El desarrollo de maquinaria para moldeo por soplado de artículos industriales continúa su curso

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El sector de moldeo por soplado de artículos industriales no ha sido muy dinámico en los últimos años y aunque no se vislumbra un futuro muy prometedor, ya que se trata de un mercado maduro, los desarrollos en maquinaria siguen su curso. Este mercado comprende por un lado los envases industriales, como los fabricados para ser usados en el hogar; la industria química, tambores, contenedores a granel de tamaño mediano, y los envases para aceites lubricantes. El mayor de estos mercados corresponde a los envases para productos químicos, le sigue el grupo de contenedores de gran tamaño y luego los aceites lubricantes. 

Para las botellas de aceites lubricantes se ha previsto un crecimiento de cerca del 2% anual. El mercado de estas botellas se ha visto frenado por distintas razones. Por un lado, un menor número de propietarios cambia personalmente el aceite de sus vehículos y más bien recurre a las estaciones de servicio automotor, y por otro, los aceites lubricantes son hoy más durables. Lo mismo ocurre con otros insumos automotores como los líquidos anticongelamiento. En tales situaciones el crecimiento de los mercados de los envases para estos productos será lento en los próximos años. A esta tendencia se agrega el hecho de que un mayor número de personas prefiere trasladarse en su vehículo a usar otro medio de transporte, como el avión, por ejemplo. Otro mercado de crecimiento lento será el de los empaques para productos químicos, que a pesar de ser el más grande del mercado industrial, crecerá lentamente en los próximos años. Entre los productos químicos se cuentan los detergentes y otros insumos del hogar. Este mercado también está llegando a su madurez debido a la aparición de formulaciones más concentradas, la práctica de rellenar los envases y el empleo de contenedores de cartón recubierto.

Un sector industrial que parece no seguir este comportamiento es el de las aguas envasadas en botellones. En la actualidad, el plástico ha reemplazado al cristal como material de envasado para agua y refrescos. Las botellas de agua de plástico se usan de forma predominante en Estados Unidos, Latinoamérica y el sudeste asiático, aunque también de forma creciente en Europa. Los refrigeradores o dispensadores de agua de grandes dimensiones (botellones) forman parte del equipamiento estándar en entidades públicas, oficinas, talleres u hogares. En 1999, se vendieron unas 700.000 de estas botellas en Europa Occidental y se prevé que esta cifra se triplique hasta alcanzar los 2,3 millones para el año 2004. Para la festividad de Año Nuevo de 2002 se vendieron en Norteamérica entre 80 y 85 millones de botellas, en Latinoamérica 26 millones. Por esto se puede afirmar que el mercado de los dispensadores de agua con botellones de policarbonato es un mercado de grandes posibilidades.

Los productos del sector automotor
Los mercados, productos y materiales industriales son más diversos que aquellos que se encuentran en el sector de empaques. Entre estos se cuentan los mercados de la industria automotriz, juguetería, muebles, etc. En el sector automotor, los productos estrella han sido los tanques de gasolina, los cuales en un 60% son fabricados por moldeo de soplado, en Estados Unidos. Estos tanques son de alta barrera y están conformados por paredes coextruidas de seis capas. Sin embargo, este producto se encuentra amenazado por acciones legales en el estado de California, que eventualmente se pueden ampliar al resto de Estados Unidos. Estas acciones están relacionadas con la emisión de hidrocarburos a la atmósfera. El bajo costo, bajo peso y la facilidad de diseño son características que favorecen a los tanques de gasolina fabricados por moldeo de soplado frente a alternativas como la fabricación con metales.

La industria automotriz cuenta con otros productos que se fabrican usando la tecnología de moldeo por soplado con grandes ventajas sobre los métodos alternativos. Entre estos están los ductos de gases de salida y componentes tubulares moldeados en tres dimensiones. Estos últimos deben ser fabricados con formas muy complejas para que puedan ser instalados en automóviles y camiones de menor tamaño de tipo diesel, como ocurre en el mercado europeo. En Estados Unidos, por el contrario, los motores diesel se encuentran en los camiones de mayor tamaño y en los sistemas industriales. 

