ES2181356T5 - Procedimientos y dispositivos de moldeo por inyeccion de piezas moldeadas de termoplastico. - Google Patents

Procedimientos y dispositivos de moldeo por inyeccion de piezas moldeadas de termoplastico. Download PDF

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Abstract

Procedimiento de moldeo por inyección de piezas moldeadas de termoplástico, que presenta las etapas de: a) Hacer masa fundida de termoplástico (1) mediante la rotación de un husillo de plastificación e inyección (2) en un cilindro de extrusión (3); b) mezclar la masa fundida de termoplástico (1) con un fluido (4) mediante la introducción del mismo (4) en el cilindro de extrusión (3); c) efectuar una mezcla íntima con la masa fundida de termoplástico (1) mezclada con fluido (4) mediante la realización de un movimiento de rotación del husillo de plastificación e inyección (2); d) inyectar la mezcla de masa fundida de termoplástico (1) y fluido (4) al interior de la cavidad (8) de un molde de inyección (5); en el cual la inyección de la mezcla de masa fundida de termoplástico (1) y fluido (4) al interior de la cavidad (8) de un molde de inyección (5) tiene lugar mediante desplazamiento traslacional del husillo de plastificación e inyección (2); el fluido (4) es introducido en el cilindro deextrusión (3) en un punto axial (6) en el que se encuentran al menos temporalmente los filetes helicoidales (7) del husillo de plastificación e inyección (2); y durante la introducción del fluido (4) al interior del cilindro de extrusión (3) según la etapa c) se mantiene considerablemente constante la diferencia de presiones (delta p) entre la presión (pF) del fluido (4) y la presión (pS) reinante en la masa fundida de termoplástico (1).

