Moldeo por inyección de TPE: tipos, proceso y directrices de diseño.

Moldeo por inyección de TPE

El moldeo por inyección de TPE es un método fiable para producir piezas con flexibilidad y elasticidad. Se realiza sobre elastómeros termoplásticos (TPE). Los fabricantes utilizan este tipo de moldeo por inyección Para piezas duraderas, flexibles y de formas complejas. 

El proceso de moldeo por inyección de TPE es una opción a considerar para la fabricación de piezas de tacto suave en productos médicos, automotrices y de consumo. También resulta útil en la fabricación de juntas, amortiguadores, juntas tóricas y aislamiento de cables. Este proceso, rentable, preciso y rápido, comienza con la preparación del material, que incluye el secado hasta alcanzar un bajo contenido de humedad. Los siguientes pasos son la fusión, la inyección, el enfriamiento, la eyección y el postprocesamiento. 

En cuanto a los materiales, se suelen utilizar subtipos como TPU (poliuretano termoplástico), TPS/SBC (copolímeros de bloque estirénicos) y TPV (vulcanizado termoplástico). Según el material empleado, las características esperables incluyen resistencia química, resistencia a la fatiga, resistencia al calor y bajo peso. Este artículo ofrece más información sobre el proceso de inyección de TPE, desde sus ventajas y limitaciones hasta sus aplicaciones y una comparación con materiales alternativos. 

 

¿Qué es el moldeo por inyección de TPE?

El moldeo por inyección de TPE consiste en utilizar máquinas de moldeo por inyección estándar para convertir elastómero termoplástico (TPE) en un producto flexible similar al caucho. El elastómero fundido se introduce en la cavidad de un molde, se deja solidificar y enfriar, y luego se extrae del molde como producto terminado. El producto resultante presenta propiedades termoplásticas y elásticas. 

 

¿Qué es el TPE?

El elastómero termoplástico (TPE) es un material polimérico que combina la facilidad de fabricación de los termoplásticos con la elasticidad del caucho. Debido a estas características, se le suele denominar caucho elastomérico termoplástico. Se diferencia del caucho común porque, al alcanzar el punto de fusión del TPE, se puede fundir y remodelar. Además, se puede moldear por inyección, al igual que los termoplásticos puros. 

plástico TPE

El TPE permite a los fabricantes combinar flexibilidad y resistencia a la fatiga con la automatización de la producción. De esta forma, pueden evitar los largos tiempos de curado del caucho convencional y producir piezas elastoméricas fiables. 

 

¿Cuáles son las ventajas del TPE? 

En nuestros procesos de moldeo por inyección, recomendamos el TPE por las siguientes razones:

• Procesamiento flexible: se ablanda cuando se alcanza el punto de fusión del TPE. 
• Seguridad: los materiales TPE de alta calidad no contienen metales pesados ​​ni plastificantes. 
• Fácil de reciclar: fusión y reprocesamiento.
• Alta adaptabilidad en diferentes aplicaciones.

 

¿Cuáles son las desventajas de la TPE?

Sin embargo, somos conscientes de que el material TPE tiene las siguientes limitaciones;

• Resistencia térmica limitada en los TPE más comunes.
• Las piezas moldeadas de TPE tienden a ser prohibitivas en cuanto a costos, especialmente para artículos más baratos o desechables.
• Los TPE comunes tienen una resistencia química limitada.
• Algunos TPE se deforman muy fácilmente. 

 

Tipos de elastómeros termoplásticos (TPE)

Los tipos más comunes de materiales TPE utilizados en el moldeo por inyección son TPS/SBC (copolímeros de bloque estirénicos), TPU (poliuretano termoplástico), TPO (olefina termoplástica), TPV (vulcanizado termoplástico), TPEE/COPE (elastómero de poliéster termoplástico) y PEBA (poliéter amida de bloque). 

TPS / SBC (copolímeros de bloque estirénicos) Este es el tipo de material TPE más común en el moldeo por inyección. Se procesa fácilmente y se integra perfectamente en aplicaciones de sobremoldeo. Sin embargo, su resistencia a altas temperaturas y a disolventes es limitada. 

sobremoldeado de TPE

Texto alternativo: Diagrama que muestra las capas de sobremoldeo de TPE (sustrato, sobremoldeo e inserto metálico roscado) con anotaciones etiquetadas.

TPU (Poliuretano Termoplástico) – El TPU es mecánicamente resistente y a prueba de abrasión. Además, es flexible y transparente, por lo que resulta adecuado para componentes de protección. 

TPO (olefina termoplástica) – El TPO es económico, ligero y moderadamente flexible. Sin embargo, tiene elasticidad y resistencia al calor limitadas. 

TPV (vulcanizado termoplástico) – Este TPE ofrece un rendimiento tan excelente como el caucho vulcanizado. 

