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Moldeo por Inyección: el desafío de usar materiales reciclados

Aparte del costo, los materiales reciclados compiten contra los vírgenes en cuanto a las propiedades físicas, químicas, mecánicas y estéticas, que se afectan con los procesamientos térmicos, lavado y mezclas que se involucran durante su reciclaje. No obstante, con algunos ajustes en los procesos, los fabricantes logran obtener valor mediante el uso de materiales recuperados.

Los factores que modifican la calidad final de un producto inyectado con materiales reciclados tienen múltiples orígenes e incluso pueden conjugarse con más de uno, por lo que abordaré algunos de los más comunes

Degradación del polímero

Se trata del principal efecto sobre el material durante su reprocesamiento, lo que ocasiona la pérdida de aditivos y afecta el color, entre otros, pero, sobre todo, modifica el peso molecular, lo que cambia el punto de fusión, fluidez, viscosidad, rigidez, cristalinidad y más.

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Problemas de contaminación

Es común que los materiales reciclados postconsumo no estén totalmente limpios de otros plásticos, papel, madera y hasta metales. Estas contaminaciones no se funden como lo hace el plástico, por lo que pueden notarse en las piezas finales y afectar sus propiedades de uso final.

Por otra parte, estos fragmentos pueden tapar las coladas y puntos de inyección, forzando un flujo desigual, lo que puede generar piezas incompletas, resultando en fallas en la pieza y en algunos casos hasta dañar el molde.

Otra preocupación con los materiales acopiados de los residuos sólidos urbanos es que pueden contener productos químicos absorbidos con anterioridad, e incluso llegar hasta el nuevo producto. En el acopio de los residuos post industriales, se reciben los materiales prácticamente clasificados y en muchas ocasiones limpios, por lo que son una mejor alternativa.

Moldeo por Inyección: el desafío de usar materiales reciclados
Las contaminaciones de los materiales reciclados se notan más en materiales traslúcidos, como el Polipropileno

Problemas de humedad

La etapa de lavado en el “reciclaje mecánico” tiene como objetivo obtener un material libre de contaminantes; se aplica principalmente a residuos postconsumo, aunque esto no implica que algunos materiales post industriales también lo requieran.

Cuando se utiliza el lavado es inevitable la presencia de humedad en el material reciclado, por lo que es importante eliminar su exceso mediante un secado y en algunos casos con deshumidificación.

Si el material no se seca puede originar ráfagas de humedad en la superficie de las piezas, ocasionadas por la vaporización, y si el vapor queda atrapado entre el plástico -por lo común en espesores muy gruesos de pared-, se generarán burbujas.

Problemas de aspecto

Algunos contaminantes como azúcares, adhesivos y aceites pueden provocar turbidez, cambios de color y pérdida de brillo, así como de transparencia; además, el color del plástico reciclado depende del material original. Por otra parte, el color e intensidad variarán según las condiciones ambientales como temperatura y humedad, además del tipo de resina y el grado de degradación.

Las ráfagas son fácilmente identificables en piezas con colores sólidos, a diferencia de las burbujas que se esconden en el interior del espesor de la pieza

Problemas de llenado

Cuando se inyectan materiales vírgenes con reciclados se tienen diferentes pesos moleculares, por lo que no se tendrán índices de viscosidad uniformes, generando que el llenado tampoco lo sea, causando constantes problemas de flash, tiros cortos, líneas de unión, entre otros. Para solucionar estos problemas de llenado se tiene que conocer, entender y saber modificar todas las variables del proceso de Inyección.

Problemas de contracción

Los rechupes y los “vacuolos” son defectos diferentes con una causa en común: el cambio de volumen en el material mientras este es procesado; si la mezcla de los materiales no es homogénea puede ocasionar diferentes cinéticas de contracción y generar estos defectos, por lo que será necesario trabajar con presión dentro de la cavidad, la velocidad de enfriamiento y la temperatura de masa.

Un tiro corto en el proceso de Moldeo por inyección genera piezas incompletas en todas las cavidades

Problemas de degradación

Tanto los finos en los remolidos y el menor peso molecular de los materiales reciclados ocasionan que, durante la inyección, se degraden más fácilmente, lo que puede ocasionar ráfagas, puntos negros y efectos Diésel.

