Se describen las características importantes de los materiales que se deben considerar al seleccionar una clase de material termoplástico.
La cristalinidad de un material identifica el estado del polímero a las temperaturas de procesado, y puede ir del estado amorfo al cristalino. Los polímeros amorfos carecen de cualquier estratificación y retienen este estado en condiciones normales. Los polímeros cristalinos tienen una distribución ordenada de las moléculas de plástico, que permite que las moléculas encajen más estrechamente entre sí.
La extensión de la cristalinidad es función de la temperatura y del tiempo. Las velocidades de refrigeración rápidas se asocian con menores niveles de contenido cristalino, y viceversa. En las piezas moldeadas por inyección, las regiones más espesas se enfrían con más lentitud que las secciones más delgadas y, en consecuencia, tienen un mayor contenido cristalino y una mayor contracción volumétrica.
La temperatura del molde es la temperatura de la superficie del molde que entra en contacto con el polímero. La temperatura del molde afecta a la velocidad de refrigeración del plástico y no puede ser superior a la temperatura de expulsión para un material en particular.
La temperatura del plástico fundido es la temperatura de la masa fundida. Al aumentar la temperatura de la masa fundida se reduce la viscosidad del material. Además, un material más caliente reducirá el espesor de la capa solidificada. La reducción de la capa solidificada reduce el esfuerzo de cizalla dada la menor limitación del flujo. Esto provoca una menor orientación del material durante el flujo.
El calor específico (Cp) de un material es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una masa unitaria de material en un grado centígrado. Es esencialmente una medición de la capacidad del material para convertir la entrada de calor en un aumento de temperatura y se mide a la presión atmosférica y en un intervalo de temperaturas hasta la temperatura máxima de procesamiento del material.
La conductividad térmica ( k ) de un material es la velocidad de transferencia de calor por conducción por unidad de longitud por grado Centígrado. La conductividad térmica es una medida de la velocidad a la que un material puede disipar calor. Esta velocidad se mide bajo presión y en un intervalo de temperaturas. La unidad de medida es W/m-C, vatios por metro y grado centígrado.
La viscosidad de un material es una medida de su capacidad para fluir bajo una presión aplicada. La viscosidad del polímero depende de la temperatura y de la velocidad de cizalla. En general, a medida que aumenta la temperatura y la velocidad de cizalla del polímero, la viscosidad se reduce, lo que indica una mayor capacidad para fluir bajo una presión aplicada. La base de datos de materiales proporciona un índice de viscosidad para los materiales en la ficha Propiedades reológicas para permitirle comparar la facilidad de flujo. El índice de viscosidad asume una velocidad de cizalla de 1.000 segundos recíprocos y muestra la viscosidad a la temperatura especificada entre paréntesis.
Para tener en cuenta la compresibilidad de un material durante un análisis de llenado, o de llenado + compactación, Autodesk proporciona modelos pvT. Un modelo pvT es un modelo matemático que utiliza diferentes coeficientes para diferentes materiales ofreciendo una curva de presión frente a volumen y frente a temperatura.
Un análisis basado en datos de pvT es más preciso, pero las iteraciones para temperatura y presión en cada punto del modelo aumentan la intensidad de cálculo. Sin embargo, esto es adecuado para modelos complejos que tienen cambios de espesor grandes y repentinos.
A medida que los plásticos se enfrían, la contracción volumétrica provoca que sus dimensiones cambien significativamente. Los principales factores que afectan a la contracción son la orientación de refrigeración, la cristalinidad y las concentraciones de calor.
Los materiales compuestos contienen cargas que se añaden a los polímeros para el moldeado por inyección. Las cargas aumentan la resistencia del polímero y ayudan a garantizar que se producen piezas de buena calidad. La mayoría de los materiales compuestos contiene del 10 al 50 por cien de fibras en peso. Estos materiales se consideran suspensiones concentradas a las que se aplican interacciones entre fibras tanto de tipo mecánico como hidrodinámico. En materiales compuestos moldeados por inyección, las distribuciones de la orientación de fibras muestran una naturaleza en capas y se ven afectadas por la velocidad de llenado, las condiciones de procesamiento y el comportamiento de los materiales.
Los distintos materiales pueden tener impactos medioambientales diferentes. La familia de polímeros a la que pertenece un material puede proporcionar una indicación inicial de la procesabilidad y posibilidad de reciclaje del material. El Código de identificación de resina de un material seleccionado se proporciona como ayuda para identificar la familia de polímeros.
Minimizar el consumo de energía del proceso de moldeado por inyección proporciona ventajas económicas y medioambientales. A partir de la presión de inyección y el tiempo de refrigeración previstos para un conjunto de geometrías y espesores de piezas se ha desarrollado un Indicador de uso energético para cada material de la base de datos de materiales termoplásticos. Esto proporciona una indicación de los requisitos de energía relativos para producir una pieza de un material determinado.
En los datos de un material termoplástico se almacenan el código de identificación de resina y el indicador de uso energético.