TPEE / COPE (elastómero de poliéster termoplástico) Este material es resistente y a prueba de fatiga. La combinación de estas propiedades con una buena estabilidad dimensional lo hace idóneo para aplicaciones exigentes, como por ejemplo, la industria automotriz. 

CAPA PLUVIAL

PEBA (poliéter amida de bloque) Para finalizar esta lista, presentamos el PEBA, un elastómero ligero que ofrece un rendimiento excelente a bajas temperaturas. 

 

Tabla resumen de los diferentes tipos de TPE para moldeo por inyección

A continuación se muestra una tabla resumen que compara las propiedades de diferentes tipos de TPE, incluyendo densidad, resistencia química, resistencia a la temperatura, estabilidad dimensional, elasticidad y resistencia al desgaste. 

Tipo TPE	Densidad (g / cm³)	Resistencia química	Temperatura. Resistencia	Elasticidad	Estabilidad dimensional	resistencia al desgaste
TPS / SBC	0.89-1.10	Normal	Bajo a promedio	Alto	Normal	Normal
TPU	1.10-1.25	Bueno	De promedio a alto	Alto	Bueno	Excelente
TPO	0.88-1.05	Bueno	Normal	Normal	Bueno	Normal
TPV	0.95-1.10	Excelente	Alto	Alto	Bueno	Bueno
TPEE / COPE	1.10-1.30	Excelente	Alto	De promedio a alto	Excelente	Excelente
PEBA	1.00-1.02	Bueno	Bajo	Muy alto	Bueno	Bueno

 

Ventajas del moldeo por inyección de TPE

El moldeo por inyección de TPE es la opción preferida por razones como la rapidez de los ciclos de producción, la reciclabilidad, la precisión dimensional y el excelente acabado superficial.

1. Tiempos de ciclo más rápidos  – No necesita curado como el caucho tradicional.
2. Reciclabilidad – Los desechos de TPE pueden reprocesarse y reciclarse.

Gránulos de TPE reciclado

1. Precisión dimensional – El flujo de la masa fundida es estable y la contracción es predecible, por lo que se pueden predecir las tolerancias de las piezas. 
2. Excelente acabado superficial – Los TPE copian la textura del molde.

 

Limitaciones del moldeo por inyección de TPE

Las limitaciones del TPE en aplicaciones de moldeo por inyección incluyen las siguientes: 

1. Algunos cauchos elastoméricos termoplásticos tienen una resistencia a la temperatura relativamente baja.
2. Algunos de los materiales tienen poca resistencia química. 
3. El rendimiento óptimo de las piezas moldeadas por inyección de TPE depende de un conjunto de requisitos: material, diseño y control del proceso.

 

El proceso de moldeo por inyección de TPE

Las cinco etapas principales del proceso de moldeo por inyección de TPE son la preparación del material, la fusión del material, la inyección, el enfriamiento y la expulsión de la pieza. 

Paso 1: Preparación de materiales

Los gránulos de TPE se secan a 80 °C durante varias horas. Este paso tiene como objetivo reducir el contenido de humedad a menos del 0.05 %. 

Equipos de secado de pellets de plástico 

Paso 2: Fusión del material 

Los gránulos de TPE se introducen en una máquina de inyección (de tipo tornillo). Los gránulos se calientan hasta alcanzar un estado fundido (aproximadamente entre 170 °C y 230 °C). 

Paso 3: Inyección

Una vez ajustada y controlada la presión, el material fundido se inyecta. El material se deposita en la cavidad del molde de precisión. Se recomienda un proceso de varias etapas, en el que la inyección sea más lenta al principio y luego más rápida una vez que se haya purgado el aire. 

Paso 3: enfriamiento

Una vez llena la cavidad del molde, el elastómero termoplástico dispone de tiempo suficiente para enfriarse y solidificarse. Mantener la temperatura entre 30 y 70 °C garantiza una solidificación uniforme y evita la deformación de las piezas. 

Paso 4: Expulsión de la pieza

Tras enfriarse y alcanzar las características estructurales adecuadas, la pieza moldeada está lista para su expulsión. Según los requisitos, la pieza puede pasar directamente al ensamblaje o someterse primero a un procesamiento posterior. 

 

Factores a considerar durante el proceso de moldeo por inyección de TPE

Los tres factores principales a tener en cuenta durante el proceso de moldeo por inyección de TPE son el diseño del molde, el material TPE y las inspecciones. 

• Diseño de moldes precisos – Las prácticas de diseño, como la correcta ubicación de las compuertas, los canales de refrigeración y las ventilaciones, son fundamentales. Favorecen un flujo uniforme del molde y previenen defectos en el mismo. 

Un molde de TPE

• Material TPE de calidad – Utilizar el grado de TPE adecuado garantiza la compatibilidad durante el proceso de moldeo y la durabilidad de la pieza moldeada. 
• Inspecciones regulares – Los controles periódicos del proceso garantizan que la pieza se produzca con la calidad correcta y constante, libre de defectos.

¿Directrices de diseño para el moldeo por inyección de elastómeros termoplásticos?

