¿Por qué disminuye la resistencia superficial de los productos plásticos al utilizar resina reciclada?

El uso de resina reciclada en piezas de plástico presenta desafíos para los ingenieros. Añadir más material secundario puede provocar una mayor degradación del plástico, lo que reduce su resistencia estructural original y aumenta el riesgo de agrietamiento, especialmente en zonas 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 pregunta puede analizarse desde dos perspectivas.

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 suele ser la principal motivación, ya que los materiales secundarios son más económicos. Pero ¿utilizan estas fábricas el mismo tipo de materiales reciclados que los gránulos de plástico originales? Por ejemplo, si los gránulos originales son materiales de PC de Sabic (anteriormente GE), ¿utilizan los fabricantes realmente materiales reciclados de PC de Sabic, o utilizan cualquier material reciclado de PC disponible, o incluso mezclan ABS? Cuanto mayor sea la calidad de los gránulos de plástico, menos apropiado es para los fabricantes utilizar materiales reciclados, ya que esto puede resultar en productos de menor calidad.

Otra incertidumbre con los materiales reciclados es el almacenamiento. Estos materiales suelen almacenarse de forma inadecuada, expuestos a la intemperie, como el viento, el sol y la lluvia. Quizás haya notado que una silla de plástico expuesta al sol acaba decolorándose y volviéndose quebradiza. De igual manera, los materiales reciclados expuestos a condiciones adversas presentan propiedades físicas degradadas, lo que resulta en una calidad impredecible.

2. La diferencia en los valores de MFI (índice de fluidez) 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 índice de fluidez (MFI) de la mayoría de los plásticos aumenta entre un 20 % y un 30 % después de la inyección. Este aumento del MFI suele reducir la resistencia estructural del plástico, lo que puede afectar el rendimiento y la durabilidad del producto.

Los plásticos termoplásticos se caracterizan por la formación de cristales de polímero entrelazados, lo que les confiere una alta resistencia estructural. Durante el proceso de moldeo por inyección, el tornillo de avance corta y fragmenta estas largas cadenas moleculares en segmentos más cortos, reduciendo así su peso molecular. Este proceso, conocido como escisión de la cadena, provoca un debilitamiento del entrelazamiento molecular y la consiguiente disminución de la resistencia. Para obtener información más detallada, consulte el artículo sobre propiedades reológicas de los plásticos.

Dada la fluctuación de precios y la disponibilidad de las resinas termoplásticas, conviene optimizar el uso de la resina. Un método común es el uso de material remolido. Una vez finalizado el proyecto, el material sobrante y las piezas rechazadas pueden recuperarse y reutilizarse como material remolido, que posteriormente puede mezclarse con resina nueva o utilizarse 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 del 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 remolido. Si bien la temperatura o el historial térmico se consideran a menudo la principal causa de la degradación de los polímeros, muchas resinas pueden conservar sus propiedades físicas durante un número limitado de ciclos de remolido si se gestionan adecuadamente durante el procesamiento.

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

Normalmente, la industria del moldeo busca una mezcla de entre un 20 % y un 25 % o menos de material remolido con resina virgen. Sin embargo, dependiendo del proceso de fabricación, la proporción puede variar entre un 100 % de resina virgen y un 100 % de material remolido.

Los factores que influyen en esta variación incluyen

:

• 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 adhesión a los procedimientos establecidos

• Para evitar resultados potencialmente desastrosos, es esencial contar con procedimientos adecuados y disciplina en el taller.

Otra consideración importante es que, incluso si la mezcla inicial contiene un 20 % de material remolido, las pasadas posteriores siempre contendrán parte de la mezcla remolida anterior. La resina de la primera pasada permanece en el material. Consulte con su proveedor de resina para saber cuántas veces puede moldear su plástico antes de que sus propiedades se degraden en más del 10 % y para determinar cuáles se ven afectadas primero.

¿Qué problemas potenciales debes tener en cuenta?

Asegúrese de que resinas como el nailon, el policarbonato, el poli(tereftalato de butadieno) (PBT) y el poli(tereftalato de etileno) (PET) se sequen adecuadamente antes del procesamiento inicial. De lo contrario, pueden hidrolizarse en el cilindro de la máquina de moldeo, acortando las cadenas de polímero y provocando degradación. Incorporar material triturado degradado a la resina virgen al 25 % puede afectar significativamente el rendimiento y la función de las piezas finales. Es fundamental controlar los niveles de temperatura. Procesar resina virgen a temperaturas superiores a las recomendadas puede acelerar la degradación del polímero.

Un tamaño de pellet uniforme también es fundamental. Sin un mantenimiento regular del molino, se puede obtener una amplia gama de tamaños de gránulos, desde polvo fino hasta trozos de ¼ de pulgada o más. Durante la plastificación o la rotación del tornillo, es posible que este no funda uniformemente estos gránulos de diferentes tamaños, lo que puede afectar las propiedades de las piezas terminadas. La regranulación es una solución eficaz para este problema. Al filtrar el material remolido por fusión, se pueden eliminar los contaminantes no plásticos. Para mantener una estabilidad óptima del proceso, es esencial un mantenimiento regular del molino. Esto incluye afilar las cuchillas, limpiar la máquina y asegurar el correcto funcionamiento de la malla.

¿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 la obstrucción de las puntas calientes. Para reducir costos, se recomienda 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 remolido con resina virgen, considere usar 100% de material remolido. Este método evita los problemas mencionados. Con este método, primero se utiliza toda la resina virgen y luego se procesa el material remolido en las máquinas a plena capacidad.