DESCRIPCIN DE LA TECNOLOGA

El proceso de rotomoldeo consiste en cuatro pasos, tal y como se puede apreciar en la figura siguiente. Una cantidad de plstico, ya sea en forma lquida o en polvo, se deposita en el molde. Tras cerrarlo, el molde se rota biaxialmente en el interior de un horno. El plstico se funde y cubre las paredes internas del molde. El molde se retira del horno y se traslada a una zona de enfriamiento. Finalmente se abre el molde y se retira la pieza hueca.

La maquinaria de rotomoldeo es relativamente ms econmica que la maquinaria que se usa habitualmente en otras tcnicas de procesado de plsticos. Esta tcnica permite procesar distintos moldes con diferentes formas y tamaos al mismo tiempo. Los productos rotomoldeados apenas se encuentran sometidos a esfuerzos mecnicos, ya que no se usan presiones ni soldaduras. Mediante esta tcnica se pueden conseguir formas y contornos complejos, piezas espumadas, dobles capas, etc. La uniformidad en cuanto a piezas con paredes gruesas es bastante buena comparada con piezas procesadas por soplado o termoconformado.A pesar de que la maquinaria y moldes para esta tecnologa son simples, es necesario el conocimiento del comportamiento de los materiales para la obtencin de productos de calidad. Hay que tener en cuenta aspectos como la porosidad, la distribucin de tamao, la distribucin del pigmento, el tiempo de cada ciclo, las dilataciones o compresiones, las velocidades de enfriamiento y calentamiento, el material del molde y la velocidad de rotacin. Todas estas variables deben ser cuidadosamente ajustadas para evitar problemas.

Como hemos mencionado, la materia prima utilizada puede estar tanto en estado slido (grnulos finos o polvo), tal el caso de PE, EVA y PC, como as tambin lquido, ejemplo: plastisol.

De acuerdo al tipo de materia prima utilizada, dependern los tiempos de cada etapa del ciclo. Para un plastisol el calentamiento tiene la funcin de solidificar el material y el posterior enfriado solo tiene la funcin de bajar la temperatura de la pieza conformada. En el caso del HDPE, el calentamiento tiene la finalidad de proporcionar la temperatura necesaria para la fusin del material para que se disperse por toda la superficie del molde durante la rotacin, mientras que la etapa de enfriado solidifica el material para la obtencin de la pieza conformada

Maquinaria utilizadaLa maquinaria utilizada es relativamente simple comparada con otros procesos de transformacin (ejemplos: inyeccin, extrusin, etc.)El rotomoldeo se puede clasificar por las diferentes formas de calentamiento utilizadas:Por flama abiertaEn hornos cerrados

En el rotomoldeo por flama abierta el calentamiento se realiza por mecheros que rodean al molde al aire libre. Lo que provoca que la mayor parte del calor se disipe al medio ambiente. Por otro lado estas maquinas no pueden hacer giros biaxiales al mismo tiempo. Estn sometidas a realizar giros de 360 grados y el siguiente giro lo tienen en aproximadamente 45 grados. Razones por la cual no se pueden realizar piezas complejas por el mtodo de llama abierta. En el mtodo por horneado el molde es introducido en un horno cerrado en donde se hace girar. Este ltimo mtodo permite un mejor control de los parmetros de temperatura.

Flama Abierta (Dos Brazos)

En horno (desplazamiento lineal)En estos hornos los moldes son introducidos en el horno alternativamente en un eje lineal. Mientras uno esta en etapa de calentamiento, el otro esta en etapa de enfriado y desmolde por flujo de aire proveniente de ventiladores.

Horno Basculante (Rock & Roll)En el horno basculante o rock and roll, el molde gira el eje longitudinal mientras se balancea, sin completar el giro, sobre su eje lateral. Por lo general, se trata de moldes para obtencin de piezas de un largo considerable como el caso de canoas de seis o ms metros.

Estacin simple (clam shell)Este mtodo cuenta con un nico brazo portador de un nico molde, que se introduce en un horno tipo almeja o clam shell para el calentamiento del material.

Tambin existenequipos de rotomoldeo que mediante uno o mas brazos introducen el molde en un horno para la fusin del material, siendo el mismo brazo el que lo introduce en una estacin de enfriamiento. Las ms comunes son las siguientes.A.- 1 Brazo 3 Estaciones

B.- 2 Brazos 5 Estaciones

CARROUSEL3 Brazos 3 Estaciones

CARROUSEL4Brazos 4 Estaciones

MOLDES PARA ROTOMOLDEOCada brazo puede poseer uno o varios moldes. Lo que va a depender del tamao de pieza que se desea obtener. Para piezas relativamente pequeas cada brazo puede poseer hasta 30 moldes individuales. El movimiento biaxial se consigue mediante un juego de engranajes cnicos que transmite el giro de un eje interno del eje de giro primario, al eje de giro secundario.