Los productos tubulares de tres dimensiones se fabrican por moldeo por soplado con grandes ventajas. Las formas pueden ser complejas y a la vez no generar desperdicios. Las piezas son libres de costuras y pueden ser fabricadas con materiales duros y suaves en forma secuencial para crear uniones flexibles y acabados sin costuras. 

El nuevo modelo Blowtec CP-90 de SIG Plastics Technologies está diseñado para trabajar con polipropileno reforzado con fibra de vidrio y es el más pequeño de la serie CP, que se construye en este país. Los otros modelos son el CP-120, CP-240 y el CP-360, que cuentan con extrusor y acumulador, se puede programar la distribución de espesores radiales y también pueden operar con resinas reforzadas con fibra de vidrio. Estas máquinas son apropiadas para moldear por soplado empaques y partes para automotores. El modelo CP-90 está disponible en configuraciones de cabezales con acumuladores dobles o simples para cubrir un rango de 5,8 lb a 20,0 lb por cabezal. La prensa ofrece una fuerza de 75 toneladas, puede alojar moldes con dimensiones hasta de 48 x 40 pulgadas (en las máquinas de cabezal doble) y no ofrece interferencias con barras de unión durante el cambio de molde o en la remoción de las partes terminadas. La placa de soporte está diseña para poder ser adaptada con facilidad a aplicaciones específicas. La remoción de las partes terminadas se puede realizar automáticamente y tanto el molde como el cabezal pueden ser cambiados simultáneamente en un cambio de orden de producción. Todas las funciones hidráulicas y neumáticas son fácilmente accesibles para ajustes y mantenimiento. 

La calidad consistente es un criterio decisivo para todos los fabricantes de piezas para la industria automotriz y de acuerdo con SIG, sus máquinas son reconocidas por proporcionarla. Para la fabricación de las muestras preliminares de este proyecto, se realizaron pruebas de ensayo con un molde fabricado por SIG Kautex, en una máquina para ensayos de producción del modelo KBS 2-120. El depósito, con un peso bruto de 2.060 g y un contenido útil de aproximadamente 12 litros, se fabrica con un HDPE de composición especial, Finathene 53140 (Atofina) o bien Stamilan 7625 (DSM), en una proporción de un 60 % de producto nuevo y un 40 % producto regenerado. La pieza se forma en dos cámaras que están diagonalmente desplazadas y unidas. Esta unión tuvo sus propias "exigencias reológicas", tal y como se evidenció en la fase de ensayo. Un programa de proceso empíricamente homologado permitió hacer los ajustes del espesor de las paredes, así como las mejoras mecánicas del molde. Al final del proyecto se logró una pieza de alto desempeño, con reducido consumo de material y a la vez excelente distribución uniforme del grosor de las paredes. El cuello roscado para el tubo de llenado (que se fabrica separadamente y no se monta en el depósito sino hasta el ensamblado final) también exige un elevado nivel de experiencia. Los requisitos del fabricante de camiones incluían un diseño que impidiera los derrames en condiciones de marcha del vehículo y eso suponía una exactitud absoluta en la fabricación de la rosca interior. El comportamiento de encogimiento del material fue otro de los factores que se tuvieron en cuenta para lograr lo dispuesto en el plano de construcción. Además, el mandril para torneado del perfil de la rosca se adaptó a esta aplicación, con el fin de poder moldear un cuello roscado perfecto, resistente y reproducible, dentro de los estrechos márgenes de tolerancia exigidos. Se añadieron unos soportes de chapa térmicamente tratados que se introducen de forma manual y que son integrados en el depósito a través del proceso de moldeo por soplado.

El rendimiento logrado fue de 38 depósitos por hora en fabricación simple en una máquina. Para este propósito, resultó particularmente apropiada la KBS 2-61 con una fuerza de cierre de 600 kN y una extrusora de 90mm, y una longitud del husillo sinfín de 25D. La máquina está equipada con un control Simatic S7; la totalidad del software necesario procede de nuevo de la casa SIG Kautex. Una vez entregada y ensamblada la máquina de moldeo por soplado extrusión en las instalaciones del cliente, simplemente hubo que reconfigurar el programa de proceso guardado, adaptándolo a las condiciones de la ubicación tales como las oscilaciones de la presión del aire y de la temperatura del agua.

