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Más posibilidades gracias a la tecnología multicomponente

Sistema rotativo del molde para envases

Thierry Fabozzi, Product Manager K-TE y Marc Tesche,
Product Manager Elektra
15/04/2007
La tecnología multicomponente ofrece la posibilidad de ejecutar una gran variedad de aplicaciones, por ejemplo cierres, cabezas para tubos, dosificadores de detergente y otras, con los más variados colores y materiales. El sistema rotativo del molde presentado por primera vez en los años setenta por Ferromatik ha vivido su “segunda puesta de largo” hace unos siete años. Ferromatik Milacron, junto a Foboha Formenbau GmbH, ha seguido desarrollando este sistema rotativo del molde (SRM) y ha podido instalarlo en más de 120 moldes y 70 máquinas. Más de la mitad de todos estos moldes rotativos han sido para aplicaciones de envase y embalaje.
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En la variante más sencilla del sistema, el molde rotativo de 180º, se produce una pieza de preinyección en el primer nivel del molde. En el segundo nivel, después de un giro de 180º de la placa central en torno al eje vertical, se inyecta el segundo componente. Al mismo tiempo en el primer nivel se está inyectando la pieza de preinyección de la siguiente producción. El movimiento giratorio se realiza desde un dispositivo integrado en la unidad giratoria inferior, que se suministra con accionamiento hidráulico o bien eléctrico.

Una ventaja constructiva importante del molde concebido por Foboha es el excelente guiado del plato central que se realiza siempre desde arriba y desde abajo con ayuda de dos travesaños. El travesaño inferior se apoya en el armazón de la máquina mediante las guías para cargas pesadas, de tal manera que recibe todo el peso del plato central. El travesaño superior es guiado por las columnas de la unidad de cierre, con lo que se asegura el movimiento exacto y siempre en paralelo de los platos del molde, permitiendo un movimiento extremamente dinámico. De esta forma se pueden realizar con todas las garantías operativas movimientos del molde de hasta 1,4 metros por segundo, y gracias a esta singularidad constructiva se consigue no sólo el mejor cierre posible sino también una larga vida útil de los moldes.

Con los puntos de anclaje por arriba y por abajo se puede, además, doblar las conexiones hidráulicas, eléctricas, neumáticas y del agua de refrigeración. Esto nos permite conseguir precisamente en las aplicaciones para envases, tiempos de moldeo rápidos, una refrigeración óptima de los moldes empleados y, con ello, ciclos de corta duración. Este sistema nos permite producir piezas de extrema complejidad, que requieren varias funciones de noyo gracias al suministro óptimo de los medios operativos del bloque central.

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Contando con la misma fuerza de cierre, el sistema rotativo del molde duplica la cantidad de cavidades y, por tanto, también el rendimiento, pero permite, asimismo, trabajar con la misma cantidad de cavidades y la mitad de la fuerza de cierre, lo que significa poder reducir la inversión y el espacio para la maquinaria requeridos. La carga siempre simétrica entre la pieza de preinyección y la acabada, incluso en superficies con una geometría muy variada, reduce enormemente el desgaste del molde y de la máquina, en comparación con la tecnología tradicional del plato giratorio.

Una combinación de dos máquinas de este tipo, una provista de un molde de 16 cavidades y la otra de uno de 24, producen en línea los componentes para un dosificador de detergente (figura 1). Los dos elementos individuales, uno de PP y el otro de TPE, se juntan, una vez acabado el proceso de inyección, directamente en la correspondiente línea de ensamblaje.

Sistema rotativo del molde con giro de 90º: el cubo

El desarrollo del sistema rotativo del molde de dos caras con giro de 180º nos lleva directamente al molde cúbico con sus cuatro lados de figura idénticos (figura 2). El sistema rotativo del molde con giro de 90º ofrece, además de las ventajas ya descritas, la posibilidad de realizar de forma simultánea al proceso de inyección operaciones adicionales en las posiciones libres de 90º. En el caso más sencillo se utilizan las posiciones de 90º para la refrigeración posterior o adicional de las piezas preinyectadas y/o de las ya acabadas, con lo cual se consigue reducir el tiempo de moldeo. Sin más que soplar aire sobre las piezas se consigue una reducción del 20 por ciento, que llega hasta el 30 por ciento si se utiliza aire refrigerado. Otras posibilidades que ofrece la posición de 90º son la colocación de insertos, como, por ejemplo, transpondedores RFID, etiquetas o láminas decorativas, así como la verificación de las piezas inyectadas. Otra ventaja, que reduce el tiempo de moldeo, es la posibilidad de extraer piezas durante el ciclo de inyección, lo que permite utilizar robots de extracción considerablemente más lentos y, por tanto, mucho más económicos. Las figuras 3 y 4 muestran cabezas de tubos inyectados en su cara exterior con PE y en la interior con PET, así como pulverizadores de bombeo con PP y PP, todos ellos ejemplos de aplicaciones para envases realizadas con la tecnología multicomponente.

