El PVC puede ser clave para el éxito o el fracaso de tu negocio. Si bien es un material muy rentable, también es extremadamente difícil de trabajar. Si necesitas piezas que superen tus expectativas en condiciones de congelación, el moldeo por inyección de PVC es la solución.
Pero si no se procesa correctamente, el PVC puede resultar decepcionante. Siga leyendo para conocer las mejores estrategias para lograr el éxito en el moldeo por inyección de PVC.
¿Qué es el PVC (cloruro de polivinilo)?
Durante casi un siglo, el cloruro de vinilo fue considerado un subproducto de desecho de la industria del cloro. En 1926, Waldo Semon descubrió el PVC plastificado mientras trabajaba con PVC en un disolvente de alto punto de ebullición.
Actualmente, la producción a gran escala de PVC se realiza mediante la reacción de etileno y cloro. Esto crea el monómero de cloruro de vinilo, que posteriormente se plastifica mediante calor y productos químicos.
El PVC es resistente al fuego, a los productos químicos y a muchos años de uso prolongado. Sin embargo, el moldeo por inyección de PVC puede ser complejo. Este material es muy sensible a la temperatura y puede provocar corrosión en el molde. Requiere un control de proceso estricto, pero hablaremos de ello más adelante.
Tipos y grados de PVC
Los dos tipos principales de PVC son el rígido (uPVC) y el flexible (PVC-p). El PVC rígido se utiliza en aplicaciones que requieren mayor resistencia, como tuberías, mientras que el PVC flexible se utiliza en juntas y tubos.
| PVC | Propiedades | Usos |
| PVC-U (uPVC) | No plastificado y rígido | Tuberías de agua, marcos de ventanas y puertas |
| PVC-P (flexible) | Plastificado y suave | Aislamiento de cables y tubos médicos |
| PVC clorado (CPVC) | Resistente a temperaturas más altas que el PVC estándar. | Rociadores contra incendios |
| Cloruro de polivinilo orientado (PVC-O) | Fuerte y dúctil | Sistemas de agua a alta presión |
| Cloruro de polivinilo modificado (PVC-M) | Resistente y a prueba de grietas. | Tuberías de gas, líneas químicas industriales |
Los grados de PVC utilizan el sistema de valores K, donde cada rango de valores identifica la facilidad de fabricación y las principales aplicaciones del grado.
| Rango de valores K | Tipo de grado | Propiedades | Aplicaciones |
| K50 – K55 | Especial | Más fácil de procesar, menor resistencia mecánica. | Separadores de baterías, mezcla de resinas. |
| K57 – K60 | Bajo | Alto flujo, fácil fusión, baja viscosidad. | Moldeo por inyección, moldeo por soplado y películas transparentes. |
| K65 – K68 | Media | Equilibrio perfecto entre resistencia y facilidad de fabricación. | Tuberías estándar, perfiles de ventana y uso general. |
| K70 – K75 | Alto | Resistencia superior, pero muy difícil de procesar. | Tuberías de alta presión, pavimentos industriales y aislamiento de cables. |
Características y propiedades clave del PVC
El PVC es fiable en muchas aplicaciones porque es inerte. No reacciona al exponerse a ácidos y álcalis.
Posee una rigidez dieléctrica superior, lo que lo convierte en un excelente aislante.
El PVC no conduce fácilmente el calor. Es uno de los materiales de aislamiento térmico más económicos y a la vez más eficientes que se conocen.
Además de ofrecer protección contra la electricidad y el calor, también posee una resistencia a la tracción excepcionalmente alta. A pesar de su ligereza, el material puede soportar cargas mecánicas elevadas.
Ventajas del PVC
- Ahorra dinero porque no se oxida ni se pudre.
- Puede utilizarlo para aligerar el peso y así ahorrar energía y costes laborales.
- Es no poroso, por lo que resulta higiénicamente fiable en aplicaciones médicas y de procesamiento de alimentos.
- Su disponibilidad está garantizada incluso cuando fluctúan los mercados petroleros; no es 100% derivado del petróleo (57% de sal en peso).
- El PVC es totalmente reciclable.
Desventajas y consideraciones
- El PVC no soporta altas temperaturas; se ablanda.
- Cuando el PVC se sobrecalienta o se degrada durante el procesamiento, puede liberar HCl, que puede corroer tornillos, cilindros y moldes.
- Tras muchos años soportando una alta carga mecánica, cambia de forma.
Directrices de diseño para el moldeo por inyección de PVC
Consideraciones de diseño de productos de PVC
Mantenga las paredes uniformes. Con el PVC, el grosor desigual de las paredes crea inevitablemente tensiones internas y marcas de hundimiento.
