IV.C – MOLDEO DE LA GOMA

  

 

MANUAL BÁSICO DEL CAUCHO

Capítulos

CAUCHOS, GOMAS Y ELASTÓMEROS

I – CRONICA DEL CAUCHO

II – ORIGEN, PROPIEDADES Y APLICACIONES DE LOS

CAUCHOS, GOMAS Y ELASTÓMEROS

III – ELECCIÓN DE ELASTÓMEROS SEGÚN CARACTERÍSTICAS

IV.A – MEZCLADO DEL CAUCHO

IV.B – CALANDRADO DE LA GOMA

IV.C – MOLDEO DE LA GOMA

IV.D – EXTRUSION DE LA GOMA

IV.E – MANUFACTURAS DIVERSAS

de

TECNOLOGÍA DE LA FABRICACIÓN DE ARTICULOS DE CAUCHO

 

Ver los álbumes de imagenes 10 B, correspondientes al caucho: Contienen las tablas, dibujos y fotografías técnicas fundamentales.

 

IV.C – MOLDEO DE LA GOMA

 

El MANUAL BASICO está concebido para

facilitar a los técnicos industriales el diseño o selección técnica de los artículos de caucho y en ese sentido, el capítulo IV sólo pretende ofrecer una visión general de las tecnologías de fabricación, sin que sea posible abarcar mínimamente la cuestión en profundidad, particularmente cuando se trate de artículos de diseño complejo, como son los neumáticos u otros elementos sometidos a condiciones de trabajo muy concretas y exigentes industrialmente.

 

I – INTRODUCCION

En la imagen I-1 INDICE del Album fotográfico del Manual se ha presentado una tabla índice de productos de caucho, encuadrando los artículos más conocidos en unas determinadas tecnologías o procesos para su fabricación y consecuentemente, de una de esas tecnologías vamos a tratar en el presente capítulo.

La descripción del proceso está simplificada y fundamentalmente confeccionada para técnicos de sectores distintos al caucho, según se indicó en el mismo prólogo: "El Manual está dirigido fundamentalmente a los técnicos e ingenierías, maquinaria, industria, etc., con el ánimo de que les resulte conocido y admirable el extraordinario mundo del caucho, su singular industria y las gentes entusiastas que en ella laboran con callada actitud y excepcional maestría".

 

II – MOLDES PARA EL CONFORMADO Y VULCANIZADO POR MOLDEO

Probablemente, todo el mundo tiene una idea concreta de como se obtienen objetos mediante la utilización de un molde o, puede que mayormente esa idea se base, en la utilización de un medio molde i la colaboración de una mesa o del propio suelo, en el caso de la arena de una playa.

 –

En

la experiencia de los técnicos industriales, es probable que conozcan la tecnología correspondiente a la obtención de piezas por moldeo y colada de hierro o acero. Al diseñar la pieza, considerarán en que punto colocar el plano de partición de las dos cajas de moldeo, puede que se precisen tres cajas, donde debería situarse la entrada del material fundido, bebederos, puntos donde la evacuación de los gases, mazarotas en el caso del acero fundido, forma y puntos donde soportar los noyos que consiguen los vaciados complementarios, etc. La contracción del material, que debe preverse en el modelo, la discutirán con el fundidor y el modelista.

 

En el diseño de piezas de caucho por moldeo las dificultades técnicas son parecidas, con la particularidad de que

el coste de un molde puede ser realmente importante y los errores de diseño, para la construcción y en la productividad de la fabricación, pueden resultar muy graves, muchas veces irreparables.

Al observar algunas piezas moldeadas, destinadas a aplicaciones industriales, y viendo su enrevesada complejidad, uno no puede menos que pensar en que

el proyectista tuvo un día de imaginación artística "daliniana".

En general y sobremanera en piezas de formas complejas,

la colaboración previa y asesoramiento de un experto fabricante de piezas de caucho resulta siempre muy aconsejable, para garantizar el éxito en todos sus aspectos.

