el perfil posterior que limita la capacidad, sobre todo con materiales muy viscosos, hoy siempre más usados, para los cuales el aumento de las superficies de fricción provoca un aumento de temperatura difícilmente controlable, con los riesgos del deterioro que bien pueden imaginar.  Para superar determinados límites se estaba entonces obligado a pasar a husillos de diámetro superior que, a menudo, significaban también máquinas de tamaño superior.


EL HUSILLO BARRERA

Este husillo se basa en un proyecto inicial que la compañía Maiellefer utilizaba en el campo de la Extrusión.. Este principio, adaptado al proceso de moldeo por inyección, se ha desarrollado adecuándolo a una vasta gama de materiales. Con este diseño de husillo, el granulado, ya compactado, inicia su proceso de plastificación a comenzar desde las paredes del cilindro . Apenas la primera parte del material resulta plastificada, un segundo filete con un paso de mayor avance, viene a intervenir como si fuera un segundo husillo simultáneo. El paso superior hace que la primera parte de material plastificado avance más rápidamente de la masa global en fase de plastificación hasta cuando el mismo termina sobre el filete opuesto.

El diámetro externo del segundo filete es ligeramente inferior del filete principal, así que permite al material ya plastificado pasar , separándolo de los gránulos aún no plastificados. De esta forma el material en fase de plastificación resulta separado de aquel ya plastificado no apenas este último se forma, evitando el peligro de un esfuerzo excesivo . El segundo filete viene por lo tanto a separar los gránulos del material plastificado, es por eso que este tipo de husillo se conoce como “Husillo Barrera”.

MÍNIMOS EFECTOS DE COMPRESIÓN

Con este diseño de husillo, el efecto de compresión no se debe solamente a la reducción de la distancia (luz) entre tornillo y cilindro, sino también, al efecto de la reducción de la cámara en la que permanecen lo gránulos no plastificados, mientras que está en crecimiento la cámara destinada  a la masa plastificada.  Este método “gentil” de plastificación permite temperaturas de transformación más bajas, también en el caso de materiales de alta viscosidad. Con un husillo de tipo convencional en cambio, se desarrollan fuertes fricciones y un levantamiento incontrolable de la temperatura.

El par necesario para la rotación del Husillo Barrera, es inferior al del Husillo Tradicional ,  debido a que siendo inferior la cantidad de gránulos en contacto con el filete, se desarrolla una fricción menor y es por lo tanto necesario un par menor.


VENTAJAS DEL HUSILLO BARRERA

Con el Husillo Barrera de la Negri Bossi se obtienen elevadas capacidades de plastificación y de calidad de material, sin correr el riesgo de un deterioro o stress, también a elevadas velocidades de rotación.  Las capacidad de plastificación de  un Husillo Barrera, a la misma velocidad de rotación, es solamente un poco superior a aquella de uno tradicional a tres zonas, pero la posibilidad de aumentar mucho esta velocidad, sin peligro de inyectar gránulos crudos, permite al Husillo Barrera  tener una capacidad de plastificación absoluta del 25% superior al sistema tradicional. 

Este resultado está además integrado por una mejor homogeneización y por una perfecta dispersión de los colorantes o de aditivos en general, permitiendo un sustancial ahorro de los mismos. La reducción de los efectos de esfuerzo cortante sobre el gránulo permite un tratamiento más suave de los materiales más delicados y fácilmente degradables y gracias a la reducción de las fricciones, permite trabajar a temperaturas relativamente más bajas, permitiendo una reducción de los tiempos de enfriamiento y en consecuencia, de los tiempos de ciclo.



CAMPOS DE APLICACIÓN DE LOS HUSILLOS BARRERA

La producción de artículos de pared delgada es un importante campo de aplicación de estos tornillos, ya que con los tiempos de enfriamiento reducidos es necesaria una notable cantidad de material plastificado. En este sector los materiales más utilizados son PP, PE y PS. Las aplicaciones más difundidas son para la producción de envases desechables para alimentos, embalajes desechables en general,  también cajas para joyería y todo el estuche destinado al CD.