Redondea todas las esquinas internas al menos un 25 % del grosor de la pared de la pieza. Si bien las esquinas afiladas pueden resultar estéticas, reducen la resistencia estructural de las piezas de PVC.
El PVC tiene un alto coeficiente de fricción. Si no desea marcas de rozadura, aplique un ángulo de desmoldeo generoso, de al menos 2 a 3 grados. De lo contrario, es posible que tenga que cincelar la pieza para extraerla del molde.
Las paredes más delgadas son excelentes para el balance financiero porque reducen costos. Pero no con el PVC. Debido a su alta sensibilidad al corte, se corre el riesgo de degradación térmica y falla por flexión. Use paredes más gruesas, pero ahueque el material y añada nervaduras internas.
Evite los rebajes estrechos, ya que el material tiende a adherirse. Además, asegúrese de que las nervaduras tengan entre el 50 % y el 60 % del espesor nominal de la pared para evitar marcas de hundimiento.
Diseño de moldes y compuertas de PVC
Utilice una compuerta ancha para que el material fluya libremente en lugar de con fuerza. En el caso del PVC, la alta cizalladura que generan las compuertas estrechas provoca una degradación química que lo vuelve corrosivo. En este caso, las compuertas en abanico son mejores que las de pasador.
Un molde complejo resulta, en definitiva, más económico que cinco moldes sencillos. La creencia de que se pueden simplificar piezas complejas dividiéndolas en moldes separados es falsa.
Al integrar todos los componentes en un solo molde, se eliminan los errores humanos y los costosos procesos de ensamblaje.
Una pieza de PVC texturizada es mejor que una pieza con acabado liso. Si tiene textura, es más flexible y, por lo tanto, más estable dimensionalmente. Utilice superficies con microtextura controlada. Esto permite reducir la presión de inyección y, por consiguiente, disminuir las tensiones internas y la deformación.
Como se mencionó anteriormente, el PVC puede corroerse a altas temperaturas. Si no utiliza moldes de acero de alta calidad (420 o S136), corre el riesgo de perder su inversión debido a la corrosión y el óxido.
Dentro del molde, el aire atrapado puede quemar las superficies de las piezas de PVC. Pero si se añaden orificios de ventilación cerca del final de cada conducto de flujo, los gases escapan y se reduce la tasa de desperdicio.
Proceso de moldeo por inyección de PVC paso a paso
Paso 1. Preparación del material
No dejes el PVC expuesto a altas temperaturas durante horas para secarlo. No es higroscópico. Pero no omitas el proceso de secado por completo. Sécalo rápida y ligeramente.
Paso 2. Alimentar la máquina
Llene la tolva hasta la mitad para que el peso de la pila no obstruya el flujo de material. Alimente la máquina solo con lo que necesita por hora; de lo contrario, la presión fluctuará y, por consiguiente, la consistencia de las piezas también.
Paso 3. Fusión
Aumenta la temperatura, pero no con la intención de quemar el material hasta que se vuelva líquido como el agua. A altas temperaturas, el PVC libera ácidos corrosivos. La temperatura óptima de fusión del PVC se encuentra entre 160 °C y 190 °C.
Utilice más calor por cizallamiento y menos calor por efecto del tambor. Los tambores solo calientan la parte exterior y no el interior de la resina, por lo que la superficie se quema.
Paso 4. Inyección
Si el PVC se enfría, deja de fluir. La inyección debe realizarse inmediatamente después de que el material se haya fundido. Debe ser rápida para que las esquinas se rellenen antes de que la resina se contraiga. Utilice una presión de inyección de 70 a 150 MPa.
Paso 5. Sosteniendo
Debes aplicar presión de sujeción para evitar que el material retroceda o se contraiga. Comienza el proceso de compactación al 50 % de la presión de inyección. Posteriormente, puedes aumentarla ligeramente hasta el 80 %. Sin este paso, la pieza pierde resistencia y precisión dimensional.
Paso 6. Enfriamiento y expulsión
Podrías dejar la pieza en el molde hasta que esté fría al tacto, pero eso te costaría muchísimo dinero. Por lo tanto, debes extraer la pieza en cuanto esté firme y tibia.
Si es necesario, enfríelo en un recipiente con agua fuera del molde. Esto reduce a la mitad los costos de la máquina y evita la deformación.
Parámetros recomendados para el procesamiento de PVC
- Mantenga la temperatura de fusión entre 160 °C y 190 °C para el PVC rígido y entre 140 °C y 190 °C para el PVC flexible.