Molde de cuatro cavidades

Molde Multicavidades

MATERIALES UTILIZADOS PARA MOLDESComnmente los materiales para la confeccin de los molde para el rotomoldeo suelen estar constituidos por lamina negra, acero inoxidable o aluminio.Dependiendo de la superficie de los moldes se pueden lograr diferentes superficies en el producto terminado. Por ejemplo se pueden lograr superficies esmeriladas mediante la aplicacin de unenarenado(sand blast) a la superficie interna del molde (en contacto con el plstico).

Lmina negraLa lmina negra es de acero blando (bajo contenido de carbono) o de hierro.

Acero Inoxidable acabado Sand blast (enarenado)Los moldes de acero inoxidable presentan la ventaja de una mayor durabilidad que la lamina negra y el aluminio, pero presentan un mayor costo. Adems, para la elaboracin de moldes complejos se opta por el aluminio puesto que presenta una mayor maleabilidad.

Aluminio FundidoEl aluminio, como hemos dicho, posee una mejor maleabilidad pero requiere un modelo inicial. Lo que incrementa su costo.

Molde de AluminioDe6 Partes

Molde y producto

Moldes

Grandes dimensiones

MOLDE Y PIEZATanque para diesel

EQUIPOS Y HERRAMIENTASLas mquinas de moldeo rotacional se hacen en una amplia gama de tamaos. Normalmente consisten en moldes, un horno, una cmara de enfriamiento y brazos del molde. Los brazos estn montados sobre un eje de rotacin, lo que proporciona una capa uniforme de plstico dentro de cada molde.Los moldes (o herramientas) estn fabricados por lo general en chapa de acero soldado o aluminio fundido. El mtodo de fabricacin es a menudo impulsado por el tamao y la complejidad de la pieza, las piezas ms intrincadas probablemente son hechas por fundicin. Los moldes de aluminio son generalmente mucho ms gruesos que un molde equivalente de acero, ya que es un metal ms dbil. Este espesor no afecta significativamente los tiempos de ciclo ya que la conductividad trmica del aluminio es muchas veces mayor que el acero. Debido a la necesidad de desarrollar un modelo antes, los moldes que se realizan por fundicin tienden a tener costos adicionales asociados con la fabricacin de los modelos. Los moldes que se utilizan para piezas de menor complejidad (mediante operaciones mecnicas), son menos costosos. Algunos moldes combinan aluminio y acero. Esto permite espesores variables en las paredes del producto. Aunque este proceso no es tan preciso como el moldeo por inyeccin, proporciona al diseador ms opciones. El uso de aluminio proporciona ms capacidad calorfica, haciendo que el fundido se mantenga en estado lquido por un perodo ms largo.

Molde de chapa de acero inoxidable

Moldes de aluminio fundido

Instalacin estndar y equipo para moldeo rotacionalComo se dijo, normalmente todos los sistemas de moldeo por rotacin cuentan con un nmero de piezas, incluidos los moldes, horno, cmara de refrigeracin y brazos del molde. Los moldes se utilizan para crear la pieza, y suelen ser de aluminio o de hierro o acero. La calidad y el acabado del producto estn directamente relacionados con la calidad del molde que se utiliza. El horno se utiliza para calentar el molde y fundir el plstico. La cmara de refrigeracin es donde se coloca el molde, cargado con resina, hasta que se enfre. Los moldes giran sobre sus ejes dando una capa uniforme de plstico dentro de los mismos.

TIPOS DE MQUINAS PARA MOLDEO ROTACIONALEn cuanto a sistemas de calentamiento las mquinas se dividen en las de flama abierta y las de horno o llama cerrada. La principal diferencia est en la eficiencia del calentamiento del molde.

Mquina de llama abierta

En las mquinas de flama abierta, el calentamiento se da mediante una serie de quemadores alrededor del molde, lo que ocasiona que la mayor parte del calor que se produce vaya hacia el medio ambiente. Por otro lado, estas mquinas no pueden realizar giros biaxiales al mismo tiempo. Estn sometidas a realizar un giro de 360 grados y el siguiente giro lo tienen en ms o menos 45 grados. Por lo tanto, en flama abierta no se pueden realizar piezas complejas. En cambio, esta es la ventaja que ofrecen las maquinarias de horno, en las cuales se pueden realizar piezas complejas y, al proveer una mejor distribucin trmica, consumen menos gas.