Aplicaciones de pared gruesa con el sistema rotativo del molde cúbico

Esta tecnología no sirve sólo para los materiales más diversos, sino también para diferentes grosores. Las piezas gruesas, como las barras desodorantes, se fabrican en dos etapas: en la primera se ejecuta una pieza de preinyección de pared delgada, a la que en la segunda etapa se sobreinyecta el mismo material hasta formar una pared gruesa. Es una forma eficaz de evitar, por ejemplo, depresiones superficiales y rechupes. Con una máquina del mismo tamaño se consigue, aproximadamente, una reducción del 50 por ciento en el tiempo de moldeo y, además, una mejor calidad de las piezas.

Si en esta técnica de pared gruesa se utilizan en las dos etapas materiales diferentes, como por ejemplo, un componente de color y otro transparente, se consiguen piezas de una estética muy sofisticada. Los efectos “de profundidad”, “de lente” o “de piano” son muy apreciados en la creación de envases y cierres de aspecto lujoso, como por ejemplo, los destinados a cremas.

Con el empleo de materiales suaves en la segunda etapa de inyección, como EPDM o TPE, se pueden conseguir, por este sistema de dos componentes para pared gruesa, efectos de tacto suave. Esto es singularmente importante para envases de productos cosméticos o farmacéuticos, ya que el uso de plásticos de barrera permite reducir el riesgo de corrosión interna por fisuras debido a la existencia de disolventes en el material envasado. Resumiendo, podemos decir que la tecnología de pared gruesa ofrece una doble ventaja: por un lado, una reducción del tiempo de moldeo; por el otro, el valor añadido logrado por una sabia combinación de los materiales empleados.

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Un despliegue de posibilidades todavía mayor, con el uso de dos cubos

Con motivo de la feria K 2004 en Düsseldorf los dos socios Ferromatik Milacron y Foboha presentaron por primera vez un nuevo desarrollo del sistema rotativo del molde (figura 5). En el sistema rotativo doble (dos moldes cúbicos) se han instalado entre los dos platos exteriores dos moldes cúbicos que giran en torno a su eje vertical, con lo que se consiguen tres planos de separación del molde. En este tercer plano adicional de separación se pueden realizar otros pasos operativos, como el ensamblaje de los dos componentes procedentes de los otros planos de separación.

Movimiento paralelo o contrario

Los dos moldes cúbicos pueden girar tanto en la misma dirección como en sentido contrario, lo que confiere a esta configuración nuevos campos de aplicación. La figura 6 (1) muestra un ejemplo de cubos girando en la misma dirección. En esta aplicación “clásica” de tres componentes se inyecta el primer componente en el primer plano de separación (izquierda). Después de dos giros de 90º se sobreinyecta en el plano central el segundo componente, y, después de otros dos giros de 90º, el tercer componente en el plano de separación derecho. En las posiciones B y F se aplica la refrigeración posterior, y en la posición H se extrae la pieza multicomponente ya acabada. En la posición D existe además la posibilidad de introducir un inserto o un "in-mould labeling". Un ejemplo de cubos girando en sentido contrario se muestra en la figura 6 (2). Aquí se inyectan los dos componentes a ensamblar en los niveles de separación exteriores; después de un giro de 90º, pueden refrigerarse durante el tiempo de un ciclo. En el plano central de separación, los dos componentes, calientes todavía tras el proceso de inyección, se juntan con el tercer componente gracias a un proceso automático de ensamblaje rápido o bien mediante sobreinyección. También es posible producir la pieza mediante una combinación de ensamblaje rápido y sobreinyección de un material aislante, por ejemplo. Gracias al posicionamiento exacto de las piezas a ensamblar pueden suprimirse del todo las estaciones de montaje, bastante costosas, instaladas como anexo a las máquinas de inyección. Con el sistema rotativo de dos moldes cúbicos puede preverse incluso el llenado de un envase; pero esto dependerá siempre de la aplicación y el material de llenado.

Así como en la tecnología de envases se utiliza el sistema rotativo del molde “sencillo” ya a partir de lotes de unos cuantos centenares de miles de piezas, el sistema rotativo de dos moldes se utiliza sobre todo para la producción de grandes cantidades de piezas, debido a la mayor inversión requerida. En este sentido cabe mencionar los cierres "push-pull" de bebidas deportivas, cada vez más populares (figura 7), que se producen de forma parecida también en las botellas de detergente líquido. Otros ejemplos de una posible aplicación son los pulverizadores y dosificadores de bombeo para cremas y jabones líquidos.

El interés del mercado por estas nuevas tecnologías queda plasmado en el gran número de proyectos que están desarrollando los ingenieros de Ferromatik Milacron, que esperan poder lanzar al mercado ya en el transcurso de este año los primeros productos elaborados con esta nueva tecnología.

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