Inyección de termoplásticos reciclados: estrategias para un proceso estable

El uso de plástico reciclado en procesos de inyección ha cobrado una importancia creciente en los últimos años, impulsado por la necesidad de reducir el impacto ambiental de la industria y promover modelos de producción más sostenibles. Sin embargo, esta transición hacia el uso de materiales reciclados plantea desafíos significativos desde el punto de vista técnico, particularmente en lo que respecta a la estabilidad del proceso de inyección.

A diferencia de los materiales vírgenes, que presentan propiedades bien definidas y consistentes entre lotes, los plásticos reciclados suelen mostrar una alta variabilidad en su composición, características térmicas y comportamiento reológico. Esta variabilidad puede derivar en fluctuaciones en la calidad del producto final, aumentar la tasa de rechazo y comprometer la eficiencia del proceso productivo.

En este contexto, comprender las causas de dicha variabilidad y desarrollar estrategias para mitigar sus efectos se vuelve fundamental para garantizar un proceso de inyección estable y reproducible. Este artículo explora los principales factores que afectan la estabilidad del proceso al utilizar plástico reciclado, así como las prácticas técnicas que permiten mejorar la robustez del sistema y asegurar una producción confiable.

 ¿Cuál es la naturaleza del material reciclado?

El principal desafío al utilizar plástico reciclado en procesos de inyección reside en la naturaleza inherentemente variable del material. A diferencia de los polímeros vírgenes, los reciclados provienen de flujos de residuos con composiciones heterogéneas, lo que introduce incertidumbre en cuanto a sus propiedades físicas, químicas y mecánicas.

Existen dos grandes categorías de plástico reciclado: el postindustrial y el post-consumo. El primero, proveniente de descartes limpios de procesos industriales, suele tener una trazabilidad aceptable y propiedades relativamente consistentes. En cambio, el material post-consumo —derivado de productos en uso que han sido desechados— presenta una mayor variabilidad debido a contaminaciones, mezclas de polímeros incompatibles y degradación por exposición a factores ambientales como luz, humedad y temperatura.

Entre las principales fuentes de variabilidad se destacan:

• Composición química incierta: presencia de mezclas de polímeros (por ejemplo, polipropileno con trazas de polietileno o poliestireno), aditivos residuales o contaminantes.
• Degradación térmica: causada por ciclos previos de procesamiento o condiciones de uso, que reduce la longitud de las cadenas poliméricas y afecta la resistencia mecánica.
• Variabilidad en la viscosidad (MFI): el índice de fluidez puede fluctuar ampliamente entre lotes, alterando el comportamiento del material durante la inyección.
• Distribución de peso molecular inconsistente: lo que impacta directamente en la estabilidad del flujo y la calidad del llenado de cavidades.
• Presencia de cargas o refuerzos no controlados: como fibras, pigmentos o materiales inorgánicos que no han sido adecuadamente identificados o dispersados.

Estos factores se traducen en una mayor complejidad para estandarizar parámetros de procesado, dificultando el control de calidad y aumentando la sensibilidad del sistema a cualquier perturbación. Entender esta naturaleza del material reciclado es el primer paso para desarrollar estrategias efectivas que permitan un proceso de inyección estable y robusto.

¿Qué impacto tiene en el proceso de inyección?

La variabilidad inherente al plástico reciclado tiene consecuencias directas sobre la estabilidad del proceso de inyección. Las diferencias en viscosidad, contenido de humedad, nivel de degradación o presencia de contaminantes introducen incertidumbre en parámetros clave del ciclo, dificultando la repetibilidad incluso cuando los ajustes de máquina permanecen constantes. Esta inestabilidad se traduce en tres efectos principales:

1. Alteraciones en el llenado: las variaciones de fluidez provocan cambios en el avance del frente de flujo, lo que puede generar atrapamientos de aire, líneas de soldadura irregulares o llenados incompletos.
2. Inestabilidad dimensional y estética: los cambios en la compactación y el enfriamiento afectan la contracción del material, dando lugar a deformaciones, diferencias de acabado superficial o rebabas en condiciones límite.
3. Reducción de la ventana de proceso: al aumentar la sensibilidad del sistema a pequeños cambios en el material, se vuelve necesario operar dentro de márgenes más estrechos, con más ajustes manuales y mayor riesgo de rechazo.

