ES2199848T3 - Procedimiento para fabricar cuerpos huecos de material sintetico, que estan al menos parcialmente rellenos de material esponjoso. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para fabricar cuerpos huecos (36) a partir de material sintético, que están al menos parcialmente rellenos de material esponjoso, en donde en primer lugar se ensancha una pieza premoldeada (12) en un molde de soplado (22) por medio de sobrepresión interna para formar un cuerpo hueco (36), que se rellena después al menos parcialmente con gránulos de material sintético espumeado, y los gránulos de material sintético sufren en el interior del cuerpo hueco un aumento de volumen, caracterizado porque los gránulos de material sintético se someten a sobrepresión en un recipiente a presión (32), de tal forma que sufren una notable reducción de volumen, porque los gránulos de material sintético comprimidos se introducen en el cuerpo hueco (36) ensanchado que todavía se encuentra dentro del molde de soplado (22), a una presión que es mayor que la que reina en el cuerpo hueco, y porque los gránulos de material sintético situados en el cuerpo hueco sufren un alivio de presión que conducea un aumento de volumen de los gránulos de material sintético, que provoca un llenado lo más completo posible del al menos un volumen parcial delimitado del cuerpo hueco con una espuma sintética, y porque los gránulos de material sintético aislados no se unen entre sí.

Description

Procedimiento para fabricar cuerpos huecos de material sintético, que están al menos parcialmente rellenos de material esponjoso.

La invención se refiere a un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1.

Se conoce, en especial con relación a la fabricación de piezas para la industria automovilística, fabricar cuerpos huecos de material sintético por ejemplo en un procedimiento de soplado, que se llenan posteriormente con unos llamados gránulos de material sintético esponjoso, también llamados minigránulos, para formar de este modo un relleno de material esponjoso dentro del cuerpo hueco. Para esto se hace referencia por ejemplo al documento

\hbox{DE-OS 196 48 525}

.

Los procedimientos empleados hasta ahora para fabricar piezas de vehículos de motor de este tipo son en cierta medida engorrosos, ya que en primer lugar se fabrica el verdadero cuerpo hueco para llenarse después, en un paso de trabajo específico, con los gránulos de material sintético. Esto consume tiempo. A esto hay que añadir que mediante la manipulación múltiple, por ejemplo al extraer el molde soplado, durante el transporte hasta la estación en la que los gránulos de material sintético se introducen en los cuerpos huecos, durante el encaje en el molde de apoyo para ello necesario, etc., la superficie del cuerpo hueco sufre con frecuencia daños que, aunque se trate sólo de raspaduras o similares, afectan al aspecto de la pieza terminada o dificultan la aplicación de un barniz o similar.

Un procedimiento conforme al preámbulo de la reivindicación 1 se conoce por ejemplo también del documento EP-A-0 512 444. Este procedimiento describe solamente el transporte de una espuma de partículas hasta el interior de la pieza de soplado durante la fase de estabilización de la misma. Para estabilizar el relleno de espuma es necesario, dado el caso, sinterizar entre sí las partículas de espuma. Un procedimiento similar se conoce por ejemplo del documento EP 0 583 542 B1. En este procedimiento se introducen gránulos de material sintético envejecidos (gránulos pre-expandidos) en el hueco de la pieza de soplado y se sinterizan entre sí para estabilizar el relleno. El sinterizado se realiza por medio de vapor caliente, lo que conlleva la formación de agua condensada, lo que no es aceptable.

En consecuencia la invención se ha impuesto la misión de modificar de tal modo el procedimiento del tipo descrito al principio, que se simplifique la fabricación de piezas de este tipo rellenas de gránulos de material sintético.

La misión es resuelta con la aplicación de las medidas que se indican en la reivindicación 1.