Description

Procedimientos y dispositivos de moldeo por inyección de piezas moldeadas de termoplástico.
La invención se refiere a procedimientos de moldeo por inyección de piezas moldeadas de termoplástico que presentan las etapas siguientes:
a) Hacer masa fundida de termoplástico mediante la rotación de un husillo de plastificación e inyección en un cilindro de extrusión;
b) mezclar la masa fundida de termoplástico con un fluido mediante la introducción del mismo en el cilindro de extrusión;
c) efectuar una mezcla íntima con la masa fundida de termoplástico mezclada con fluido mediante la realización de un movimiento de rotación del husillo de plastificación e inyección;
d) inyectar la mezcla de masa fundida de termoplástico y fluido al interior de la cavidad de un molde de inyección.
Para la fabricación de piezas moldeadas de plástico a base de masa fundida de termoplástico es conocido el procedimiento de moldeo por inyección con presión interna de gas. Este procedimiento está descrito por ejemplo en la DE 37 34 164 A1. En este procedimiento se inyecta al interior de la cavidad de un molde de inyección, primeramente masa fundida, y a continuación gas nitrógeno. El gas forma en el interior de la masa fundida un espacio hueco, y la presión de gas presiona durante el enfriamiento la masa fundida contra las paredes de la cavidad, con lo cual pueden ser compensadas las contracciones volumétricas debidas al enfriamiento, y la superficie de la pieza moldeada queda exenta de rechupes.
Otro procedimiento ya anteriormente conocido está basado en la utilización de agentes espumantes para la fabricación de las llamadas espumas estructurales (TSG). En éstas, la densidad disminuye desde el exterior hacia el interior. En este procedimiento es mezclada con la masa fundida de termoplástico un agente espumante en la zona de la unidad de plastificación, ver documentos DE 19 64 748 y EP 0 799 853 A1. La temperatura de inyección se determina en dependencia de la llamada temperatura de iniciación de la espumación del agente espumante utilizado, puesto que se desea que la espumación que es producida por el agente espumante tenga lugar en la cavidad del molde y no antes de la misma.
Por la DE 30 20 122 C2 es conocido otro procedimiento de moldeo por inyección en el que se utiliza un gas. En ese procedimiento se inyecta gas directamente al interior del cilindro de extrusión, y dicho gas es mezclado en dicho cilindro con la masa fundida de plástico. La mezcla de masa fundida de plástico y gas es entonces inyectada al interior de la cavidad del molde. Es además necesario dosificar la cantidad de gas y controlar con precisión el instante en el que se efectúa la introducción de gas, para adaptar el punto de la mínima presión de material en el husillo. La memoria citada describe para ello un sistema de maniobra que presenta dos relés de temporización interconectados.
En la solución mencionada en esta memoria resulta desventajoso el hecho de que se utilizan husillos axialmente estacionarios que por regla general deben ser fabricados como ejecuciones especiales.
Es además criticable el hecho de que para la fabricación con precisión en particular de grandes piezas moldeadas espumadas tales como placas el procedimiento anteriormente descrito en la DE 30 20 122 C2 no asegura suficientemente la producción.
Por la US-A-4 211 523 es conocido otro similar procedimiento de moldeo por inyección con husillo axialmente estacionario en el que la introducción de gas en la masa fundida tiene lugar con un flujo de gas constante.
La invención persigue por consiguiente la finalidad de perfeccionar este procedimiento de moldeo por inyección anteriormente conocido de forma tal que se vea incrementada la seguridad de producción, y que sea posible de manera reproducible fabricar incluso grandes piezas moldeadas con precisión a base de una deseada mezcla de plástico y gas. El procedimiento debe además permitir que el mismo pueda ser utilizado en máquinas de moldeo por inyección convencionales sin que para la remodelación sea necesario efectuar un gasto considerable.
Esta tarea se soluciona según la invención mediante el procedimiento según la reivindicación 1. Características adicionales se describen en las reivindicaciones dependientes.
Con esta forma de proceder se logra que la incorporación de fluido, y en particular de gas, a la masa fundida de plástico sea influenciada de forma tal que pueda ser mantenida con precisión la deseada consistencia de la mezcla de masa fundida y gas. Esto se logra gracias al hecho de que se ha comprobado sorprendentemente que el mantenimiento de una exacta diferencia de presiones, de p. ej. 20 bares, entre la presión de fluido más alta y la presión más baja de la masa fundida ejerce un efecto estabilizador en la formación de la deseada mezcla de masa fundida y gas.
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Según un primer perfeccionamiento está previsto que la presión (p_{S}) reinante en la masa fundida de termoplástico (1) sea mantenida a un bajo nivel al menos durante la introducción de fluido (4). Esto favorece la formación de una deseada consistencia de la mezcla de masa fundida y gas. La magnitud de referencia para el descenso de presión es la presión habitual que reina en la zona del husillo al tener lugar el moldeo por inyección. Dicha presión es preferiblemente reducida en un 50% según la invención. Para ello son convenientemente influenciados los parámetros de moldeo por inyección habituales que son conocidos para el experto en la materia (como p. ej. la velocidad de rotación del husillo en la plastificación).
Según un perfeccionamiento puede preverse también que incluso durante la inyección de la mezcla de masa fundida de termoplástico (1) y fluido (4) sea adicionalmente aportado fluido (4) al interior de la cavidad (8) del molde de inyección (5).
El procedimiento según la invención puede ser llevado a cabo de manera particularmente ventajosa cuando se utiliza como husillo de plastificación e inyección (2) un husillo de múltiples zonas en cuya zona de los filetes helicoidales (7) es introducido el fluido (4). Son husillos de múltiples zonas particularmente adecuados los husillos de seis zonas, que presentan una zona de introducción, una zona de compresión, una zona de dosificación, una zona de descompresión, una adicional zona de compresión y una zona de expulsión.
La anteriormente mencionada disminución de la presión en la zona de los filetes helicoidales puede tener lugar preferiblemente también a base de utilizar un husillo de múltiples zonas, encontrándose la zona de descompresión del husillo de múltiples zonas situada en la zona donde se encuentra el punto de introducción de gas.