Esta falta de uniformidad obliga a trabajar con márgenes de proceso más estrechos y a realizar ajustes frecuentes en los parámetros de inyección. Además, aumenta la exigencia sobre los controles de calidad, ya que muchas de los defectos derivados del uso de material reciclado no son apreciables a simple vista y pueden manifestarse durante la vida útil del producto. Por tanto, alcanzar un proceso estable no depende únicamente de la experiencia del operario, sino que requiere un enfoque preventivo que incluya la caracterización del material y la monitorización continua del comportamiento del sistema.

¿Qué estrategias podemos emplear para mejorar la estabilidad del proceso?

Ante la imposibilidad de eliminar completamente la variabilidad del material reciclado, una de las estrategias más efectivas para mantener la estabilidad del proceso es el uso de sistemas de monitorización de la presión en cavidad. Esta técnica permite obtener información en tiempo real sobre el comportamiento del material durante la fase de llenado y compactación, funcionando como un control indirecto de la viscosidad real en cada inyectada.

A través de la curva de presión en cavidad es posible detectar de forma inmediata las fluctuaciones causadas por variaciones en la fluidez del material, que de otro modo no quedarían reflejadas en los parámetros de máquina. Este tipo de información permite implementar estrategias avanzadas de conmutación por presión, en las que el cambio de fase de llenado a compactación se produce no por tiempo o posición fija, sino en función del comportamiento real del material dentro del molde. Esta capacidad de respuesta ciclo a ciclo permite absorber de forma efectiva las diferencias entre lotes o incluso entre piezas consecutivas, estabilizando el volumen de material inyectado, la presión de compactación y el tiempo de ciclo.

Figura 1. Equipo ComoNeo instalado en planta piloto de AIMPLAS.

En este contexto, AIMPLAS está colaborando estrechamente con la empresa Kistler en la implementación de tecnologías avanzadas de monitorización y control, utilizando el sistema ComoNeo, como se muestra en la Figura 1. Este equipo permite no solo la recolección detallada de datos de presión en cavidad, sino también la interacción directa con la máquina. La implementación de este tipo de sistemas posiciona a AIMPLAS como un referente en el desarrollo de soluciones para procesos robustos con materiales reciclados. Esta colaboración abre nuevas líneas de investigación y aplicación industrial orientadas a mejorar la calidad del producto final y la eficiencia del proceso incluso en condiciones de alta variabilidad del material.

El futuro de la inyección con reciclados: control, precisión y eficiencia

El uso de plásticos reciclados en procesos de inyección representa una oportunidad significativa para avanzar hacia una producción más sostenible, pero plantea desafíos técnicos que no deben subestimarse. La variabilidad inherente a estos materiales, derivada de su origen y tratamiento previo, genera fluctuaciones que afectan la estabilidad del proceso de inyección y, por ende, la calidad del producto final. Estos retos, sin embargo, no son insuperables, y las soluciones tecnológicas emergentes ofrecen un camino claro hacia la mejora.
La implementación de sistemas de monitoreo avanzados, como el control de presión en cavidad, es clave para mitigar los efectos de esta variabilidad. Al proporcionar una visión precisa del comportamiento del material en tiempo real, esta tecnología permite ajustes dinámicos que absorben las fluctuaciones en la viscosidad y estabilizan el proceso. La colaboración entre AIMPLAS y Kistler posiciona al centro de investigación a la vanguardia en la integración de tecnologías para el control de procesos con plásticos reciclados.

A medida que la tecnología avanza y las metodologías de caracterización y control se perfeccionan, se espera que el uso de plásticos reciclados en inyección sea cada vez más viable y confiable. La combinación de soluciones técnicas robustas y un enfoque continuo en la mejora del proceso será fundamental para superar los obstáculos actuales y permitir la adopción generalizada de materiales reciclados en aplicaciones industriales sin comprometer la calidad y la eficiencia.

Autor: Enric Pascual · Ingeniería AIMPLAS