El procedimiento conforme a la invención puede resumirse con la finalidad de que en primer lugar se fabrique, de forma habitual en un procedimiento de soplado, un cuerpo hueco que determina la figura exterior de la pieza, por ejemplo de un parachoques para un vehículo de motor, en donde después del proceso de ensanchamiento, dado el caso empezando ya en la última fase del mismo, se insufla una multitud de gránulos de material sintético en el cuerpo hueco que se encuentra todavía en el molde de soplado. El inicio de este insuflado depende fundamentalmente de las relaciones de presión en el cuerpo hueco. En general es conveniente, en primer lugar rebajar la presión de soplado que reina en el interior del cuerpo hueco ensanchado a partir de la pieza premoldeada y puede ser p.ej. de 10-12 bar, de tal manera que los gránulos de material sintético puedan insuflarse con una presión de trabajo relativamente reducida, por ejemplo 2-4 bar, en el interior del cuerpo hueco.

Estos pequeños gránulos de material sintético, que se componen con preferencia de material sintético de celdas cerradas, se han sometido previamente a una sobrepresión, de tal manera que han sufrido una notable reducción de volumen. El cuerpo hueco situado en el molde de soplado se llena en lo posible completamente con estos gránulos de material sintético, de tal manera que tras un alivio de presión completo del interior abrazado por el cuerpo hueco los gránulos de material sintético sufren una relajación y con ello una determinada dilatación y aumento de volumen, que en general conduce a que incluso las regiones no rellenas en el interior abrazado por el cuerpo hueco se llenen con el material esponjoso de los gránulos de material sintético. El aumento de volumen de los gránulos de material sintético puede conducir a que el cuerpo hueco a la larga esté sometido a una determinada sobrepresión interna. Sin embargo, esto no supone ningún problema. Más bien ha quedado demostrado que del modo antes descrito es posible llegar a un relleno de material esponjoso cerrado, uniforme en el interior del cuerpo hueco, sin que sea necesario unir entre sí los gránulos de material sintético por medio de soldadura o de otro modo. Evidentemente es posible con el procedimiento conforme a la invención que los gránulos de material sintético que hacen contacto con la pared del cuerpo hueco se suelden al mismo. Esto será siempre el caso con la utilización de materiales compatibles si la pared del cuerpo hueco es todavía plástico en caliente, por el interior, al principio del insuflado de los gránulos de material sintético.

Para los gránulos de material sintético puede utilizarse prácticamente cualquier material sintético apropiado que pueda espumarse, por ejemplo incluso poliuretano. Con la finalidad de simplificar la evacuación es sin embargo conveniente fabricar los gránulos de material sintético a partir de un material del que también esté compuesto el cuerpo hueco. En el caso de parachoques se utiliza con frecuencia para el cuerpo hueco polipropileno. En consecuencia también los gránulos de material sintético deberían fabricarse de forma conveniente con polipropileno. Para la fabricación del cuerpo hueco y de los gránulos de material sintético es sin embargo también posible la utilización de otros materiales sintéticos, en especial materiales sintéticos termoplásticos.

Conforme a otra propuesta de la invención puede procederse también de tal modo que el cuerpo hueco, que por ejemplo representa la carcasa de un parachoques, se divida en varias cámaras delimitadas entre sí que, dado el caso, pueden llenarse independientemente entre ellas con los gránulos de material sintético. Con ello existe la posibilidad introducir, p.ej., gránulos de material sintético de diferente tamaño o, desde otro punto de vista, de diferentes características en las cámaras aisladas cerradas unas respecto a otras, de tal manera que por ejemplo se produce un parachoques que muestra diferentes características con relación a la absorción de fuerzas de choque, su flexibilidad, etc. en determinadas regiones.

En el dibujo se ha representado en esquema un dispositivo para fabricar parachoques como ejemplo de ejecución. Aquí muestran:

la fig. 1 en esquema un mecanismo para fabricar cuerpos huecos rellenos de material esponjoso con molde de soplado abierto,

la fig. 2 una representación correspondiente a la fig. 1 con molde de soplado cerrado y un cuerpo hueco situado dentro del mismo.

El mecanismo de soplado por extrusión 10 representado en el dibujo está dotado de un mecanismo de extrusión 14, que sirve para fabricar piezas premoldeadas 12 en forma de manguera. Del mecanismo de extrusión se han representado en el dibujo exclusivamente la cabeza de extrusión 16 y -muy reducidos- dos extrusionadoras 18 y 20. La utilización de dos extrusionadoras ofrece la posibilidad de fabricar una pieza premoldeada 12, cuya pared se compone de dos capas de tipo laminado, en donde la capa exterior puede estar compuesta por ejemplo de un material que puede barnizarse mejor que la capa inferior, que forma la verdadera capa soporte de la pieza premoldeada y del cuerpo hueco a fabricar a partir de la misma.