El procedimiento se aplica en combinación con un molde de inyección (5) con un elemento desplazable para modificar el volumen de la cavidad (8) del molde (5), o sea con un molde expansible. Además también está previsto que el molde de inyección (5) sea adecuado para efectuar una operación de estampación, es decir que se utilice una herramienta estampadora. Se utilizan en combinación un noyo expansible y una herramienta estampadora. La inyección es iniciada con un volumen inicial de la cavidad del molde de inyección - el intersticio entre las cavidades es preferiblemente de 0 mm -, siendo el volumen de la cavidad incrementado durante la inyección, y siendo dicho volumen reducido de nuevo hacia el final de la inyección mediante la realización de una operación de estampación.
Para influenciar la espumación de la mezcla de masa fundida y gas en el molde está además previsto que al menos temporalmente durante la inyección de la mezcla de masa fundida de termoplástico (1) y fluido (4) al interior de la cavidad (8) del molde de inyección (5) sea formada y mantenida en la cavidad (8) una contrapresión. Esta contrapresión puede ser controlada o regulada según un perfil que puede ser preestablecido con respecto al tiempo.
En el dibujo está representado un ejemplo de realización del dispositivo según la invención.
La Fig. 1 muestra esquemáticamente una máquina de moldeo por inyección en el estadio del proceso en el que es realizada una mezcla de masa fundida y gas; y
en la Fig. 2 puede verse el mismo sistema, pero ahora en un posterior estadio del proceso durante la inyección de la mezcla al interior del molde.
En la Fig. 1 puede verse la vista en sección de un sistema de moldeo por inyección. En un cilindro de extrusión 3 está dispuesto un husillo de plastificación e inyección de forma tal que es susceptible de efectuar un movimiento de rotación y de ser desplazado axialmente. Para hacer masa fundida de termoplástico 1, el husillo 2 gira primeramente sin efectuar un desplazamiento axial en el cilindro de extrusión 3.
En un depósito 10 está almacenado gas 4. Dicho gas es aportado a un compresor 9 que lo lleva a una presión deseada. Desde el compresor 9 el gas llega a través de una tubería a una tobera de inyección 11 que está montada en el cilindro de extrusión 3. No está representado un regulador de volumen con el cual puede ser regulado el volumen del gas inyectado. Mediante la tobera 11 el gas 4 puede ser inyectado de manera controlada al interior del cilindro de extrusión 3 y por consiguiente al interior de la masa fundida de plástico 1. Naturalmente, esto se logra tan sólo si la presión de gas p_{F} es mayor que la presión p_{S} reinante en la masa fundida, es decir que la diferencia de presiones
delta p = p_{F} - p_{S}
tiene que ser positiva.
Es importante que la introducción del gas a través de la tobera 11 tenga lugar en un punto axial 6 en el que al menos temporalmente, y concretamente durante la plastificación de masa fundida, se encuentren los filetes helicoidales 7 del husillo 2.
Cuando ha sido producida mezcla de masa fundida y gas suficiente para un ciclo de moldeo por inyección, la mezcla puede ser inyectada al interior de la cavidad 8 del molde de inyección 5, como puede verse en la Fig. 2. Además puede aunque no necesariamente ser efectuada una adicional aportación de gas 4 a través de la tobera 11 al interior del cilindro de extrusión 3.
Para lograr un proceso de moldeo por inyección estable se procura que la diferencia de presiones delta p se mantenga considerablemente constante, al menos dentro de un margen de tolerancia preestablecido, que puede ser p. ej. de 2 bares.
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El dispositivo está para ello equipado con un sensor de presión 12 para la medición de la presión p_{S} reinante en la masa fundida 1, con un manómetro 13 para la medición de la presión de gas p_{F} y con un diferenciador 14 para la determinación de la diferencia de presiones delta p = p_{F} - p_{S}. La diferencia de presiones medida es aportada a la unidad de control 15 de la máquina de moldeo por inyección, y dicha unidad de control puede según un programa hacer lo necesario para que este valor se mantenga dentro de una banda de tolerancia preestablecida. Para efectuar las posibles intervenciones para ello sirven aquellos parámetros de moldeo por inyección de los que se sirve corrientemente el experto en la materia, como son p. ej. el número de revoluciones del husillo y la fuerza axial aplicada para la inyección de la masa fundida. Es evidente que una reducción de la fuerza de inyección reduce la presión de la masa fundida, lo cual constituye una posibilidad de intervención. Por otro lado, puede ser también convenientemente regulada la presión de gas p_{F} para mantener la deseada diferencia de presiones delta p.
Naturalmente, en lugar de un gas puede ser igualmente aportado a la masa fundida también otro fluido, o sea un líquido.
Gracias a la aportación de fluido se logra que sea fabricada a base de una mezcla de plástico y gas una pieza moldeada que no presenta rechupes. Con ello pueden ser fabricadas económicamente y sin problemas en el proceso en particular grandes placas de plástico espumado.
Las máquinas de moldeo por inyección ya existentes pueden ser además reequipadas de manera sencilla para quedar en condiciones de ejecutar el procedimiento.
Para impedir una espumación prematura de la mezcla de plástico y gas o de la mezcla de plástico y líquido en la cavidad, antes de la inyección puede ser formada en la cavidad una contrapresión que es eliminada progresivamente al tener lugar la entrada de la mezcla pero no antes, con lo cual le es opuesto un cojín de gas al frente de la masa fundida que fluye. La espumación puede ser controlada y regulada de esta manera.
Lista de caracteres de referencia
1
Masa fundida de termoplástico
2
Husillo de plastificación e inyección
3
Cilindro de extrusión
4
Fluido
5
Molde de inyección
6
Punto axial de inyección al interior del cilindro de extrusión 3
7
Pasos de rosca helicoidal del husillo de plastificación e inyección 2
8
Cavidad del molde de inyección
9
Compresor
10
Depósito
11
Tobera de inyección
12
Medios para la medición de la presión p_{S} reinante en la masa fundida
13
Medios para la medición de la presión p_{F} del fluido
14
Medios para la determinación de la diferencia de presiones delta p = p_{F} - p_{S}
15
Medios de control de la máquina de moldeo por inyección
P_{S}
Presión reinante en la masa fundida de termoplástico 1
P_{F}
Presión del fluido 4
Delta p
Diferencia de presiones = p_{F} - p_{S}.
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Referencias citadas en la descripción
Esta lista de referencias citadas por el solicitante es sólo para conveniencia del lector. No forma parte del documento de Patente Europea. Aunque se haya tenido un gran cuidado en recoger las referencias, no puede excluirse la presencia de errores u omisiones y por ello la EPO declina cualquier responsabilidad a este respecto.
Documentos de patentes citados en la descripción
\bullet DE 3734164 A1 [0002]
\bullet DE 1964748 [0003]
\bullet EP 0799853 A1 [0003]
\bullet DE 3020122 C2 [0004] [0006]
\bullet US 4211523 A [0007]

