La máquina de inyección adecuada para todos los envases

Máquina de inyección totalmente eléctrica, totalmente hidráulica, o híbrida, acumulador hidráulico, sistema de rodillera, unidad de cierre con dos o tres platos, máquina de alto rendimiento, ahorro de energía, grupo de inyección de alta velocidad... La amplia gama de opciones de equipamiento dificulta la elección correcta de una máquina de inyección para envases, especialmente cuando una empresa se está introduciendo en este campo. Para conseguir una mayor visión global conviene saber cuáles son los puntos decisivos de cada aplicación de envase y conocer las tendencias actuales y su evolución.

Unidad de inyección con plastificación eléctrica

Veamos en primer lugar cuáles son las tendencias actuales en la tecnología del envase. También la tecnología del envase y sus tendencias actuales están sujetas a la presión de reducir costes. Los puntos clave para conseguirlo son la reducción de los tiempos de ciclo, la reducción del consumo de energía, el aumento del número de cavidades, la reducción del peso de las piezas, la integración del sistema, así como el aumento de la eficiencia del sistema y la disponibilidad.

Actualmente, las aplicaciones de envase son a menudo moldes multicavidades, como, por ejemplo, tapones de cierre con 96 cavidades e incluso más. Para lograrlo, los platos de sujeción han de tener las dimensiones adecuadas, unas guías perfectamente paralelas y una buena rigidez para asegurar, de esta forma, la distribución regular de la fuerza. Hay que tener presente que las dimensiones de los platos de sujeción no reflejan necesariamente la fuerza de cierre requerida.

A la necesidad de una buena dinámica de la máquina que permita conseguir una elevada velocidad y tiempos de ciclo más cortos se une el importante factor del seguro de moldes, que garantiza una larga vida útil de la máquina y pocos paros por mantenimiento.

Por regla general las máquinas para envases funcionan las 24 horas del día con tiempos de ciclo lo más cortos posible, siendo la expulsión de los tapones de cierre un factor tiempo importante.

A veces se necesita en esta fase un intervalo adicional a fin de comprobar que todas las piezas han sido desmoldeadas y retiradas de la zona del molde.

Para evitar este tiempo muerto adicional se requiere un seguro de molde eficiente y preciso, que permita reconocer con certeza las piezas que hayan podido quedar enganchadas.

El sistema rotativo del molde supone otra posibilidad de aumentar el número de cavidades. Un factor importante es la calidad de la unidad de cierre en cuanto al guiado paralelo y la rigidez. Además, se requiere una mayor flexibilidad respecto a la altura y la carrera de apertura del molde, para conseguir así dos o más niveles de moldeo.

En las piezas más grandes, como, por ejemplo, envases, el número de cavidades es menor, pero en cambio se requiere un alto rendimiento de la unidad de cierre y, además, unos grupos de inyección de elevada potencia, ya que debido a la reducida ratio entre el grosor de la pared y las condiciones de flujo se necesitan elevadas presiones de inyección y también un alto rendimiento de plastificación para disponer rápidamente de la cantidad de masa necesaria, dado que por la delgadez de la pared los tiempos de enfriamiento son bastante cortos.

En aplicaciones todavía mayores, como en el caso de los cubos, los principales retos son los reducidos tiempos de apertura y cierre del molde, las altas velocidades de inyección, las elevadas presiones y la gran potencia de plastificación.

Todas estas exigencias juntas determinan las especificaciones requeridas por la máquina, por lo cual repasaremos a continuación las diferentes versiones de equipamiento que ofrecemos.