En esta gama de productos, toma ventaja también la dispersión del colorante (cuando es necesaria), que resulta mucho más homogénea inclusive utilizando cantidades inferiores.
Siempre a causa de las grandes capacidades de plastificación requeridas, el Husillo Barrera es utilizado por los principales constructores de máquinas destinadas a la producción de preformas PET, obteniendo, además una sustancial reducción del nivel de acetaldehido.

El Husillo Barrera es también utilizado con beneficio en todos aquellos campos donde se requieran bajos perfiles de compresión como el MFI LDPE, utilizado para el cierre de bebidas gaseosas, el PA 6 en aplicaciones a pared delgada y para todos los materiales cargados con sustancias inflamables.

En estos últimos casos, el Husillo Barrera combina la ventaja de una alta capacidad de producción, con un tratamiento verdaderamente delicado del material que, en el caso de los tecnopolímeros se traduce en menor stress  y mejoría de las características reológicas de los particulares moldeados.


EJEMPLOS DE PRUEBAS EFECTUADAS

Negri Bossi ha equipado con Husillos Barrera sus propios modelos desde la feria Plast 97.   Para el caso de la inyectora  V 250, en la versión standard con husillo barrera de  diámetro 60 mm. trabajando con un molde a stack para la producción de 32 tenedores más 32 cuchillos. El tiempo de ciclo obtenido de  5.5 segundos permitió una producción horaria  aprox. 100 kg./h. de PS perfectamente plastificado, cuando un tornillo de tipo tradicional del mismo diámetro permite obtener solamente 70 kg./h.


REGULACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE LA INYECTORA

El principio de funcionamiento del Husillo Barrera, requiere de sólo pocas modificaciones respecto a un tornillo tradicional.  Gracias a la especial geometría, el material plastificado es mantenido estrechamente separado de la parte "cruda" en gránulos. La consecuencia de esto es que la aplicación de la contrapresión en el tornillo no mejora el proceso de plastificación, y por lo tanto se puede trabajar a valores de contrapresión muy bajos.

Normalmente, para el cilindro, se programa un perfil de temperaturas constantes. Nuestra experiencia ha demostrado que la temperatura interna del “fundido” corresponde en gran parte a la temperatura planeada, en cuanto están ausentes los efectos debidos al sobrecalentamiento  de la fricción. Como regla, se pueden plantear temperaturas más bajas respecto a un husillo tradicional , disminuyendo los stress derivados de los materiales manteniendo las mejorías en plastificación.

El proceso de plastificación es ayudado por una temperatura más alta en la zona de alimentación que permite el obtener un primer cojín de material plastificado ya en la primera zona del cilindro.  Las velocidades de rotación del husiillo pueden ser aumentadas hasta los extremos, sin peligro de salida de gránulos “crudos”. Normalmente, entonces, la velocidad se reduce en la fase final para favorecer el respeto de la producción programada, y aunque se manejen posibles velocidades más elevadas, es aconsejable  proporcionar la velocidad en función del tiempo de enfriamiento necesario, de tal forma de obtener las mejores condiciones posibles.


VENTAJAS  CUANTIFICABLES  DEL HUSILLO BARRERA :
  1. Mejora de la calidad del producto, debido al menor stress en la materia prima.
  2. Elimina  problemas de desgasaje, debido a la baja relación de compresión.
  3. Ahorra en colorantes y aditivos, obteniendo además una mejor dispersión.
  4. Aumenta  la capacidad de plastificación, por las mayores velocidades de rotación.
  5. Reduce  tiempos de dosificación, debido a una mayor plastificación y a valores más bajos de contrapresión.
  6. Reduce  los tiempos de enfriamiento, debido a una menor temperatura de plastificación, con el consecuente ahorro energético de proceso.
  7. Reduce  los tiempos de ciclo, en la suma de los aspectos previos.

                                                                 

No hay comentarios:

Publicar un comentario