Nuevas funciones, más diseños y mejor productividad para los moldes de pisos

Los diseños convencionales de moldes de pisos son bien conocidos por su habilidad para sobrepasar la productividad de los moldes convencionales de una sola cara. Hasta ahora, este tipo de moldes han sido usados para producir empaques pequeños y planos, así como otros artículos desechables. Ahora, una cosecha de nuevos conceptos sobre moldes, introducidos en los últimos años están expandiendo las capacidades de los diseños de moldes de pisos para incluir el moldeo con multimateriales y partes más grandes como lentes para faros delanteros de automóviles y estribos laterales. La producción de partes más grandes exige un trabajo con presiones mayores a 1000 toneladas en los moldes de pisos.

El avance de la innovación ha sido particularmente fuerte en moldeo de multicomponentes. Moldes convencionales de multicomponentes de una sola cara normalmente inyectan un material dentro de las cavidades en la mitad de la cara del molde y el segundo material en la otra mitad. Entre ciclos, la placa rotativa gira el molde en un eje horizontal. Los moldes de pisos multiplican el número de caras usables en el molde y permiten también la cara entera del molde con cada material. Los nuevos diseños tienen una placa que rota en un eje vertical. Dependiendo del sistema, el componente central puede tener 2 ó 4 caras y rotan 90° ó 180° cada vez que el molde se abre.

Cuatro conceptos de moldes han comercializado este acercamiento a la producción de alto volumen de partes multicomponentes. Las nuevas configuraciones de moldes incluyen un diseño de placa rotatoria de Engel, en la cual la placa central tiene dos caras y rota 180° en cada ciclo.

El molde rotativo de pisos desarrollado por Ferromatik Milacron Europa en consorcio con el productor de moldes alemán, Foboha tiene una placa central con cuatro caras que giran 90° en cada ciclo. La propuesta de Gram Tecnology de Dinamarca, el molde Spin tiene hasta cuatro pequeñas pilas centrales una al lado de la otra, cada una con cuatro caras y rotando 90° en cada ciclo.

Otra configuración única, llamada Tecnología de Baja Inercia (Low Inertia Technology, LTI) viene de Caco-Pacific Corp. En este diseño más simple, una barra rotativa con dos conjuntos de núcleos está unida a una mitad de cada molde en lugar de estar sola como en otros diseños.

Estos nuevos diseños en pila están siendo estimulados por aplicaciones de tacto suave como mangos de cepillos de dientes, aplicaciones de empaques de barrera, tapas y sellamientos con Liners-moldeados, carcazas multicolores para teléfonos celulares, y partes médicas compuestas de materiales como el PP y el PVC.

Nuevas tecnologías en moldes rotativos combinan producción de alto volumen con capacidad de multinyección. Esta unidad con sección central de cuatro lados viene de Ferromatik Milacron y Foboha.

Un ejemplo viene de Foboha, quien diseña moldes para producir mil millones de hombros para tubos de crema dental de PEAD (70g) con una capa de barrera de PET (40g). Foboha tiene una patente para ambos, el proceso y el producto. Este nuevo sistema 4 x 64 en pila rotatorio (Turning Stack), saca 64 partes de dos capas en un ciclo de 8.4 segundos. La producción está estimada en 175 millones de unidades por año, de tal modo que serían usados seis sistemas de producción.

Ese volúmen requeriría usualmente 21 máquinas y moldes de pisos convencionales. Controles especiales para el tamaño del disparo, permiten ajustar el espesor de las capas de PET durante la producción y ayudan a reducir el peso de las partes en un 43%.

Productos para el consumidor como mangos para cepillos de dientes y máquinas de afeitar con características de tacto suave estan creciendo en popularidad y la fuerte demanda ha empujado sus requerimientos de volúmen a niveles para los cuales los moldes de pisos estan mejor diseñados. Ferromatik Milacron y Foboha tienen en operación entre 50 y 60 moldes de pisos rotativos, 20 de ellos en Norteamérica. La firma presupuesta un crecimiento de 10% anual en el mercado de multicomponentes.