En el caso de proyectistas que deban especializarse en piezas moldeadas y en los de proyectos muy complejos, contamos en el Parque Tecnológico de Cerdanyola con la entidad

ASCAMM (Fundació Ascamm Centre Tecnològic), que nos ofrecen información, formación y desarrollos.

En los dibujos incorporados en el Album de Fotografías se muestra una clasificación genérica de los tipos de molde para artículos de caucho y particularmente, los artículos de caucho que suelen fabricarse con cada modalidad.

Simplificando la tecnología propia de los moldes, podemos indicar al proyectista que deba desarrollar artículos de caucho moldeados, al igual que en cualquier otra técnica de moldeo,

debe estudiar y prever tres temas fundamentales:

a)

La sección en que puede coincidir la partición del molde y la potencial marca en la pieza. Marca que el método de moldeo, por compresión o por inyección, y la calidad del molde tienden a resolver.

b)

La zona en la que pueden practicarse los puntos de inyección y su potencial huella en la pieza. Aspecto fundamental en el moldeo por inyección.

c)

La facilidad de salida de aires del molde, eliminando puntos no coincidentes con la partición del molde o problemáticas similares, siendo primordial evitar la oclusión de burbujas de aire o gases.

 

III – METODOS DE CONFORMADO Y VULCANIZADO POR MOLDEO

Los métodos de conformado y vulcanizado de las piezas de caucho mediante moldeo son básicamente dos: 1) con

prensas de moldeo por compresión de la goma, colocada manualmente en el molde, y 2) con prensas de moldeo por inyección de la goma en el molde, goma que alimenta la inyectora automáticamente mediante bandas o gránulos.

Siempre se tratará de prensas, generalmente hidráulicas, en el caso del moldeo por compresión justamente para comprimir la goma y el caso del moldeo por inyección para evitar que la presión interior abra el molde.

 –

Los dos métodos de moldeo, compresión e inyección, coexisten perfectamente y existe una clara tendencia a fabricar por inyección las grandes series, mayormente destinadas al sector de la automoción y electrodomésticos.

  Moldeo por compresión

El

moldeo tradicional o por compresión, resulta adecuado, muy probablemente, en los casos de pequeñas series de fabricación, en piezas de gran tamaño, en las piezas que requieren de manipulación adicional (forros textiles, diversos tipos de caucho, etc.), etc.

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En cualquier caso, la elección del método de fabricación, sea compresión o inyección, dependerá de la oferta del fabricante de artículos de caucho, de su experiencia y muy fundamentalmente, de la oferta que nos traslade.

  Las imágenes del Album de Fotografías muestran las características o aspecto general de las prensas de compresión y de inyección.

Moldeo por inyección

Los fabricantes de piezas de caucho, que destinan su producción a fabricar artículos de comercialización ajena,

han acondicionado sus medios de fabricación a una clientela determinada y que, en muchos casos, ha sido adquirida a lo largo de decenas de años de actividad.

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Inyectora ATMA y detalles técnicos

Sin duda, la mayor parte de los diseños que realiza un técnico industrial, con relación a la industria para la fabricación de artículos de caucho, corresponden a fabricaciones de moldeado y en ese sentido, entendemos como fundamental el

contar con el consejo previo de un fabricante industrial especializado y experto.

 

Martín Ferré

Bellaterra, 14 de junio del 2000

  

 

 

 

IV.D – EXTRUSION DE LA GOMA

 

 

MANUAL BÁSICO DEL CAUCHO

Capítulos

CAUCHOS, GOMAS Y ELASTÓMEROS

I – CRONICA DEL CAUCHO

II – ORIGEN, PROPIEDADES Y APLICACIONES DE LOS

CAUCHOS, GOMAS Y ELASTÓMEROS

III – ELECCIÓN DE ELASTÓMEROS SEGÚN CARACTERÍSTICAS

IV.A – MEZCLADO DEL CAUCHO

IV.B – CALANDRADO DE LA GOMA

IV.C – MOLDEO DE LA GOMA

IV.D – EXTRUSION DE LA GOMA

IV.E – MANUFACTURAS DIVERSAS

de

TECNOLOGÍA DE LA FABRICACIÓN DE ARTICULOS DE CAUCHO

 

Ver los álbumes de imagenes 10 B, correspondientes al caucho: Contienen las tablas, dibujos y fotografías técnicas fundamentales.