La cuestión importante en este caso no es la elección de una máquina totalmente eléctrica o totalmente hidráulica, sino determinar qué sistema puede ofrecer las velocidades requeridas a unos costes más reducidos y con el consumo energético menor. Actualmente se utilizan sobre todo dos sistemas. Uno, la tecnología de rodillera, que ofrece un buen rendimiento respecto a los tiempos de ciclo, especialmente para largas carreras de apertura; se trata de sistemas con un accionamiento eléctrico, como en el caso de las máquinas PowerLine de Cincinnati Milacron. El otro concepto tecnológico asentado es un sistema con accionamiento hidráulico directo y pequeñas unidades móviles de inyección, para movimientos rápidos de los pistones; un gran cilindro proporciona la fuerza de cierre central. Este sistema de cierre se utiliza, por ejemplo, en la serie K-TEC de Ferromatik Milacron.

En aplicaciones de envases se utiliza preferentemente un sistema de fuerza de cierre central, ya que garantizan una distribución de la fuerza de cierre más equilibrada y un cierre y bloqueo regulares que aseguran, por tanto, un menor desgaste y una vida útil del molde más larga. Además, este sistema ofrece una máxima protección del molde. El cilindro de cierre, de actuación directa, permite la monitorización de un posible aumento de presión debido a piezas moldeadas no expulsadas, ya que la mayor presión se produce al iniciarse el movimiento de cierre, cuando se trata de acelerar grandes masas, mientras que hacia el final del proceso de cierre disminuyen la velocidad y, por tanto, la fuerza requerida. En este sentido la rodillera presenta un inconveniente, puesto que al final del movimiento aumenta la fuerza de cierre, lo que dificulta reconocer posibles piezas encalladas y reaccionar ante su presencia.

Tapones, vasos y cubos

Otro aspecto importante es la geometría de la unidad de cierre como tal. La cantidad y el tamaño variables de las cavidades de un molde requieren dimensiones también variables de los platos de sujeción, que no guardan necesariamente relación con la fuerza de cierre de la máquina. En este aspecto la serie K-TEC ofrece una máxima flexibilidad, gracias a la disponibilidad de casi todos los tamaños y geometrías de los platos de sujeción, de acero, con independencia de su fuerza de cierre. Una unidad de cierre con rodillera no puede ofrecer esta flexibilidad, dado que en este caso se utilizan prácticamente siempre platos de sujeción de hierro fundido, lo cual requiere a menudo una máquina de dimensiones mayores para poder aplicar el tamaño deseado

Unidad de cierre

Dado que en todas las aplicaciones de envase se tiende hacia una reducción de costes y, por tanto, del peso de las piezas, el volumen de inyección requerido no es necesariamente muy alto. Pero el tiempo de plastificación es en prácticamente todos los casos un factor a tener en cuenta, ya que ha de poder realizarse paralelamente a las fases de apertura y cierre del molde, que, a su vez, deberían ser lo más cortas posible.

El accionamiento eléctrico del husillo de plastificación utilizado habitualmente permite realizar funciones en paralelo y, lo que es todavía más importante, conseguir una buena calidad de la masa. Preferentemente se utilizan grupos de inyección mayores, dado que para una dosificación lo más exacta posible se necesita una carrera de inyección no superior a 1,5D. Existen muchos motivos para ello. En una carrera de inyección de más de 1,5D se reduce la longitud del husillo disponible, lo que disminuye la calidad de la masa. Con un husillo de largo insuficiente puede ocurrir, sobre todo en cargas más altas, que el granulado no fundido bloquee la válvula de retención, lo que incidiría negativamente en el peso exacto de cada embolada. Definitivamente, el rendimiento será tanto mayor cuanto mayor sea también la longitud disponible del husillo.

Los nuevos diseños de las máquinas de inyección para envases tienden a máquinas con platos de sujeción más grandes y capacidades de plastificación adaptadas a la fuerza de cierre requerida. Además, existe una tendencia hacia ciclos en seco más rápidos, un menor consumo energético, una flexibilidad en la combinación de la unidad de cierre y el grupo de plastificación, un seguro máximo del molde y husillos con un alto rendimiento.

Bien mirado, las máquinas de inyección para envases ya son actualmente máquinas altamente especializadas, con una clara tendencia a convertirse en máquinas para una sola función.