Técnica de moldeo por extrusión e soplado para a fabricación de plástico e tipos de plástico utilizados
Pendahuluan
Na industria do envasado e dos produtos domésticos, moitos obxectos de plástico ocos, como botellas, bidóns, xarras de pequeno galón, envases de champú, recipientes de deterxente e mesmo tanques pequenos, fabrícanse mediante o proceso de moldeo por soplado. Un dos métodos máis empregados é o moldeo por extrusión e soplado (EBM) porque o proceso é relativamente rápido, flexible para varios tamaños de produto e económico para a produción en masa. Este artigo analiza os principios de funcionamento da técnica de moldeo por extrusión e soplado, as etapas do proceso, os principais compoñentes da máquina, as súas vantaxes e limitacións, así como os tipos de plásticos que se usan habitualmente e as razóns da súa selección.
Que é o moldeo por extrusión e soplado?
O moldeo por extrusión e soplado é unha técnica para formar plástico oco mediante a extrusión de plástico fundido nun tubo (chamado parison), despois o parison é fixado por un molde e soprado con aire a presión para que o plástico se pegue á parede do molde, formando un produto segundo o deseño do molde.
A diferenza do moldeo por inxección-soplado, que emprega preformas producidas por inxección, o moldeo por inxección electrónica (EBM) forma parisons directamente mediante o proceso de extrusión. Isto fai que o EBM sexa ideal para produtos de volume medio a grande, formas de pescozo menos precisas e altos requisitos de produción.
Principios básicos e etapas do proceso
En xeral, o proceso de moldeo por extrusión e soplado pódese explicar nos seguintes pasos:
1. Fusión e plastificación de materiais
A materia prima plástica (xeralmente pellets/gránulos) entra na tolva e logo é empurrada por un parafuso cara ao interior do barril. Aquí, o plástico quéntase e fúndese gradualmente para formar unha masa fundida homoxénea.
2. Formación de parisons (tubos de fusión)
O plástico fundido sae polo cabezal da matriz, formando un tubo oco que colga cara abaixo. O grosor do parison é fundamental porque afectará o grosor da parede do produto final.
3. Peche do molde
Cando o parison alcanza unha determinada lonxitude, o molde péchase e suxeita o parison. A parte inferior do parison adoita retirarse por compresión, formando a base do produto.
4. Sopro de aire
O aire presurizado soprase a través dunha agulla ou boquilla de soprado. O parison expándese e adhírese á superficie do molde, formando a xeometría do produto.
5. Refrixeración
O molde arrefríase con auga circulante para endurecer o plástico. A fase de arrefriamento determina o tempo de ciclo e a calidade dimensional.
6. Apertura do molde e retirada do produto
Unha vez que estea o suficientemente arrefriado, ábrese o molde e retírase o produto. Recórtase o plástico restante do proceso de flash.
7. Recorte e acabado
O pescozo e a base están recortados. Algúns produtos requiren un procesamento adicional, como perforación, instalación de tapa/mango ou probas de fugas.
Principais compoñentes da máquina de moldeo por extrusión e soplado
Algunhas das pezas importantes dunha máquina EBM inclúen:
– Extrusora (de parafuso e barril): funde e mestura plástico.
– Cabezal da matriz: forma o parison; o seu deseño determina a estabilidade do fluxo e o grosor.
– Molde: forma o produto final; ten un canal de arrefriamento.
– Sistema de soprado: proporciona aire presurizado e control do soprado.
– Unidade de suxeición: abre e pecha o molde cunha determinada forza de suxeición.
– Sistema de control: regula a temperatura, a presión, o tempo de ciclo e os parámetros do proceso.
Nas máquinas modernas, hai unha función de programación de parisóns, que é un axuste dinámico do grosor do parisón (por exemplo, máis groso na zona de agarre e máis fino noutras zonas) para aforrar material e reducir defectos.
Produtos comúns feitos con EBM
As técnicas de EBM úsanse amplamente para crear:
– Botellas de champú, xabón líquido e cosméticos
– Botellas de lubricantes e fluídos para automóbiles
– Bidóns e recipientes de 1 a 30 litros (ou incluso máis grandes)
– Galóns pequenos, certas botellas de bebidas (dependendo dos requisitos de barreira)
– Xoguetes de plástico oco, flotadores, compoñentes ocos para automóbiles
– Tanques pequenos, condutos ou certos compoñentes de enxeñaría
A EBM é particularmente superior para produtos que requiren unha forma ergonómica e unha asa integrada, como os bidóns de deterxente.
Parámetros do proceso que afectan á calidade
Algúns factores importantes na EBM:
– Temperatura de fusión do plástico: unha temperatura demasiado baixa provoca unha mala fluidez e superficies rugosas; unha temperatura demasiado alta pode causar degradación.
– Velocidade de extrusión: afecta á estabilidade e á produtividade do parison.
– Presión e tempo de soprado: determina os detalles da superficie e os posibles defectos, como o soprado incompleto.
– Deseño de molde de pinzamento: afecta á resistencia da unión na base/bordo.
– Arrefriamento do molde: afecta á contracción e á deformación.
Os defectos comúns inclúen paredes irregulares, tapaxuntas excesivo, marcas de pías ou fugas en zonas de agarre.