 

IV.D – EXTRUSION DE LA GOMA

 

El MANUAL BASICO está concebido para facilitar a los técnicos industriales el diseño o selección técnica de los artículos de caucho y en ese sentido, el capítulo IV sólo pretende ofrecer una visión general de las tecnologías de fabricación, sin que sea posible abarcar mínimamente la cuestión en profundidad, particularmente cuando se trate de artículos de diseño complejo, como son los neumáticos u otros elementos sometidos a condiciones de trabajo muy concretas y exigentes industrialmente.

 

I – INTRODUCCION

En la imagen I-1 INDICE del Album fotográfico del Manual se ha presentado una tabla índice de productos de caucho, encuadrando los artículos más conocidos en unas determinadas tecnologías o procesos para su fabricación y consecuentemente, de una de esas tecnologías vamos a tratar en el presente capítulo.

La descripción del proceso está simplificada y fundamentalmente confeccionada para técnicos de sectores distintos al caucho, según se indicó en el mismo prólogo: "El Manual está dirigido fundamentalmente a los técnicos e ingenierías, maquinaria, industria, etc., con el ánimo de que les resulte conocido y admirable el extraordinario mundo del caucho, su singular industria y las gentes entusiastas que en ella laboran con callada actitud y excepcional maestría".

 

II – CONFORMADO POR EXTRUSION

El término extrusión se define como la acción y efecto de extrudir o extrusionar, y que consiste en dar forma a un material fundido o plástico, haciéndolo pasar mediante presión a través de un orificio o matriz.

Extrusión también consiste en el procedimiento para fabricar tiras metálicas o plásticas por impulsión del material por un orificio matriz, de sección y forma determinada.

Tradicionalmente, muchas industrias fabricaban sus productos básicos por extrusión y lo hacían, mayormente, con

extrusoras de tipo émbolo o pistón, cargando la materia prima en forma de bloque o masa por una cavidad apropiada, anterior a la matriz de salida de la máquina. En la industria del caucho no es usual la extrusora de pistón y solamente, una firma británica las fabrica para obtener formas predeterminadas con las que cargas moldes de prensas de compresión, particularmente para fabricar suelas de calzado, etc.

 

La extrusora moderna está basada en un tornillo de Arquímedes evolucionado y que ha sido constantemente perfeccionado, adecuándolo a las necesidades de las diversas aplicaciones industriales y materiales a elaborar.

En los dibujos puede verse el perfil del tornillo o husillo de una máquina de extrusión de caucho,

imagen o foto D-2, y la representación vectorial teórica del movimiento de una partícula dentro del canal del husillo. Movimientos o flujos resultantes del rozamiento del caucho del husillo giratorio contra la cámara fija, el fondo del canal del propio husillo y la resultante de la acción del filete inclinado del husillo, husillo que normalmente es de doble filete o paso y consecuentemente, con un notable ángulo de inclinación.

Consecuencia del complejo flujo de las partículas de caucho en el canal del husillo,

se obtiene una homogeneización extraordinaria del material a extrusionar, que supera y complementa a la obtenida con el mezclador interno y el mezclador de rodillos, ya descritos en el anterior capítulo. La demostración más simple y palpable de la capacidad de homogeneización de una extrusora, se obtiene alimentándola con dos bandas de goma de distinto color y simultáneamente, por ejemplo una banda negra y otra blanca producirán de un perfil gris de coloración constante y uniforme.

 

III – LA EXTRUSION EN LA INDUSTRIA DEL CAUCHO

La extrusora es una máquina utilizada en muchos de los procesos productivos de la industria del caucho

, pese a que hayamos simplificado sus tecnologías en los cuatro grupos que vamos describiendo: calandrado, moldeo, extrusión y manufactura; la extrusión puede aparecer en cualquiera de ellas.

