Breve descripción de la fabricación de cubos de goma reciclada

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Manual para la fabricación de cubos de goma
reciclada
Autor: Juan Carlos Miñana Monton

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Prólogo
Este manual pretender ser una guía para todos aquellos que sin tener
conocimientos técnicos desean conocer el proceso de fabricación de
artículos de goma reciclada. Su lectura está especialmente indicada para
vendedores, representantes o personal de producción que quieran
conocer los productos que venden o producen.

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Índice
1.- Introducción……………………………………………………………………………….. 4
2.- Fase de triturado………………………………………………………………………… 5-6
3.- Fase de mezclado……………………………………………………………………….. 7-9
4.- Fase de prensado………………………………………………………………………. 10-12
5.- Fase de recorte…………………………………………………………………………. 13-15
6.- Anexo 1: Diagrama de fabricación…………………………………………….. 16
7.- Anexo 2: Características del cubo de goma reciclada………………… 17
8.- Controles de calidad………………………………………………………………… 18

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1.- Introducción
Antes de comenzar a describir los procesos implicados en la fabricación de
los cubos de goma es conveniente tener unos conocimientos previos
sobre los materiales utilizados en su fabricación.
La materia prima principal en la fabricación de artículos de goma es el
caucho. Este material se obtiene del árbol Hevea en forma de resina
lechosa que es tratada para conseguir su solidificación. Antiguamente
todos los artículos de goma se fabricaban con este material. Hoy en día el
uso de los llamados “cauchos sintéticos” lo ha desbancado casi por
completo.
Un concepto que es importante entender en la fabricación de estos
artículos es el proceso de vulcanización. El caucho es un material que es
relativamente plástico, es decir, si aplicamos una fuerza tiene la capacidad
de deformarse pero no recupera su forma cuando cesa la fuerza aplicada.
El proceso de vulcanización transforma ese material plástico en un
material elástico con la capacidad de recuperar su forma. Este proceso lo
descubrió Charles Goodyear en 1.839. Para que la vulcanización se lleve a
cabo deben utilizarse los “agentes de vulcanización”, generalmente
azufre, que son los encargados de crear enlaces entre las cadenas
poliméricas del caucho.
Por otra parte para mejorar las características físicas y químicas del
caucho es necesario adicionar numerosos componentes en su formulación
(cargas, acelerantes, antioxidantes, ayudas de proceso, negros de humo,
etc.).
Llegados a este punto debemos recordar que lo que pretendemos fabricar
son cubos de goma reciclada, por tanto nuestra materia prima no será el
caucho. El material que utilizaremos es el denominado coloquialmente
como “cord”. En realidad este nombre no es el correcto ya que el cord es
el tejido que llevan los neumáticos para reforzarlos. El material “cord” que
recibimos de las fabricas de neumáticos es en realidad un compuesto de
goma ya formulada, es decir, conteniendo caucho y todos sus aditivos,
mezclada con tejido.

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2.- Fase de triturado
El material proveniente de las fábricas de neumáticos tiene unas
dimensiones inadecuadas para su incorporación en el proceso productivo
por ello es necesario realizar un corte previo en las llamadas “guillotinas”
En esta fase del proceso se corta el “cord” en pedazos lo suficientemente
manejables para poderlos introducir en el triturador.

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Esta máquina es la encargada de triturar el material hasta obtener el
tamaño adecuado para su incorporación en las mezclas. Es importante
observar que la calidad del “cord” determinará el tamaño adecuado del
material. Con calidades bajas se requerirán tamaños más reducidos para
poderse introducirse en la mezcla ocasionando más consumo eléctrico y
más tiempo en el proceso. Por todo ello se deberá valorar en todo
momento la calidad del “cord” para obtener los mejores rendimientos.
El material triturado es aspirado hasta la ensacadora que lo introduce en
sacos al peso adecuado para su incorporación posterior.

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2.- Fase de mezclado
Los sacos de “cord” triturado llegan a la sección de mezclado
introduciéndose en el mezclador interno junto con otros aditivos
(acelerantes, cargas, vulcanizantes, etc.) que previamente han sido
pesados siguiendo unas formulas diseñadas por personal especializado.
El mezclador interno es como una gran amasadora que por medio de dos
rotores se encarga de homogeneizar y mezclar los componentes de la
fórmula. La duración del proceso dependerá de la fórmula y de la calidad
del “cord”.

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El material mezclado llega a la “extruder” donde acaba el proceso de
homogeneización y se extrusiona a través de una boquilla, es como
cuando utilizamos una manga pastelera. El resultado son una especie de
“churros”.
El operario encargado de la “extruder” deberá estar atento a la salida del
material para poder detectar con rapidez posibles fallos en el mezclado de
la fórmula y poder retirarlo sin interrumpir el proceso de fabricación.

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Los “churros” de material procedentes de la “extruder” se introducen en
la calandra.
La calandra es una máquina equipada con rodillos a través de los cuales se
hace pasar los “churros” para laminarlos y obtener una banda de goma de
un espesor adecuado. Es importante un control riguroso del espesor de la
banda para poder obtener “preformas” con el peso idóneo. Las
“preformas” son los trozos o laminas de goma que se obtiene cuando la
banda que sale de la calandra se corta a la medida requerida para cada
cubo.
Las “preformas” deben tener el peso y las medidas correctas para poder
ser vulcanizadas en la sección de prensas.