Hoy ya no se puede prescindir del material plástico en cualquier automotor de alto desempeño. Las piezas moldeadas por extrusión soplado son productos complejos que tienen como factores esenciales garantizar la seguridad, la rentabilidad y una larga vida útil del vehículo. En los últimos años las máquinas de moldeo por soplado han evolucionado con el fin de evitar en lo posible operaciones de acabado posteriores y abaratar de esta manera el producto. Partiendo de una producción convencional "blow and drop" se han desarrollado complejas líneas de producción que cumplen las exigencias de la industria del automóvil: productos finales económicos, pero técnicamente perfectos. Un modelo ejemplar de lo anterior lo constituye la nueva máquina de moldeo por extrusión-soplado BlowPac 200 HT de SIG Kautex. Y un buen ejemplo de producto es el mango protector de eje. La clave del sistema está en el control los procedimientos de fabricación y en la tecnología de máquina y el molde. Con esta máquina, SIG Kautex ha logrado dar una solución a un problema de aplicación para optimizar la fabricación de fuelles protectores para la industria del automóvil. El primero en beneficiarse de este avance es el mango protector de eje de un nuevo modelo "offroad" de un importante fabricante de automóviles en el ámbito mundial.

El material base empleado, el poliuretano, presenta complicaciones de procesamiento debido a su baja viscosidad. El poliuretano requiere una cuidadosa plastificación. Para el procesamiento de un material tan fluido como es esencial lograr un control exacto como el que se puede lograr en el modelo BlowPac 200 HT, con la cual SIG Kautex afirma poder lograr el cumplimiento de los requisitos del fabricante de automóviles para la producción de fuelles protectores de excelente calidad. Los criterios de productividad y calidad del producto que se aplican a esta máquina son más exigentes que los que actualmente se manejan en el mercado. Uno de los requisitos más importantes de DaimlerChrysler era lograr un estrecho margen de tolerancia en las aberturas de +/- 0,5 milímetros como máximo. El planteamiento del problema era esencialmente el siguiente: fabricar el artículo fuelle protector de goma en dos diámetros grandes y con una distribución uniforme del grosor de las paredes en los pliegues, optimizando simultáneamente el proceso de producción, es decir, minimizando los desperdicios y con ello los costos.

Según SIG Kautex, no han reinventado la rueda con su sistema de moldeo por extrusión-soplado, pero afirman haber conseguido perfeccionar notablemente el proceso de transformación para lograr un fuelle protector apretado como un acordeón y con todos los "anillos" flexibles por encima y por debajo del hombro. Para conseguirlo, la máquina BlowPac 200 HT puede trabajar en el modo de extrusión continua o discontinua. Para lograr un corte limpio se emplea un dispositivo cortador de filamento incandescente. El tubo flexible extruido es inflado por mandriles de soplado situados a ambos extremos hasta dar forma de fuelle, es recogido por la máscara de transferencia y transportado al dispositivo de procesamiento ulterior. Es allí donde se produce el corte de la cabeza perdida, finalmente una cuchilla rotatoria desmocha las cabezas perdidas.

Para optimizar el tiempo de ciclo de la máquina se aumentó la velocidad de transporte a la estación de soplado y al dispositivo de estampado-procesamiento ulterior. El tiempo de ciclo de la máquina de moldeo por soplado es de tan solo 30 segundos. La máquina puede ser equipada para la producción con un cabezal acumulador o con un cabezal para extrusión continua simple o doble alternativamente.

Los envases soplados industriales
El consumo de HDPE excede el de las otras resinas empleadas para soplar botellas industriales y su uso continúa creciendo con los años. En segundo lugar figura el PET en aplicaciones de botellas para aceites lubricantes y otros fluidos para la industria automotor. También se usa con frecuencia en la fabricación de botellas para productos químicos. Su crecimiento no excederá al del HDPE por ser este último más económico y de mayor resistencia química. Sin embargo, es el precio el que mantiene la diferencia en utilización entre estos dos materiales. El PVC ha perdido popularidad y sólo una pequeña cantidad de productos químicos y de fluidos para automotores se empaca todavía en este material debido a sus propiedades superiores de resistencia química y de barrera.