Posiblemente y como hemos expuesto en el apartado anterior, la razón más importante por la que se utiliza la extrusora como complemento de una instalación destinada a la fabricación de artículos de caucho sea

la homogeneización extraordinaria que consigue del material a elaborar o goma, pero hay otras muchas razones e indicamos las más importantes en la tabla o foto D-1, considerando :

A – TECNOLOGIA O PROCESO BASICO

B – METODO DE ALIMENTACION DE LA MAQUINA

C – CABEZAL APLICADO A LA EXTRUSORA

D – PRODUCTO OBTENIDO, EN FASE INTERMEDIA O DEFINITIVA

E – ESTADO DEL MATERIAL SALIENTE, CRUDO O VULCANIZADO

Extrusora de descarga, filtradora y granuladora

La extrusión se aplica pues en

la obtención de perfiles diversos y muy particularmente para precalentar y plastificar la goma mediante su acción mecánica, en máquinas de moldeo por inyección, en equipos para recubrir rodillos, etc. Calentar la goma, para aumentar su grado de plasticidad, por extrusión u otros medios mecánicos es un procedimiento usual, debido a que el caucho es un mal transmisor del calor y resultan poco eficaces los medios ordinarios de calefacción.

Extrusora de descarga y calandrado

Las extrusoras utilizadas para esos diversos menesteres tienen, evidentemente, unas

muy diversas características técnicas y muy particularmente en su husillo, husillos que han sido objeto de multitud de patentes y que entusiasmarían al propio Arquímedes. La forma, el tamaño y la potencia motriz son otras variables muy importantes.

 

Extrusora de alimentación en frio y desgasificación

IV – EXTRUSION DE TUBOS Y PERFILES – VULCANIZADO

Los tubos y los perfiles de caucho pueden ser los dos ejemplos más característicos de la fabricación basada en la tecnología de la extrusión, pero en la mayor parte de los casos presentan algunas complejidades añadidas.

Diversos cabezales para extrusora

En el Album de Fotos podemos apreciamos

el dibujo e imagen correspondiente al "CABEZAL RECTO", que aplicada en el extremos de salida de la extrusora contendrá la matriz circular y el noyo cilíndrico que dan la forma y dimensiones al tubo a fabricar. Una entrada de aire a presión, a través del noyo, mantendrá el tubo o manguera hinchado y evitará que se peguen sus paredes interiores (con aportación de talco o algún otro antiadherente).

Aparentemente, esa tecnología tradicional sería fácil, pero resta por

realizar la fase de vulcanizado en autoclave y a unos 150ºC, que requeriría de un vendado superficial o el recubrimiento bajo plomo, para evitar que las pequeñas oclusiones de aire o gas se conviertan en burbujas por efecto de la temperatura y finalmente en un agujero. Así, podemos observar todavía en el mercado tubos que presentan la huella de haber sido protegidos por una venda en espiral y otros, de marca famosa, que presentan un rayado propio de la aplicación y/o extracción del plomo protector.

Conseguir que los tubos y perfiles de caucho estén libres de oclusiones de aire o gas ha implicado el diseño de las modernas "EXTRUSORAS PARA CAUCHO", esquema que podemos ver en los dibujos. El método consiste en originar unas turbulencias del caucho, en un cierto punto del husillo, y practicar en la cámara una abertura y una bomba de vacío para la desgasificación.

La

fabricación de perfiles de caucho es similar, si bien y usualmente, se utiliza sólo una hilera o matriz de salida, residiendo la dificultad máxima en conseguir que el perfil obtenido se ajuste a las dimensiones o diseño requerido, tanto más cuando ese perfil prevea labios o bordes finos que constituyen una figura compleja.