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3.- Fase de prensado
Las “preformas” llegan a la sección de prensado para ser vulcanizadas en
los moldes. Hay que tener en cuenta que para fabricar un cubo de goma
deberemos tener su correspondiente molde con la forma del cubo. Un
molde típico consta de dos piezas, macho y hembra, y el espacio que
queda entre ellas es el que será ocupado por la preforma. Los moldes
deben estar calefactados ya que el calor es un parámetro importante para
una buena vulcanización.
Los moldes están colocados en prensas hidráulicas para poderlos cerrar a
una presión determinada. La presión es otro factor importante en el
proceso de vulcanización.

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La operación de prensado consta de los siguientes pasos:
- Con el molde abierto se carga con la “preforma” de goma.
- Se acciona la prensa para que cierre el molde a una presión
determinada.
- Pasado un tiempo la prensa se vuelve a abrir. El tiempo es otro
factor importante en la vulcanización.
- Con el molde abierto se desmoldea la pieza.

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Como hemos visto en la fase de prensado hay tres parámetros que
determinaran una vulcanización adecuada: temperatura, presión y
tiempo. Estos parámetros deberán ser establecidos por personal
cualificado.
La temperatura y el tiempo son parámetros que vienen
determinados por la fórmula empleada, variaciones fuera de los
rangos de seguridad pueden ocasionar mermas importantes en la
calidad del producto vulcanizado.
La presión es un factor importante para que la “preforma” llene
todo el hueco del molde. Presiones excesivas pueden afectar a la
vida útil del molde. Con presiones inadecuadas los cubos obtenidos
pueden tener fallos de llenado.
El operador de prensa deberá verificar el cubo vulcanizado en busca
de pistas (ampollas, deformaciones, fallos, etc) que nos puedan
indicar una deficiente vulcanización y por lo tanto una calidad
inadecuada. Estos cubos “defectuosos” deberán ser analizados para
corregir los posibles fallos.
Los cubos que desmoldeamos de las prensas salen con un exceso de
goma en sus bordes llamado “rebaba”, dicha rebaba debe ser
recortada para que pueda estar disponible el artículo para su venta.

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4.- Fase de recorte
Tradicionalmente el recorte de la rebaba sobrante se ha realizado
con máquinas recortadoras de las utilizadas en el sector del calzado.
El sistema de corte en este tipo de máquinas es muy sencillo. El
sistema consta de dos cuchillas, una superior rectangular y otra
inferior circular. El operario acerca el cubo a la recortadora y coloca
la rebaba entre las dos cuchillas de tal forma que la cuchilla superior
se mueve verticalmente cortando como si de una tijera se tratase.

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El recorte con este sistema suele ser muy preciso y su acabado es
perfecto pero su rendimiento depende de la destreza del operario.
Últimamente se han diseñado sistemas de corte utilizando
máquinas recortadoras de “chorro de agua”. El gran poder de
recorte del agua a alta presión ha sido utilizado en otros sectores
con gran éxito.

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La manipulación y el acercamiento de los cubos al sistema de corte
por chorro de agua se realiza con robots 3d muy parecidos a los
utilizados en el sector de automoción.
La gran ventaja de este sistema son los altos rendimientos que se
obtienen, su inconveniente principal es que el acabado de la zona de corte
no es tan perfecto como en los sistemas tradicionales de corte.
La rebaba obtenida se tritura para su reutilización en la fase de mezclado.
Los cubos recortados se empaquetan y se preparan para su distribución.

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Anexo 1: Diagrama de fabricación
Recepción
del cord
Trituración
del cord
Mezclado
Laminado
Obtención “preforma”
Prensado
Vulcanizado
Recortado
Rebaba

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Anexo 2: Características del cubo de goma
reciclada
Para definir las propiedades del cubo de goma reciclado no debemos
olvidar la materia prima con la que se fabrica. Como hemos dicho en la
introducción del manual dicha materia prima es el “cord”. Este compuesto
es el utilizado para la fabricación de neumáticos y por tanto posee unas
altas prestaciones:
- Buena resistencia a la abrasión, es decir, al desgaste por fricción.
- Buena resistencia a las deformaciones y alargamientos.
- Los hilos de tela que posee el compuesto le dan una alta resistencia
a la rotura.
- Moderada resistencia a los ácido y bases fuertes.
- Moderada resistencia a los aceites.
- Buena resistencia a la intemperie y al envejecimiento por agentes
atmosféricos.

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Anexo 3: Controles de calidad
La calidad es un factor fundamental en todo proceso productivo por
ellos se deben establecer controles para que en todo momento sea
la adecuada.
Debido a que la materia prima no suele tener una homogeneidad
adecuada se deben establecer controles en las distintas fases de
producción del artículo teniendo especial atención en:
- Fase de mezclado: en función de las características del “cord” se
deberán adecuar los aditivos que debemos incorporar para que la
calidad y la productividad del proceso sean las adecuadas.
- Fase de prensado: se deberán controlar en todo momento los tres
parámetros (presión, tiempo y temperatura) que determinan una
buena vulcanización.
- Producto acabado: las pruebas sobre el producto acabado son
fundamentales para establecer la calidad final del producto.
Después de más de veinticuatro años como Jefe de laboratorio y de
Calidad he llegado a la conclusión que las pruebas normalizadas
realizadas sobre muestras del producto acabado no reflejan con
exactitud el comportamiento del artículo en su uso cotidiano, son
meras referencias para establecer parámetros de control. Lo
adecuado es diseñar útiles que simulen de forma adecuada las
situaciones en las cuales deberá ser utilizado el artículo.
- Todo el proceso productivo deberá tener controles para establecer
la “trazabilidad del producto”, es decir, que en todo momento
podamos identificar los fallos y las partidas defectuosas.