Claims (7)

1. Procedimiento de moldeo por inyección de piezas moldeadas de termoplástico, que presenta las etapas de:
a) Hacer masa fundida de termoplástico (1) mediante la rotación de un husillo de plastificación e inyección (2) en un cilindro de extrusión (3);
b) mezclar la masa fundida de termoplástico (1) con un fluido (4) mediante la introducción del mismo (4) en el cilindro de extrusión (3);
c) efectuar una mezcla íntima con la masa fundida de termoplástico (1) mezclada con fluido (4) mediante la realización de un movimiento de rotación del husillo de plastificación e inyección (2);
d) inyectar la mezcla de masa fundida de termoplástico (1) y fluido (4) al interior de la cavidad (8) de un molde de inyección (5);
en el cual la inyección de la mezcla de masa fundida de termoplástico (1) y fluido (4) al interior de la cavidad (8) de un molde de inyección (5) tiene lugar mediante desplazamiento traslacional del husillo de plastificación e inyección (2);
en el cual el fluido (4) es introducido en el cilindro de extrusión (3) en un punto axial (6) en el que se encuentran al menos temporalmente los filetes helicoidales (7) del husillo de plastificación e inyección (2);
en el cual durante la introducción del fluido (4) al interior del cilindro de extrusión (3) según la etapa c) se mantiene considerablemente constante de una manera controlada la diferencia de presiones (delta p) entre la presión (p_{F}) del fluido (4) y la presión (p_{S}) reinante en la masa fundida de termoplástico (1),
en el que el molde de inyección (5) presenta un elemento desplazable para la variación del volumen de la cavidad (8) del molde de inyección (5) (molde expansible) y
en el que un molde de inyección (5) que es adecuado para ejecutar un proceso de grabado (molde de grabado), empezando la inyección con un volumen inicial de la cavidad del molde de inyección, el volumen de la cavidad del molde de inyección es entonces aumentado durante la inyección, y hacia el final de la inyección el volumen de la cavidad del molde de inyección es nuevamente reducido mediante la realización de una operación de estampación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que, al menos durante la introducción de fluido (4), la presión (p_{S}) reinante en la masa fundida de termoplástico (1) es mantenida a un bajo nivel.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que también sigue siendo aportado fluido (4) durante la inyección de la mezcla de masa fundida de termoplástico (1) y fluido (4) al interior de la cavidad (8) del molde de inyección (5) según la etapa d) de la reivindicación 1.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que como husillo de plastificación e inyección (2) se utiliza un husillo de múltiples zonas en cuya zona de los filetes helicoidales (7) es introducido el fluido (4).
5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que el husillo de múltiples zonas es un husillo de seis zonas, que presenta una zona de introducción, una zona de compresión, una zona de dosificación, una zona de descompresión, otra zona de compresión y una zona de expulsión.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que, al menos temporalmente, durante la inyección de la mezcla de masa fundida de termoplástico (1) y fluido (4) al interior de la cavidad (8) del molde de inyección (5) según la etapa d) de la reivindicación 1 se forma y se mantiene en la cavidad (8) una contrapresión.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que la contrapresión es controlada o regulada según un perfil que puede ser preestablecido con respecto al tiempo.
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