Tunel de vulcanización

La vulcanización

, en la fabricación actual de tubos y perfiles de caucho, conocidas ya las características de las extrusoras con desgasificación, se realiza a unos 200ºC y mediante baños de sales fundidas, túneles de micro ondas (si no hay partes metálicas), túneles de aire caliente, túneles de infrarrojos, etc., según el método que haya adoptado cada fabricante de artículos de caucho.

 

Vulcanización por micro-ondas CIM D’OR

V – EXTRUSION DE TUBOS Y PERFILES COMPLEJOS

Descrita en el apartado anterior la fabricación de tubos y perfiles, la tecnología parece fácil y, sin embargo, es sólo la base de una fabricación mucho más compleja que seguidamente intentaremos exponer.

Los tubos de mayor aplicación industrial no están fabricados con un tipo de caucho solamente, sino que se tratará de varias capas de caucho y un refuerzo textil o metálico interior, para lo cual será menester utilizar el "

CABEZAL ANGULAR", esquema que podemos ver en los dibujos o fotos, que permite aplicar por extrusión otra capa de caucho sobre un tubo ya existente. El cabezal dispondrá de una primera matriz que se ajustará al tubo existente o entrante y una segunda matriz que generará la dimensión exterior del tubo resultante o saliente.

En realidad,

el fabricante de tubos de caucho, contará con una instalación completa y especial para el producto a fabricar, una línea de fabricación en la que se sucederán: la extrusora con cabezal recto, seguida de una espiraladora, trenzadora o malladora textil, una ducha o baño de adhesivos goma tejido, camara de secado, tanquetas de arrastre, la segunda extrusora con cabezal angular, túnel de micro ondas, túnel de aire caliente y puede que, finalmente una bobinadora cortadora con sierra de disco. En suma, una línea de fabricación de unos cuarenta metros de largo, como mínimo, seguida de otra instalación complementaria si el tubo requiere de recubrimiento metálico exterior.

La fabricación de perfiles de caucho se ajusta más a lo descrito en el apartado anterior, particularmente en lo relativo a perfilería de uso corriente, pero, si tratamos de alguno de los perfiles utilizados en la fabricación de automóviles, como puede ser el perfil utilizado para el cierre estanco de las puertas laterales,

la complejidad y las exigencias de producción son máximas.

El perfil de las puertas de un automóvil acostumbra a estar

constituido por dos tipos o perfiles de caucho y un alma metálica. El alma metálica, convenientemente troquelada para que resulte más flexible y recubierta de caucho, actúa como pinza y se acopla a la chapa del bastidor, mientras que otro perfil de goma esponjosa y hueco proporciona la estanqueidad a la puerta.

En este caso, denominado de

bicomponente con inserto metálico, la instalación estará compuesta de dos extrusoras con un cabezal común y formado por dos cámaras, dando prioridad a la cámara y matriz para el caucho macizo, seguido de la cámara y matriz para el caucho esponjoso y hueco (semejante a un tubo), siendo atravesada la primera cámara por el fleje troquelado. La línea, muy especial y al alcance de pocas firmas, probablemente, contará con un baño de sales fundidas y al final, una cortadora de tiras por sierra circular.

Si tratáramos del perfil de caucho correspondiente a las ventanillas de las puertas de un automóvil, habría que añadir la complejidad que representa el flocado, esa pelusilla o vello que limpia los cristales con el roce de subirlo o bajarlos. Implica un raspado automático en la línea, impregnar la zona raspada, transitar por una cámara sometida a ciertas turbulencias de un aire lleno de pelusa y corrientes estáticas, para que esa pelusilla quede de punta, sigue una cámara de secado, etc.

Según lo expuesto, con relación a la tecnología de fabricación de artículos de caucho por extrusión,

debe quedar claro que:

  • La extrusora es una máquina utilizada en muchos procesos productivos del caucho.
  • Existen diversos niveles de complejidad, según el producto a fabricar.
  • Las características de las extrusoras y sus husillos son múltiples y muy distintas.
  • Las líneas continuas de fabricación deben ser competitivas y son muy costosas.

 

Martín Ferré

Bellaterra, 14 de junio del 2000

 

 

  

 

 

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