"Por el momento, el mercado de partes multicomponentesw es absolutamente sorprendente", dice Claus Ziegler, gerente general en Kunststofftechnik Waidhofen A.D. Thaya (KTW), un proveedor de moldes para tapas y sellamientos. "Hace cinco años, cerca de 1% de nuestras ventas de moldes eran para aplicaciones multicomponente. Ahora son del 15% al 20% de nuestros negocios", dice Ziegler. KTW tiene de 8 a 10 moldes rotativos de pisos (Spin Stack) en fases piloto o de producción.

Estilos de pisos rotativos
Comparados con las placas rotativas tradicionales usadas para moldeo de multicomponentes, los nuevos moldes rotativos de pisos indexan más rápidamente, debido a la masa más baja del miembro que rota. Esta reducción de masa es particularmente evidente en el caso del diseño de moldes de Gram y el sistema de baja inercia de Caco-Pacific. "Típicamente, usted puede ahorrar entre 20% y 30% en el tiempo de ciclo, y en casos especiales hasta 50% u 80%", dice Ziegler de KTW.

Hombros para crema dental de PEAD con una capa de barrera de PET son producidos en una moldeadora en moldes rotativos de 4 x 64 de Ferromatik Milacron y Foboha. Dos de estos moldes hacen las mismas partes por año que siete moldes de pisos convencionales.

El sistema Gram tiene una ventaja adicional por la cual requiere la menor distancia de apertura para permitir que los pisos roten. El director Jes Gram dice que un molde de cerramiento de dos partes necesita abrirse sólo 100 mm para que su sistema se indexe. Un nuevo diseño de eyector en desarrollo puede reducir ese requerimiento a 60 mm.

Gram ha extendido su tecnología de de pisos rotativos a lo que puede llamarse un molde doble de doble inyección. Probablemente es el sistema multicomponente más elaborado hasta el momento.

Diseñada para la parte superior de tubo de crema dental de dos componentes, el molde tiene cuatro líneas de partición y dos pares de pilas rotativos con cuatro caras cada uno, 24 núcleos por cara, para un total de 384 núcleos y 192 cavidades. Dado que un molde produce 96 partes terminadas por ciclo, puede ser nombrado como un sistema de 2 x 48. Con un tiempo de ciclo de menos de 7 segundos, su salida es 1.15 millones de partes/día, 390 millones/año.

El nuevo sistema de molde en pila de Engel usa una mesa rotativa de dos caras. En K 2001, produjo una cubierta para lente de automóvil de dos materiales.

Gram dice que los procesos de dos disparos pueden beneficiar la producción de partes de gran espesor con un solo material. Este avance permite el uso del mismo molde de canal caliente para inyectar la segunda capa del mismo material. Puede resultar en una mejor calidad de la parte, dice Gram, dado que la inyección y enfriamiento de un volumen más pequeño de fundido en cada inyección, reduce las posibilidades de marcas en la superficie.

Con el avance del molde rotativo de pisos, los lados no moldeantes (segundo y cuarto) de la pila central pueden ser usados para cargar insertos o para enfriamiento sin incurrir en aumentos de tiempo de ciclo. Gram patentó recientemente un nuevo sistema eyector que puede expulsar partes hacia el lado de la máquina. La hidráulica del eyector está instalada en el marco del molde. Otro uso para las caras en pila adicionales es el de moldear una parte en tres inyecciones de material. Gram construyó un molde para un conector tubular para medicina con una primer inyección de PVC, una segunda de TPE y una tercera de PVC para cubrir parcialmente el TPE. Las partes fueron moldeadas en tres estaciones y expulsadas desde la cuarta. La demostración fue efectuada en una máquina Demag de 88 toneladas en un ciclo de menosde 15 segundos. El molde de cavidades 8 + 8 + 8 produce más de 46000 partes/día para Carmo Industries en Dinamarca. (Gram ha trabajado muy de cerca con Demag desde que mostró su pirmer molde rotativo de pisos en 1998.)