En cuanto a sistemas de operacin estn las mquinas de desplazamiento lineal, de carrusel, de giro basculante y de almeja (clamshell). A continuacin se describe cada una de ellasMquina Rock and RollEsta es una mquina especializada de un solo molde. Se gira el molde 360 grados en una direccin y al mismo tiempo se mece el molde 45 grados hacia uno y otro lado en la otra direccin. Las mquinas ms modernas utilizan el aire forzado caliente para calentar el molde. Estas mquinas son utilizadas para las piezas grandes que tienen gran longitud y poco ancho, como por ejemplo canoas.

Mquina ClamshellEsta es una mquina de moldeo rotacional de un solo brazo. El brazo por lo general es soportado desde ambos extremos, con mecanismos para introducir y sacar el molde en la cmara de calentamiento tipo almeja. La mquina calienta y enfra el molde en la misma cmara. Esto hace que ocupe un espacio menor que otros equipos de moldeo rotacional. Es de bajo costo en comparacin con el tamao de los productos elaborados. Est disponible en escalas ms pequeas para las escuelas interesadas para la creacin de prototipos y modelos de alta calidad. Ms de un molde se puede conectar al brazo simple.

Mquina Shuttle o linealEsta es una mquina de brazo nico que se mueve la torreta del molde de ida y vuelta entre las cmaras calefaccin y enfriamiento. Esta mquina mueve el molde en una direccin lineal de entrada y salida a las cmaras calefaccin y enfriamiento. Es de bajo costo para el tamao del producto elaborado. Tambin est disponible en una escala ms pequea para las escuelas y creacin de prototipos.

Mquina carruselEsta es una de las mquinas ms comunes en la industria. Puede tener hasta seis brazos y viene en una amplia gama de tamaos. La mquina viene en dos modelos diferentes: fija e independiente. Un carrusel fijo se compone de tres brazos fijos que deben avanzar juntos. Uno de los brazos est en la cmara de calentamiento, mientras que el otro est en la cmara de enfriamiento y el otro en la de la zona carga / descarga. El carrusel fijo funciona bien cuando se trabaja con el mismo molde. Las mquinas carrusel independiente estn disponibles con ms brazos que pueden moverse por separado de los dems. Esto permite usar moldes de diferentes tamaos, con calefaccin y necesidades de espesores diferentes.

Mquina carrusel de brazos independientes

PROCESO DE PRODUCCIN

El proceso de moldeo rotacional es un proceso de formacin de plstico de alta temperatura y baja presin que utiliza calor y la rotacin de dos ejes (es decir, la rotacin angular de dos ejes) para producir piezas huecas de una sola pieza. El punto crtico del proceso es su tiempo de ciclo largo (por lo general, se puede producir slo uno o dos ciclos en una hora, a diferencia de otros procesos como el moldeo por inyeccin, donde las piezas se pueden hacer en unos pocos segundos). El proceso tiene claras ventajas. la fabricacin de piezas grandes, huecas, como los tanques de aceite es mucho ms fcil por moldeo rotacional que cualquier otro mtodo. Los moldes de rotomoldeo son significativamente ms baratos que otros tipos de molde. Muy poco material se pierde con este proceso, y el exceso de material a menudo puede ser reutilizado, convirtindolo en un proceso de fabricacin muy econmico y ambientalmente viable.

El proceso de rotomoldeo consiste en cuatro fases distintas:1.- La carga de una cantidad medida de polmero (generalmente en forma de polvo aunque puede ser en forma lquida, como el plastisol) en el molde.2.- Calentamiento del molde en el horno mientras se gira, hasta que todo el polmero fundido y se adhiere a la pared del molde. El molde hueco se debe rotar a travs de dos o ms ejes, que giran a velocidades diferentes, con el fin de evitar la acumulacin de polvo de polmero. El tiempo que pasa el molde en el horno es fundamental: mucho tiempo y el polmero se degrada, lo que reduce la resistencia al impacto. Si el molde pasa muy poco tiempo en el horno, el fundido del polmero puede ser incompleto. Los granos de polmero no tienen tiempo para derretirse completamente y se unen en la pared del molde, lo que resulta en grandes burbujas en el polmero. Esto tiene un efecto adverso sobre las propiedades mecnicas del producto terminado.3.- Enfriamiento del molde, por lo general por ventiladores. Esta etapa del ciclo puede ser bastante larga. El polmero debe ser enfriado para que se solidifique y puede ser manejado con seguridad por el operador. Esto suele tardar varios minutos. La pieza se sufrir una contraccin al enfriarse, apartndose del molde y facilitando una fcil extraccin de la pieza. La velocidad de enfriamiento debe mantenerse dentro de ciertos lmites. Un enfriamiento muy rpido (por ejemplo, roco de agua) se traduce en el enfriamiento y la contraccin a un ritmo descontrolado, produciendo una pieza torcida.4.- Remocin de la pieza.