- La presión de inyección debe ser de 70 a 100 MPa para PVC flexible y de 100 a 150 MPa para PVC rígido.
- La temperatura ideal de moldeo es de 20 °C a 50 °C para PVC flexible y de 40 °C a 60 °C para PVC rígido.
- La velocidad de inyección debe ser de 20 a 50 mm/s.
Desafíos y solución de problemas
Motas negras
Asegúrese de que la temperatura esté dentro del rango recomendado para el material. Además, revise el husillo y el canal de alimentación para asegurarse de que no estén obstruidos. Utilice siempre un molde limpio y bien pulido. Si la resina no se puede ocultar, no se puede quemar.
Otras soluciones viables para las motas negras en el moldeo por inyección de PVC:
- Reducir el tiempo de ciclo
- Reduzca el calor en la zona de alimentación.
- Mantenga la contrapresión entre 800 y 1000 psi.
Líneas de soldadura débiles
Se forma una cicatriz donde se unen dos líneas de flujo, pero si esta línea de soldadura resulta ser inesperadamente más frágil, conviene mover la compuerta para que los flujos se encuentren en una sección más gruesa de la pieza. No intente aumentar la temperatura, ya que esto solo debilita las uniones del PVC.
Marcas de fregadero
Las marcas de hundimiento aparecen donde se utilizaron las nervaduras y salientes más gruesos. Estas marcas pueden requerir una mayor presión o tiempo de compactación, así como correcciones en el diseño de la pieza, como la reducción del espesor de la nervadura con respecto a la pared.
También puedes evitar las marcas del fregadero mediante:
- Asegurarse de que las nervaduras y los salientes no superen el 60 % del espesor nominal de la pared.
- Perforación de secciones más gruesas
- Utilizar radios generosos para evitar la acumulación de tensiones.
Pandeo
Si una pieza de PVC se deforma, la causa más probable es un enfriamiento rápido. Si el enfriamiento es demasiado rápido, la capa exterior de la pieza se solidifica mientras el núcleo permanece fundido. Esto provoca una contracción diferencial que posteriormente causa la deformación.
Sin embargo, también hay que tener en cuenta las fluctuaciones de presión. Si la presión es inconsistente, el material no podrá llenar completamente la cavidad al contraerse.
Otras formas de evitar que el PVC se deforme incluyen:
- Colocar las compuertas en las secciones más gruesas
- Agregar nervaduras y refuerzos para mejorar la resistencia de la pared.
- Utilizando pasadores de expulsión que presionan las secciones más gruesas
Adhesión del molde
Las piezas pueden adherirse al molde debido a la degradación del material o a una fuerza de sujeción excesiva. La sensibilidad del PVC al cizallamiento hace que sea aún más propenso a adherirse que cualquier otra resina. Las soluciones incluyen:
- Temperatura más baja del barril o del molde
- Reduzca la presión de sujeción para evitar el exceso de embalaje.
- Aumentar el tiempo de enfriamiento para que la pieza se solidifique por completo.
- Utilice ángulos de desmoldeo más amplios.
- Utilice un agente desmoldante a base de silicona.
Aplicaciones industriales del moldeo por inyección de PVC
Plantas químicas
El moldeo por inyección de PVC produce las válvulas y los accesorios necesarios para mantener la integridad de los equipos de procesamiento químico. Estas piezas son resistentes a ácidos, bases y alcoholes.
Aislamiento electrico
Las industrias eléctrica , automotriz y de la construcción han llegado a depender del moldeo por inyección de PVC para resolver complejos problemas de aislamiento. El PVC es de bajo costo y tiene una gran rigidez dieléctrica. Se utiliza para fabricar:
- Cajas de conexión
- Accesorios de tuberia
- Accesorios de conducto
- Conectores de cables y cubiertas protectoras
- Paneles y tableros internos
Equipo Médico
El moldeo por inyección de PVC permite producir piezas no porosas que no albergan bacterias. Se pueden añadir aditivos antimicrobianos al material para hacerlo permanentemente resistente al crecimiento microbiano. Esto lo convierte en un material fiable para la producción de componentes biocompatibles y para dispositivos médicos , entre los que se incluyen:
- Tubos y conectores para diálisis
- Bolsas de sangre y componentes
- Tubos para bombas médicas
- Accesorios para ventiladores y mascarillas respiratorias
- Conectores para catéteres
Exploración Marina
El PVC es resistente a la corrosión del agua de mar. Puede soportar una exposición prolongada tanto a productos químicos como a la radiación UV. Por lo tanto, el moldeo por inyección de PVC es importante para la fabricación de:
- Accesorios para la exploración marina de petróleo y gas,
- Sensores oceanográficos
- Equipos de investigación costera
Maquinaria Industrial
En aplicaciones industriales pesadas, la vibración es un problema persistente y un enemigo de la eficiencia y la vida útil de los equipos. Afortunadamente, el moldeo por inyección de PVC permite producir los componentes necesarios para la amortiguación de vibraciones, aprovechando la naturaleza viscoelástica del material. Algunos ejemplos de piezas son:
- Patas de la máquina y soportes de nivelación
- Pasadores para bobinas de motores y bombas
- Amortiguadores, almohadillas y topes
- Carcasas y paneles para cerramientos industriales
Posibles alternativas al plástico PVC
Elastómeros termoplásticos (TPE)
- El TPE es ideal para asas de equipos y juntas.
