Video rotomoldeo en una máquina carrusel de tres brazos

En este vídeo se muestra el ciclo completo de fabricación de productos en una máquina de rotomoldeo tipo carrusel de tres brazos.

Video de rotomoldeo de los productos plásticos.

¿Qué es el rotomoldeo?

Es un modelo alternativo del soplado para hacer formas huecas grandes, se usa principalmente para polímeros termoplásticos, aunque las aplicaciones para los termofijos y elastómeros se han hecho más comunes, El rotomoldeo se adapta mejor a formas externas más complejas, partes más grandes y cantidades de producción más bajas que el moldeo por soplado, debido a las ventajas que tiene este método de transformación tiene una gran relevancia en la industria. (1).
El proceso fue aplicado a los plásticos en la década de 1940, pero en los primeros años era poco utilizado porque era un proceso lento, restringido a un pequeño número de plásticos. Durante las últimas dos décadas, las mejoras en el control de procesos y desarrollos con polvos plásticos se ha traducido en un aumento significativo en el uso. (2)

Consiste en los siguientes pasos: (1)

1. Se introduce una cantidad predeterminada de polvo de polímero en la cavidad de un molde hendido.
2. El molde se calienta predeterminadamente sobre dos ejes perpendiculares, de manera que el polvo choca contra todas las superficies internas del monde y forma gradualmente una capa fundida de espesor uniforme
3. Mientras está girando todavía, el monde se enfría de manera que la capa de plástico se solidifica
4. Se abre el molde y se retira la parte. 
   
   
   

Se puede observar en el siguiente vídeo el proceso de rotomoldeo. 

Las velocidades de rotación que se usan en el proceso son relativamente bajas. Es la gravedad, mas no la fuerza centrifuga, la que provoca un recubrimiento uniforme de las superficies del molde. (1).

Materiales

El material más popular para moldeo es el polietileno: (2)

• Polietileno reticulado (PEX)
• Polietileno de baja densidad (LDPE)
• Lineal polietileno de baja densidad (LLDPE)
• Polietileno de alta densidad (HDPE)

También son utilizados, en cierta medida, el nylon y el polipropileno. Los materiales para rotomoldeo son utilizados en forma de polvo fino. Otro material conformado por rotomoldeo son los plastisoles de PVC. Estos últimos son líquidos. (2)

Este proceso también sirve para moldear materiales no poliméricos como aluminio, varios alimentos (como el chocolate) o yeso (para formado de estatuillas huecas). Los plásticos utilizados para rotomoldeo, por lo general, se encuentran en forma de polvo. Para ello se utilizan molinos especiales denominados pulverizadores de plástico. (2)

Características de los materiales para rotomoldeo 

Las características de la resina empleada junto con las condiciones de procesado, van a determinar la calidad del producto acabado. (4)

1. Forma, tamaño y distribución de tamaño de partícula de la resina: El tamaño de la partícula varia entre 150 y 500 µm. El tamaño y la distribución de tamaños de partículas juegan un papel muy fundamental sobre el flujo del polvo en el molde. Las partículas más finas se moverán con facilidad entre las gruesas y serán las primeras en fundir un contacto con el molde caliente. Estas partículas producen efectos deseables como son producir texturas finas con un mínimo de porosidad (mejor acabado superficial) y reducir los tiempos de ciclo.(4)
2. Peso molecular y distribución de pesos moleculares: Como medida del peso molecular de las resinas se emplea generalmente el índice de fluidez (MFI). El MFI de las resinas empleadas en rotomoldeo oscila por lo general entre 2 y 10 (g/0 min, 2.16 kg y 190°C). Una resina con un MFI alto tendrá peso molecular bajo, y por lo tanto las propiedades mecánicas del producto obtenido serán pobres. Los materiales con un MFI excesivamente bajo no son adecuados para rotomoldeo, pues presentan viscosidades altas, lo que dificulta los procesos de sinterización y desificación, en consecuencia requieren tiempos de ciclo muy largos. (4)
3. Cristalinidad; La cristalinidad que el material sea capaz de desarrollar depende de su estructura Los polímeros lineales (no ramificados), de pesos moleculares bajos y, en general, que presenten una estructura más regular serán capaces de desarrollar una mayor cristalinidad si el enfriamiento se produce en las condiciones adecuadas. Los polímeros cristalinos presentan mayor densidad, mayor resistencia a la tracción y rigidez, sin embargo son menos tenaces y se encogen y alabean más que los polímeros no cristalinos, como consecuencia de las tensiones que pueden aparecen durante la cristalización, que a su vez son consecuencia de las diferentes velocidades a las que se enfriará el material a lo largo de su espesor. (4)

El rotomoldeo de materiales en forma de polvo presenta ciertas diferencias con el de materiales líquidos. Los sistemas líquidos empleados en moldeo rotacional son fundamentalmente plastisoles de PVC y en ocasiones resinas reactivas como poliuretanos, poliamidas, poliesteres, epoxis, siliconas y sistemas de ureaformaldehído. En el caso del empleo de sistemas líquidos la reproducción de detalles y el acabado superficial suele ser mucho mejor que en el caso del rotomoldeo en polvos. (4)

Máquinas y Moldes

Las máquinas de rotomoldeo deben ser capaces de hacer girar al molde en tono a dos ejes perpendiculares. Las primeras máquinas empleadas utilizaban un sistema de giro de vaivén, y se denominan máquinas de tipo "Rock and Roll". Como las que se muestran en la figura 4.(4)

Las máquinas más modernas consiguen la rotación completa, se puede observar en la figura 5. (4)

