El moldeo por soplado (o moldeo ) es un proceso de fabricación para formar piezas huecas de plástico . También se utiliza para formar botellas de vidrio u otras formas huecas.
En general, existen tres tipos principales de moldeo por soplado: moldeo por extrusión-soplado, moldeo por inyección-soplado y moldeo por inyección-soplado con estiramiento.
El proceso de moldeo por soplado comienza con el ablandamiento del plástico mediante el calentamiento de una preforma o parisón. El parisón es una pieza de plástico con forma de tubo y un orificio en un extremo por el que puede entrar aire comprimido.
A continuación, la pieza de plástico se sujeta en un molde y se le inyecta aire. La presión del aire infla el plástico, que se adapta al molde. Una vez que el plástico se ha enfriado y endurecido, el molde se abre y se expulsa la pieza. Los canales de agua dentro del molde ayudan a enfriar.
El principio del proceso proviene de la idea del soplado de vidrio . Enoch Ferngren y William Kopitke fabricaron una máquina de moldeo por soplado y la vendieron a Hartford Empire Company en 1938. Este fue el comienzo del proceso comercial de moldeo por soplado. Durante la década de 1940, la variedad y la cantidad de productos todavía eran muy limitadas y, por lo tanto, el moldeo por soplado no despegó hasta más tarde. Una vez que la variedad y las tasas de producción aumentaron, pronto aumentó la cantidad de productos creados.
Los mecanismos técnicos necesarios para producir piezas huecas mediante la técnica del soplado se establecieron muy pronto. Como el vidrio es muy frágil, tras la introducción del plástico, en algunos casos se utilizó este material para sustituir al vidrio. La primera producción en serie de botellas de plástico se realizó en Estados Unidos en 1939. Alemania empezó a utilizar esta tecnología un poco más tarde, pero actualmente es uno de los principales fabricantes de máquinas de moldeo por soplado.
En la industria de refrescos de Estados Unidos , el número de envases de plástico pasó de cero en 1977 a diez mil millones de piezas en 1999. Hoy en día, un número aún mayor de productos se soplan y se espera que siga aumentando.
En el caso de los metales amorfos , también conocidos como vidrios metálicos a granel, se ha demostrado recientemente el moldeo por soplado bajo presiones y temperaturas comparables al moldeo por soplado de plástico. [1]
En el moldeo por extrusión y soplado, el plástico se funde y se extruye en un tubo hueco que forma una pieza de plástico similar a un tubo con un orificio en un extremo para el gas comprimido, conocido como preforma. La preforma se captura cerrándola en un molde de metal enfriado. Se sopla aire en la preforma, inflándola hasta darle la forma de la botella , el recipiente o la pieza hueca. Una vez que el plástico se ha enfriado, se abre el molde y se expulsa la pieza. [2]
"El moldeo por soplado por extrusión directa es una forma de impulsar el material hacia adelante similar al moldeo por inyección , en el que un tornillo de Arquímedes gira y hace pasar el material plástico por un tubo calentado. Una vez que el plástico se funde, el tornillo deja de girar y se mueve linealmente para empujar el material fundido hacia afuera. Con el método del acumulador, un acumulador recoge el plástico fundido y, una vez que el molde anterior se ha enfriado y se ha acumulado suficiente plástico, una varilla empuja el plástico fundido y forma el parisón. En este caso, el tornillo puede girar de forma continua o intermitente. [3] Con la extrusión continua, el peso del parisón arrastra el parisón y dificulta la calibración del espesor de la pared. Los métodos de cabezal acumulador o de tornillo alternativo utilizan sistemas hidráulicos para empujar el parisón hacia afuera rápidamente, lo que reduce el efecto del peso y permite un control preciso sobre el espesor de la pared mediante el ajuste del espacio entre matrices con un dispositivo de programación del parisón.
Los equipos de extrusión continua incluyen sistemas de moldeo por soplado con ruedas rotativas y maquinaria de lanzadera, mientras que la maquinaria de extrusión intermitente incluye maquinaria de tornillo alternativo y maquinaria de cabezal acumulador.