El molde rotativo en pila desarrollado en conjunto por Ferromatik y Foboha, fue presentado en K2001 con la cantidad de cavidades más alta vista hasta la fecha en este sistema. El cubo central del sistema de 4 x 64 tenía 64 en cada una de las cuatro caras y 64 cavidades para cada uno de los dos materiales. La aplicación fue la parte superior para el tubo de crema dental descrito anteriormente.

El molde rotativo de pisos provee una ciclo adicional de enfriado entre disparos para que las dos partes se separen libremente después del moldeo.

Aunque versiones previas del sistema Turning Stack tenían dos caras centrales y una indexación de 180°, la nueva versión con cubo central que indexa en incrementos de 90° permite a los lados no moldeantes ser usados para enfriamiento o inserción de partes. Un motor hidráulico indexa la sección central en 1.3 segundos con un perfil programable de aceleración/desacelaración.

El sistema Turning Stack corre solamente en la linea K-Tec de Ferromatik. Estas unidades tienen un paquete opcional estandarizado para tecnología de molde en pila que provee barras de unión más largas que incrementan la altura de desalojo y una cama más robusta para la máquina que soporta la sección rotativa central. La segunda unidad de inyección esta posicionada a un lado de la mesa rotativa, perpendicular a la máquina.

En K2001, Engel introdujo su sistema de moldes rotativos, en una máquina Dúo de dos placas con un molde de pisos de dos materiales y una placa central con indexación de 180°. Engel ofrece su molde de pisos rotativos sólo en lal máquina Dúo, dado que su mordaza más corta permite el montaje de la segunda unidad de inyección en la parte trasera de la placa movible. El sistema simplifica el diseño del canal. La velocidad de indexado es 1.5 segundos o menos.

Hasta ahora, Engel ha tenido un molde de demostración de este tipo construido por High Tech Plastics AG en Austria. Con el muestra la oportunidad para los moldes de pisos de multicomponentes en aplicaciones automotrices. En K2001, Engel produjo cubiertas derechas e izquierdas para faros delanteros de policarbonato transparente con un marco negro de PVC a lo largo de un borde.

Otro molde rotatiov de pisos de Gram moldeó este conector médico de tres inyecciones (PVC-TPE-PVC) en 8 cavidades sobre una prensa de 60 Toneladas. El tiempo de ciclo de 15 segundos entrega 46.000 unidades/día.

A diferencia de los otros, la tecnología de multinyección de Caco-Pacific es perfecta para diseños de molde de pisos que no tienen una sección central rotativa. Su sistema completamente manejado por servos de LIT ( Low Inertia Technology, Tecnología de baja inercia) separa los núcleos de los moldes del cuerpo principal, colocándolos en una barra rotativa horizontal montada e una cara del molde. Dos conjuntos de núcleos están montados en la barra. Un conjunto apuntando hacia arriba y el otro apuntando hacia abajo. La barra está conectada a una mitad del molde por un riel guía. Durante el moldeo, los núcleos están nivelados con la cara del molde. Un material es inyectado dentro de la fila superior de cavidades y el segundo material simultáneamente llena el conjunto inferior, usando dos canales calientes. Cuando el cierre se abre, la barra del núcleo se desliza alejándose de la cara del molde para permitir a la barra rotar 180°. Una barra de extracción expulsa las partes del conjunto inferior de núcleos y luego la barra se desliza volviendo contra la cara del molde, y éste se cierra.

La barra del núcleo rotativo tiene una masa relativamente baja y es girada por un pequeño servo motor montado sobre un extremo. La rotación toma menos de 0.5 segundos. Este sistema permite que el segundo disparo encapsule completamente el primer material, si se desea.