En el primer brazo (brazo recto) se puede colocar mayor número de moldes en cada ciclo, pero deben ser de menor tamaño que en el caso del brazo acodado. En ambos tipos de brazo los motores que hacen girar cada eje son independientes, de modo que se puede seleccionar distintas velocidades de rotación en cada eje para obtener la relación de rotación deseada. La velocidad de rotación óptima para conseguir una distribución adecuada del material dependerá especialmente de la geometría de la pieza que se desea moldear. Las máquinas más corrientes hoy en día son, sin duda, las máquinas tipo carrusel. Estas máquinas resultan muy eficaces, altamente productivas y de bajo mantenimiento. Las máquinas carrusel de tres brazos fijos (figura 6), tienen tres estaciones, por lo que los brazos giran 120° para desplazarse. Se emplean cuando los ciclos de horno y enfriamiento tienen duraciones similares y cuando la carga y descarga pueden ser fácilmente manipuladas, (4)

Cuando la duración de uno de los ciclos es muy superior a la duración de los otros se pueden emplear máquinas de cuatro brazos, los cuales forman un ángulo de 90° entre sí. Actualmente estas máquinas están siendo equipadas con brazos independientes, de modo que la planificación de la producción es mucho más versátil. La mayoría de las máquinas modernas disponen de una línea de aire frío/o caliente que circula por el interior del brazo que puede introducirse en el interior del molde o dirigirse a algún punto del exterior donde el acceso del frío o el calor es más complicado. (Figura 7) (4)

Los moldes son piezas clave en el proceso de rotomoldeo. Deben tener los siguientes requerimientos básicos. 

En la siguiente imagen se puede observar un molde típico de aluminio utilizado para este proceso. 

Aplicaciones 

La aplicación de este proceso es variada pues, la lista incluye juguetes huecos como caballitos, pelotas de playa, cascos para canoas y botes, cajas de arena y albercas pequeñas, boyas y otros dispositivos flotantes, partes para carrocería de camiones, tableros de instrumentos para automóviles y tanques de gasolina, piezas de equipaje, muebles y cestos de basura, maniquíes, grandes barriles industriales, contenedores y tanques de almacenamiento, casas portátiles y fosas sépticas. (1). El porcentaje de estas aplicaciones varía de acuerdo al lugar. 

Esta estadística refleja las grandes oportunidades que ofrece el proceso al incursionar en el mercado nacional en otros sectores. Lo que refleja la gran diversificación del proceso y su amplio campo de aplicación. A pesar de que es un proceso del que muy pocos moldeadores hacen uso de el, ha tenido un gran crecimiento y va a continuar en ascenso por todas las ventajas que ofrece. (5)
El proceso de rotomoldeo se usa básicamente para la fabricación de piezas de plástico huecas que van desde tamaños muy pequeños hasta grandes dimensiones. Existen varios factores que hay que tomar en cuenta cuando se lleva a cabo el diseño de las piezas plásticas a manufacturar, dichos factores consisten en el ambiente al cual va a ser destinada la pieza plástica rotomoldeada pues puede existir degradación del material plástico a consecuencia de algunas sustancias corrosivas, el factor de degradación en el tiempo, y el efecto que la temperatura tiene en la disminución de la resistencia. (5)
Las piezas obtenidas pueden tener una gran cantidad de variantes como el número de capas, color, material, espesores de pared. Esta característica es la que hace del rotomoldeo un proceso amigable y flexible. (5) 
En el siguiente vídeo podemos observar algunos productos fabricados por rotomoldeo en el ambiente urbano, instalados en diferentes tipos de infraestructuras.

Bibliografía: 

1. Groover, M. (1997). Procesos de conformado para plásticos. En: Fundamentos De Manufactura Moderna. (1a. Ed.) Editorial: Pearson Prentice Hall. México. Pp: 345-346

2. Tecnología de los plásticos. Dirección: http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.mx/2011/12/rotomoldeo-ii.html. Actualización: 29/12/11; Acceso: 09/11/15

3. Textos Científicos. Dirección: http://www.textoscientificos.com/polimeros/rotomoldeo. Actualización: 15/05/2012; Acceso: 09/11/2015.

4. Beltrán, M. & Marcilla, A. (2012). Moldeo Rotacional. En: Tecnología de polímeros. Procesado y propiedades. Editorial: Universidad de Alicante. España. Pp. 255-261, 275-277

5. Ortega, A. (2006). Aplicaciones. En: Diseño de Piezas Plásticas Rotomoldeadas. UNAM. México. Pp. 12

Bibliografía Recomendada: 

La siguiente información te ayudara a enriquecer tus conocimientos sobre este y otros procesos importantes en la ciencia de los materiales.

1. Guía Rotomoldeo. Dirección: http://www.guiarotomoldeo.com/ 

2. El Rotomoldeo. Dirección: http://polimers.com/novedades/index.html  

3. Tecnología de polímeros. Dirección: http://iq.ua.es/TPO/Tema7.pdf

4. Fundamentos de Manufactura Moderna. Dirección: https://books.google.com.mx/books?id=tcV0l37tUr0C&pg=PA345&dq=rotomoldeo&hl=es&sa=X&ved=0CDsQ6AEwBGoVChMI1vWrx9uEyQIVVfpjCh2udgcj#v=onepage&q=rotomoldeo&f=false

5. Diseño de piezas plásticas rotomoldeadas. Dirección: http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/1006/ORTEGAARREDONDO.pdf?sequence=1

6. Textos Científicos. Dirección: http://www.textoscientificos.com/polimeros/rotomoldeo

¡Bienvenido!

Hola, mi nombre es Javier Cerón y los invito a conocer un poco sobre el proceso de transformación de rotomoldeo.