En el caso de los botellones para agua, la FDA (Federal Food and Drug Administration) prohibió desde hace algún tiempo en Estados Unidos el uso del vidrio como material de envasado para el agua en grandes recipientes. Ya a principios de los años 70 fue posible lanzar al mercado las primeras máquinas de fabricación en serie de botellones soplados de policarbonato. Sin embargo, al poco tiempo se decidió recurrir al PVC, por ser más barato en ese momento, y se abandonó el policarbonato. 

La suma invertida en una máquina de soplado estirado de PET cuesta aproximadamente dos veces lo que una máquina de soplado por extrusión con la que se fabrican botellones de policarbonato. Además, si una máquina de PET puede producir unos 100 botellones por hora, una máquina equivalente de policarbonato es capaz de fabricar 140 botellones por hora. A ello se añade que los botellones de policarbonato poseen una mayor vida útil, no se contraen excesivamente y son más resistentes que los de PET. Un envase de policarbonato puede reutilizarse hasta 80 veces mientras que uno de PET sólo de 10 a 15 veces. Por otro lado, el dispensador de policarbonato posee ventajas estéticas subjetivas ya que el brillo y la transparencia confieren las ideas de pureza y frescura.

SIG Blowtec diseñó una nueva máquina de moldeo por soplado para botellas de policarbonato de 20 litros que sustituye al modelo BlowTec 2-20. De acuerdo con el director de ventas de SIG Blowtec, Arnaldo Siniga, "El modelo BlowTec 2-20 no posee las dimensiones que resultan rentables para trabajar policarbonato. Por este motivo, SIG Blowtec decidió fabricar una máquina de envasado especial para botellas de agua de grandes dimensiones". Su nombre comercial: SIG BlowPac 2-10 PC. El precio de este nuevo modelo es un 15% menor, y además ofrece un rendimiento que llega a 140 botellas por hora.

El material de PC no es fácil de procesar en moldeo por soplado. La máquina SIG BlowPac 2-10/20PC cuenta con una geometría especial para la zona de entrada. Un par de giro constante y un transporte uniforme del material permiten acortar el ciclo y aportan a la botella una excelente calidad. Una especialidad de SIG es el cuello calibrado que, en contraposición al cuello soplado, se moldea completamente dentro de la herramienta de moldeo por soplado. El resultado es una forma exacta. Las botellas se mantienen herméticamente cerradas en el dispensador.

La reducción de los costos de operación de la máquina se consiguió gracias a la reducción de la presión de cierre de 30 a 20 toneladas. Se rediseñaron el bastidor de la máquina y otros elementos de soporte. Además, este modelo se construyó como una unidad modular: se estandarizó la unidad de sincronización y los ingenieros consiguieron ahorrar espacio al instalar el sistema eléctrico y de control en el bastidor inferior de la máquina. También se mejoró el acceso a módulos como el sistema hidráulico debajo de la unidad de cierre. Fue posible reducir la duración de la purga de aire y del ciclo de la expulsión y optimizar el perfil de temperatura, así como el transporte del material en el extrusor. La longitud de las mangueras se mantiene constante por haber diseñado una nueva geometría de tornillo sinfín. El incremento de la estabilidad permite expulsar las botellas a mayor velocidad.

Según declaraciones de representantes de SIG, los constructores han aprendido más en los últimos tres años que durante los 30 precedentes. Con programas computarizados de simulación de procesos se logra la optimización de los envases antes de que éstos se lleven a producción a las máquinas. Un producto sometido a tan altas exigencias como lo es el agua demanda la mejor calidad y precisión posible en su fabricación. "El agua debe considerarse como un producto alimenticio", según SIG. Su manipulación requiere cumplir las máximas exigencias en materia de higiene, limpieza y envasado. El envase debe ser el más claro reflejo de pureza. "El agua es sinónimo de pureza y transparencia cristalina. Son cualidades que debemos tener en cuenta en nuestros envases", afirma SIG. La protección contra roturas y el reciclaje se convierten también en factores sumamente importantes en la fabricación de botellones. A fin y al cabo, los botellones cuentan con una vida útil de unos dos años.

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