Caco-Pacific ha construido varios moldes LIT en menos de dos años. Todas son moldes de cara sencilla, pero hay pedidos de versiones de molde de pisos. La aplicación más grande hasta la fecha es un molde de 16 + 16 de cara sencilla que produce barriles para bolígrafos completamente encapsulados con un sobremoldeo de tacto suave. Está siendo diseñado un molde en pila de 32 + 32 para dos materiales. La tecnología LIT ha creado un interés considerable en los mercados médicos debido a su operación completamente eléctrica que se acopla muy bien a los cuartos esterilizados.

Claves para multirresinas
Fuentes de Gram y Ferromatik/Foboha anotan que los moldes de pisos rotativos se prestan para un número inusual de aplicaciones. Una es el moldeo de termoplásticos con termoestables o moldeo "caliente/frío", donde un material necesita un molde caliente para curar y el otro necesita uno frío. Gram diseñó un molde de 2 + 2 cavidades para una parte automotriz en nylon con arandela integral de caucho-silicona.

Aunque la meta en moldeo de nylon/silicona es alcanzar una buena adhesión entre los dos, Gram y Ferromatik/Foboha han utilizado el potencial adicional de enfriamiento de un elemento en pila rotativo de cuatro caras para alcanzar el efecto opuesto. Si la primera parte es enfriada completamente lo suficiente antes del sobremoldeo, los dos componentes de la parte final se pueden deslizar líbremente uno contra el otro. Gram demostró esto al moldear una válvula con una parte que se desliza dentro de la otra. Otro ejemplo es el moldeo de tapas con rosca en conjunto con surtidores para cartones de jugo. Las tapas de PP-copolímero son moldeadas primero, los núcleos son desenroscados y luego los surtidores de PEBD son moldeados dentro de las tapas usando un nuevo conjunto de núcleos. Dado que las tapas son enfriadas por un ciclo adicional, y la segunda inyección de PEBD tiene una temperatura de fundición más baja, las tapas y los surtidores no se pegan entre sí.

Rompiendo la barrera del tamaño
Por primera vez, la tecnología de molde de pisos ha llegado a las piezas grandes moldeadas en máquinas de más de 1000 Toneladas. Plastcoat, parte de Decoma Internationa,l en Mississauga, Ontario, está usando moldes de pisos de dos niveles Husky con una cavidad en cada cara para simultáneamente producir los faros delanteros y traseros de las camionetas Ford XLT. Otro molde 1+1 está haciendo balancines para la línea Camry de Toyota. Las partes tienen cada una más de un pie de largo y usan cerca de 300g de TPO. Estas partes son moldeadas en una máquina de dos platinas de 2200 ton EWLL (del inglés, extra wide, long; extra ancha y larga) de Husky.

"El principal beneficio de el molde de pisos es el ahorro en espacio en la planta", dice Rebecca Branca, gerente de operaciones de moldeo. Los ciclos de tiempo son generalmente consistentes con las mismas herramientas que corren en dos máquinas separadas con la misma capacidad de tonelaje, dice ella.

Los moldes tienen un diseño especial de barra-mazarota que corre por debajo del molde. Distribuye material fundido al cargador del molde en pila, el cual contiene un sistema especial de corredera caliente para alimentar los dos moldes. Husky diseñó las correderas para que los lados A y B del sistema de fundido estén balanceados aún cuando las partes sean diferentes, dice Roy Zinner, el gerente de mantenimiento de moldeo.

Cuando el molde está abierto, la barra-mazarota se abre por la mitad, con un lado conectado a la platina estacionaria y el otro lado al cargador del molde en pila. Una barra "armonía" saca todas la piezas del molde para apretarlas. La barra puede ser ajustada para acomodarse a diferentes alturas de molde en ambos lados. Plastcoat produce cerca de 600 partes por cambio.

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