Los recipientes, como los tarros, suelen tener un exceso de material debido al proceso de moldeado. Este exceso se elimina haciendo girar una cuchilla de corte alrededor del recipiente, lo que separa el material. A continuación, el exceso de plástico se recicla para crear nuevos moldes. Las cortadoras giratorias se utilizan en diversos materiales, como PVC, HDPE y PE+LDPE. Los diferentes tipos de materiales tienen sus propias características físicas que afectan al recorte. Por ejemplo, los moldes producidos a partir de materiales amorfos son mucho más difíciles de recortar que los materiales cristalinos. A menudo se utilizan cuchillas recubiertas de nitruro de titanio en lugar de acero estándar para aumentar la vida útil en un factor de 30 veces.
El proceso de moldeo por inyección y soplado ( IBM ) se utiliza para la producción de objetos huecos de vidrio y plástico en grandes cantidades. En el proceso IBM, el polímero se moldea por inyección sobre un pasador central; luego, el pasador central se hace girar hasta una estación de moldeo por soplado para inflarlo y enfriarlo. Este es el proceso de moldeo por soplado menos utilizado de los tres y se utiliza normalmente para fabricar pequeños frascos médicos y de una sola porción. El proceso se divide en tres pasos: inyección, soplado y expulsión.
La máquina de moldeo por inyección-soplado se basa en un conjunto de cilindro y tornillo extrusor que funde el polímero . El polímero fundido se introduce en un colector de canal caliente donde se inyecta a través de boquillas en una cavidad calentada y un pasador central. El molde de cavidad forma la forma externa y se sujeta alrededor de una varilla central que forma la forma interna de la preforma. La preforma consta de un cuello de botella/tarro completamente formado con un tubo grueso de polímero unido, que formará el cuerpo. De apariencia similar a un tubo de ensayo con un cuello roscado.
El molde de preforma se abre y la varilla del núcleo se gira y se sujeta en el molde de soplado hueco y enfriado. El extremo de la varilla del núcleo se abre y permite que entre aire comprimido en la preforma, que la infla hasta obtener la forma del artículo terminado.
Después de un período de enfriamiento, el molde de soplado se abre y la varilla del núcleo se gira a la posición de expulsión. El artículo terminado se separa de la varilla del núcleo y, como opción, se puede realizar una prueba de fugas antes del empaque. La preforma y el molde de soplado pueden tener muchas cavidades, normalmente de tres a dieciséis, según el tamaño del artículo y la producción requerida. Hay tres juegos de varillas del núcleo, que permiten la inyección, el moldeo por soplado y la expulsión simultáneos de la preforma.
El moldeo por inyección, estirado y soplado tiene dos métodos principales diferentes: el proceso de una etapa y el de dos etapas. El proceso de una etapa se divide a su vez en máquinas de 3 y 4 estaciones.
En el proceso de una sola etapa, tanto la fabricación de la preforma como el soplado de la botella se realizan en la misma máquina. El antiguo método de 4 estaciones de inyección, recalentamiento, soplado y expulsión es más costoso que la máquina de 3 estaciones que elimina la etapa de recalentamiento y utiliza calor latente en la preforma, ahorrando así costos de energía para recalentar y una reducción del 25% en herramientas. El proceso explicado: Imagine que las moléculas son pequeñas bolas redondas, cuando están juntas tienen grandes espacios de aire y una pequeña superficie de contacto, al estirar primero las moléculas verticalmente y luego soplar para estirarlas horizontalmente, el estiramiento biaxial hace que las moléculas tengan forma de cruz. Estas "cruces" encajan entre sí dejando poco espacio a medida que hay más área de superficie en contacto, lo que hace que el material sea menos poroso y aumenta la resistencia de la barrera contra la permeación. Este proceso también aumenta la resistencia para que sea ideal para el llenado con bebidas carbonatadas.
En el proceso de moldeo por inyección y soplado de dos etapas, el plástico se moldea primero en una "preforma" mediante el proceso de moldeo por inyección. Estas preformas se producen con los cuellos de las botellas, incluidas las roscas (el "acabado") en un extremo. Estas preformas se envasan y se introducen más tarde (después de enfriarse) en una máquina de moldeo por soplado y estirado con recalentamiento. En el proceso ISBM, las preformas se calientan (normalmente mediante calentadores infrarrojos) por encima de su temperatura de transición vítrea y luego se soplan mediante aire a alta presión en botellas utilizando moldes de soplado de metal. La preforma siempre se estira con una varilla central como parte del proceso.