Vantaxes e limitacións do moldeo por extrusión e soplado
Exceso:
– Alta produtividade para produtos ocos
– Pode crear formas complexas, incluíndo asas integradas
- Baixo custo por unidade para a produción en masa
– O material de refugallo (rebaba) en moitos casos pódese volver a moer e reutilizar en certas porcentaxes.
Limitacións:
– A precisión dimensional, especialmente no pescozo/rosca, adoita ser menor que a da inxección por sopro.
– Xera flash que precisa ser recortado (engade un paso de procesamento)
– O control do grosor da parede pode ser complexo sen a programación de parisons.
– Para certos envases que requiren unha alta barreira aos gases (por exemplo, bebidas carbonatadas), o envasado por embotellado estándar pode non ser o ideal sen materiais especiais ou multicapas.
Tipos de plásticos empregados no moldeo por extrusión e soplado
A selección do material depende en gran medida das propiedades mecánicas, a resistencia química, os requisitos de barreira, a transparencia e o custo. Os tipos de plástico máis comúns son:
1. HDPE (polietileno de alta densidade)
O HDPE é o material máis popular para a EBM, especialmente para bidóns, botellas de produtos químicos domésticos, deterxentes e envases industriais.
Superioridade:
– Resistente a produtos químicos e aos impactos
– Forte, bastante ríxido e lixeiro
– Fácil de procesar en EBM
- Prezo relativamente económico
Aplicacións: bidóns, botellas de champú (que non requiren alta transparencia), botellas de limpeza, recipientes de aceite.
2. LDPE e LLDPE (PE de baixa densidade e PE de baixa densidade lineal)
O LDPE/LLDPE tende a ser máis flexible que o HDPE.
Superioridade:
– Flexible, resistente á fisuración (fisuración por tensión) baixo certas condicións
– Adecuado para produtos que requiren capacidades de "espremer"
Aplicacións: botellas exprimibles, recipientes brandos, algúns tipos de envases de líquidos.
3. PP (polipropileno)
O PP ofrece mellor resistencia á calor que o PE e é bastante forte.
Superioridade:
– Maior resistencia á temperatura
– Boa resistencia química
– Ríxido e lixeiro
Limitacións: a baixas temperaturas, o PP pode ser máis fráxil que o HDPE.
Aplicacións: certas botellas farmacéuticas/químicas, recipientes que requiren unha mellor resistencia á calor.
4. PVC (cloruro de polivinilo)
O PVC usouse amplamente noutro tempo para botellas debido á súa transparencia e facilidade de moldeo, pero o seu uso diminuíu nalgúns países/industrias debido a preocupacións ambientais e cos aditivos.
Superioridade:
– Pode ser moi claro e brillante
– As propiedades de barreira son o suficientemente boas para certas aplicacións
Nota: O proceso do PVC require un control estrito para evitar a degradación térmica (liberación de HCl).
Aplicación: algúns frascos de cosméticos ou envases especiais (dependendo da normativa).
5. PETG e certos materiais de "poliéster" (menos comúns en EBM)
Para produtos que requiren unha alta transparencia e unha aparencia de primeira calidade, algúns fabricantes empregan certos materiais a base de poliéster, aínda que o PET convencional procésase máis habitualmente mediante moldeo por inxección-estirado-soplado.
Aplicación: envases cosméticos, certos frascos expositores.
6. Multicapa (moldeo por coextrusión e soplado): EVOH, PA (nailon) e resina adhesiva
Para requisitos de barreira elevados (por exemplo, resistir o osíxeno, aromas ou solventes), a EBM pódese facer mediante coextrusión multicapa, onde se extrúen varias capas de material simultaneamente.
– EVOH (alcohol etilenvinílico): alta barreira ao osíxeno; úsase como capa intermedia.
– PA/Nailon: mellor barreira e resistencia aos hidrocarburos.
– Capa de unión/resina adhesiva: axuda á adhesión entre capas que son naturalmente difíciles de unir.
Aplicacións: pequenos depósitos de combustible, certos envases farmacéuticos/químicos, botellas que requiren resistencia a aromas.
Consideracións sobre a selección de materiais
Ao seleccionar plásticos para EBM, as industrias adoitan ter en conta:
– Requisitos de resistencia á forza e ao impacto (HDPE superior)
– Resistencia química aos contidos do produto (o PE e o PP son xeralmente moi bos)
– Requisitos de aparencia/claridade (certos PVC ou poliéster)
– Barreira contra gases/aromas (multicapa con EVOH/PA)
– Facilidade de reciclaxe (os monomateriais como o HDPE son máis sinxelos que os multicapa)
– Custos de materiais e de produción
Peche
O moldeo por extrusión e soplado é unha técnica clave na fabricación de produtos plásticos ocos porque é eficiente, flexible e axeitada para a produción en masa. O proceso inclúe a formación de parisons mediante extrusión, fixación do molde, soplado de aire, arrefriamento e recorte. O material máis utilizado é o HDPE, seguido do LDPE/LLDPE e o PP, mentres que o PVC e certos materiais de poliéster úsanse para necesidades especiais. Para aplicacións con altos requisitos de barreira, a tecnoloxía de coextrusión multicapa con EVOH ou PA é unha solución importante.
Se o desexas, podo adaptar este artigo a unha versión máis técnica (con rangos de temperatura de proceso, tipos de cabezal de matriz, cálculos de espesor de parison e exemplos de parámetros de produción) ou a unha versión máis sinxela para tarefas escolares/universitarias.