El moldeo por inyección eficaz de elastómeros termoplásticos depende de varias pautas de diseño importantes, entre las que se incluyen la correcta colocación de la compuerta, los ángulos de desmoldeo adecuados, la colocación de la línea de separación, el espesor uniforme de la pared y los radios/filetes redondeados.  

Colocación adecuada de la puerta – Las compuertas deben estar estratégicamente ubicadas para asegurar un flujo de molde equilibrado.

Ángulos de desmoldeo correctos – El uso de los ángulos de desmoldeo correctos garantiza una expulsión fluida de las piezas, evitando daños incluso en los elastómeros más blandos.   

Colocación de la línea de separación – Las líneas de separación diseñadas correctamente simplifican el proceso de fabricación y minimizan las rebabas.

Espesor de pared uniforme – El espesor uniforme de la pared garantiza una refrigeración y contracción homogéneas. 

Filetes/Radios redondeados – El redondeo de estas características reduce la concentración de tensiones y mejora el flujo de la masa fundida.

Esquinas internas y externas redondeadas

 

Aplicaciones del moldeo por inyección de TPE

Las piezas fabricadas con material TPE se utilizan ampliamente en procesos de moldeo por inyección para aplicaciones automotrices, médicas, de artículos de consumo, eléctricas y electrónicas, y en la industria en general. 

Motorium – El TPE permite fabricar piezas de automóvil duraderas y flexibles, como juntas, piezas de revestimiento interior y empaquetaduras. 

Componentes de revestimiento interior del automóvil

Médical Scientific – Componentes médicos que requieren limpieza y durabilidad, como juntas y tubos.

artículos de consumo – El material TPE proporciona excelentes agarres y asas para artículos y herramientas del hogar.

Electrica y electronica – Dichas piezas incluyen juntas de conectores y aislamiento de cables.  

Aplicaciones industriales generales – Algunos ejemplos de aplicaciones del moldeo por inyección de TPE en este amplio campo son los acoplamientos, los manguitos y los amortiguadores de vibraciones.

¿Cuál es la diferencia entre el moldeo por inyección de TPU y TPE?

El elastómero termoplástico (TPE) y el poliuretano termoplástico (TPU) utilizados en el moldeo por inyección difieren en sus propiedades mecánicas, características de procesamiento y aplicaciones comunes. El TPU es generalmente más resistente a la abrasión y más duradero que la mayoría de los plásticos TPE. Además, tiene una mayor resistencia a la tracción. 

Las aplicaciones de sobremoldeo de TPE ofrecen mayor flexibilidad y suavidad. Esto se observa principalmente en el sobremoldeo de tacto suave. El sobremoldeo de TPE y otros procesos suelen ser más fáciles de realizar debido a la menor viscosidad de fusión del TPE. En el caso del TPU, los procesos pueden requerir un mayor control de las condiciones de procesamiento. 

 

¿Qué es mejor, TPE o TPR?

Para mayor comodidad del usuario, recomendamos el TPE (elastómero termoplástico), que tiene una textura más suave. El TPR (caucho termoplástico) es un material más adecuado para el moldeo por inyección si se busca mayor resistencia en los productos. 

Componentes TPR

En general, la elección entre TPE y TPR para el moldeo por inyección depende de los requisitos de uso, incluyendo la durabilidad, la suavidad y el entorno. 

 

Moldeo por inyección de elastómero termoplástico frente a moldeo por inyección de silicona 

La comparación entre elastómeros termoplásticos y silicona generalmente se centra en las diferencias en sobremoldeo, remoldeo, compatibilidad, seguridad alimentaria, durabilidad y resistencia a los rayos UV. Estas diferencias se resumen en la tabla a continuación.

Propiedad	Elastomero termoplástico	Silicona
Sobremoldeo	Se adhiere excelentemente al ABS, PP y otros plásticos.	Normalmente, se adhiere a otras siliconas.
Remodelación	Fácil de volver a fundir y reprocesar.	No se puede reprocesar después del curado.
Compatibilidad	Amplia compatibilidad con termoplásticos	Compatibilidad limitada
Seguridad Alimenticia	Hay disponibles grados de TPE aptos para uso alimentario.	Común en aplicaciones médicas y alimentarias aprobadas por la FDA.
Durabilidad	Bueno. Afectado por productos químicos y calor extremo.	Excelente.
Resistencia UV	Moderado: necesita aditivos	Resistencia natural a los rayos UV

Para terminar  

Gracias a sus ventajas como la durabilidad y la flexibilidad, las piezas moldeadas por inyección de elastómero termoplástico (TPE) se utilizan en diversos sectores. Las piezas de TPE de alta calidad y rentables se emplean en la industria automotriz, médica, electrónica y otras áreas. Su próximo proyecto puede beneficiarse de este proceso de fabricación, que se caracteriza por una minuciosa selección de materiales, fusión, inyección y enfriamiento. 

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