Los dos defectos son fácilmente identificables con una inspección visual, y en el caso de usar materiales remolidos se recomienda mejor procesar un material pelletizado…, y si se está utilizando un material en pellets se aconseja revisar la temperatura de masa, velocidad de inyección y el tiempo de residencia.

Tamaños de gránulos

La pelletización es el proceso para obtener pellets, que en el reciclaje de plásticos se hace con la finalidad de que el material que proviene de la molienda se homogenice, proporcionando una dimensión definida y uniforme, con el objetivo de mejorar su procesamiento y aumentar la productividad.

Un material reciclado en hojuelas tendrá una menor productividad, debido a que, para cualquier husillo, es extremadamente difícil fundir uniformemente una amplia gama de tamaños de partículas o formas. Por otra parte, durante el pelletizado se pueden integrar aditivos que reconstituyan sus propiedades y mejoren su desempeño, tanto en el momento de su procesamiento como durante su aplicación final.

El efecto Diésel es más común en las costillas y esquinas de las piezas inyectada

Reducción de las propiedades mecánicas

Aunque el efecto sobre las propiedades mecánicas es menor que el impacto sobre la viscosidad y el peso molecular, diversos estudios demuestran que en consecuencia al incremento de la degradación aparece un aumento en la cristalinidad del material reciclado, que origina, por consiguiente, cambios en las propiedades, como una reducción en la resistencia al impacto y en la resistencia tensil, mientras que se observa un aumento en la rigidez y del módulo de flexión.

Otros estudios proporcionan datos que muestran una excelente retención de las propiedades físicas después de cinco reprocesados, sin embargo, hay materiales que pueden tener mayores problemas con el reciclaje, en particular los plásticos con fibra de vidrio, debido a que la longitud de fibra se reduce, ocasionando una mayor reducción de las propiedades en la pieza final.

Inmiscibilidad

Las mezclas son combinaciones de dos o más plásticos diferentes en un porcentaje mayor a 5%, que pueden presentar o no compatibilidad entre ellos; en menor proporción tiene poco efecto contaminante y afecta mínimamente las propiedades, así como el rendimiento de la pieza inyectada.

Si se juntan dos polímeros que no son miscibles, se produce una separación de fases y afecta drásticamente la procesabilidad y el producto final. La fuerza de estos sistemas depende de cómo un polímero se dispersa en el otro, mientras mejor sea, mejores serán las propiedades de la mezcla, aunque también se puede usar aditivos compatibilizadores para mejorar la miscibilidad.

Conclusiones

Aunque la Industria del Plástico practica el reciclaje desde hace muchos años, sólo se reciclaban desechos industriales homogéneos fáciles de recolectar y reprocesar. Sin embargo, recientemente se empezaron a reciclar residuos plásticos heterogéneos con nuevas tecnologías.

Si bien el uso de plásticos reciclados en el Moldeo por Inyección es posible, todavía existen retos que deben de tenerse en cuenta. Las claves para trabajar con estos materiales son:

  • Considerar el uso de reciclado desde la etapa de diseño del producto.
  • Determinar cuándo una pieza plástica puede usar material reciclado y en qué porcentaje.
  • Entender que el cambio de las propiedades de uso final de los materiales reciclados realmente no es significativo hasta después de cinco ciclos.
  • Generar estrategias para utilizar más material de reutilización interna y menos reciclado postconsumo.
  • Tener un socio que garantice el suministro, la fuente, las propiedades y la calidad de los materiales.
  • Conocer de aditivos para compensar las propiedades perdidas durante el proceso de Reciclaje.
Moldeo por Inyección: el desafío de usar materiales reciclados
Figura 1. Los plásticos miscibles presentan compatibilidad entre ellos, mientras que los inmiscibles no son compatibles.

Finalmente, en el proceso de Moldeo por Inyección, o cualquier otro proceso de transformación de plásticos, cuando se está capacitado y el material está bien controlado durante su procesamiento, sea reciclado o virgen, no tienen por qué existir mayores problemas que no se puedan evitar, minimizar o incluso solucionar con las variables de proceso o con el uso de aditivos.

Autor: Eduardo Aguilar MIQUIORENA, GERENTE DE DESARROLLO DE AMBIENTE PLÁSTICO FORMACIÓN.

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