- A diferencia del PVC, es flexible incluso a temperaturas más bajas.
- No requiere plastificantes.
Poliuretano Termoplástico (TPU)
- El TPU se utiliza en tubos médicos, juntas para automóviles y empuñaduras de tacto suave.
- Es flexible, duradero y resistente a la abrasión.
- Puede soportar cargas mayores que el PVC.
Monómero de etileno propileno dieno (EPDM)
- Sobrevive a la exposición prolongada al calor, los rayos UV y el ozono.
- Ideal para juntas de sistemas de climatización y empaquetaduras de automóviles.
- Ideal para la amortiguación de vibraciones y el aislamiento eléctrico.
Silicona (caucho de silicona líquida – LSR)
- LSR Es capaz de soportar temperaturas tanto de congelación como de abrasión (de -50 °C a 200 °C).
- Recupera su forma original al ser comprimido.
- Es especialmente valiosa en aplicaciones médicas y sanitarias, aunque tiene un sinfín de otros usos.
Caucho natural (vulcanizado)
- El caucho natural ofrece una mayor absorción de energía interna que el PVC.
- Vuelve a su forma original al comprimirse.
- Sus principales aplicaciones incluyen componentes de amortiguación de vibraciones y dispositivos médicos.
EzraMade
¿Necesita moldeo por inyección de PVC fiable?
¿Cuáles son las mejores prácticas para el moldeo por inyección de PVC?
Utilice un molde de acero inoxidable bien pulido o cromado y un tornillo con baja compresión. Esto protege la máquina de la corrosión química y evita la corrosión del molde.
Instale controladores de temperatura en cada zona. No deje el material en el barril durante demasiado tiempo. Esto ayuda a prevenir la degradación de la cadena polimérica.
Purga la máquina por completo después de cada ciclo. Si dejas el PVC en un tambor caliente, se carboniza, lo que provoca la aparición de motas negras en el siguiente ciclo.
Reduzca la velocidad de rotación del husillo a 30-60 RPM. El PVC es sensible al calor generado por la fricción. A altas velocidades de rotación del husillo, el PVC se degrada incluso antes de entrar en el molde.
Conclusión
El moldeo por inyección de PVC es fundamental para el aislamiento eléctrico, la amortiguación de vibraciones y los dispositivos médicos. Sin embargo, su rango de procesamiento es limitado. Para obtener resultados de calidad, es necesario elegir los grados de PVC adecuados, diseñar para un flujo óptimo y mantener un control estricto de la temperatura.
Preguntas Frecuentes
El PVC es muy sensible a los cambios de temperatura. A temperaturas ligeramente superiores, la resina puede degradarse y liberar ácidos corrosivos dentro del molde.
Sí. Porque el ácido clorhídrico que se libera durante el procesamiento del PVC puede corroer los tornillos y cilindros estándar.
El PVC flexible se ablanda y se vuelve dúctil gracias a los plastificantes. Se utiliza en aplicaciones que requieren flexibilidad, como juntas y almohadillas amortiguadoras. El PVC rígido es rígido y no contiene plastificantes. Se utiliza en aplicaciones que requieren resistencia y tenacidad, como tuberías y accesorios.
Fuentes
- Guías de procesamiento del fabricante para uPVC y PVC-P: https://www.researchgate.net/publication/237732382_Manufacturing_and_Processing_of_PVC
- Moldeo por inyección de PVC: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-009-5614-8_15
- Moldeo por inyección de PVC: https://www.fictiv.com/articles/pvc-injection-molding
- Directrices para el moldeo por inyección de PVC: https://www.scribd.com/document/604692444/PVC-Injection-Molding-Guidelines