El molde de soplado 22 está configurado en dos piezas y en el ejemplo de ejecución representado se ha dispuesto de tal manera debajo de la cabeza de extrusión 16, que puede alojar la pieza premoldeada 12 extrusionada a partir de esta última, que cuelga libremente de la cabeza de extrusión 16. Para esto en primer lugar las dos piezas perfiladas 22a, 22b, que en el plano de la imagen pueden moverse en vaivén entre una posición abierta (fig. 1) y una posición cerrada (fig. 2), adoptan las posiciones en las que el molde de soplado está abierto.

A una distancia del molde de soplado 22, cuyas piezas 22a, 22b están soportadas en cada caso por una placa de sujeción 24, se ha dispuesto un recipiente de reserva 25 para gránulos de material sintético, desde el que por medio de un mecanismo de transporte 26 habitual, a través de una tubería 28, los gránulos de material sintético se transportan a un recipiente intermedio 30 situado junto al mismo que, al igual que el recipiente de reserva 25, está sometido a una presión normal.

Un recipiente a presión 32 está unido a través de una bomba 34 al recipiente intermedio 30. La bomba 34 transporta los gránulos de material sintético desde el recipiente intermedio 30 hasta el recipiente a presión 32, en donde genera al mismo tiempo en este último una sobrepresión, que por ejemplo puede ser de 2 bar y en cualquier caso debe ser mayor que la presión que reina en el interior del molde de soplado o en el cuerpo hueco 36 situado en este último (fig. 2), que se produce dentro del molde de soplado mediante ensanchamiento de la pieza premoldeada 12. Al recipiente a presión 32 se ha conectado una tubería o manguera 37, que está dotada de dos válvulas 38, 40. La manguera 37 termina dentro de la pieza perfilada de soplado 22b y está configurada en este extremo 52, de tal manera que el interior del cuerpo hueco 36 a fabricar a partir de la pieza premoldeada 12 puede unirse a la línea 37 y con ello al recipiente a presión 32.

Si la pieza premoldeada 12 muestra la longitud representada en la fig. 1 necesaria para la fabricación de un cuerpo hueco 36, se cierra el molde de soplado 22, después de que previamente se haya movido una tobera de soplado 42 desde la posición conforme a la fig. 1 a aquella conforme a la fig. 2, en la que la tobera de soplado 42, que puede estar configurada como mandril de soplado, penetra dentro del extremo abierto inferior de la pieza premoldeada 12. Después del cierre del molde de soplado mediante el movimiento de las piezas perfiladas 22a, 22b hasta la posición conforme a la fig. 2 la pieza premoldeada 12 se ensancha mediante la introducción de aire de soplado a través del mandril de soplado 42 dentro de la pieza premoldeada, en donde la figura del cuerpo hueco 36 que con ello surge está determinada por el contorno del nido de moldeo, que se compone de los dos segmentos de nido de moldeo 44a, 44b en las piezas perfiladas 22a ó 22b. La introducción de aire de soplado 42 puede producirse en ciertos casos ya durante el cierre del molde de soplado 22. Con ello se trata sin embargo de procesos que son familiares para cualquier técnico en el campo de la técnica de moldeo por soplado. Lo mismo puede aplicarse también a la técnica de extrusión para fabricar la pieza premoldeada 12.

La mitad del molde 22b está dotada de unas agujas huecas 48 a lo largo de la extensión vertical del nido de moldeo 44a, 44b y de este modo a lo largo del cuerpo hueco 36 situado dentro del mismo que, como puede verse en especial en la fig 1, penetran a través de la delimitación del nido de moldeo 44b en el mismo, de tal manera que a más tardar durante el ensanchamiento de la pieza premoldeada 12 su pared es atravesada por las agujas huecas 48. Cada aguja hueca 48 está unida, con la conexión intermedia de una válvula 50, a una fuente de baja presión no representada.

Por último también el extremo de la línea 37 en la pieza perfilada 22b puede estar dotado de una aguja hueca o algo similar, que conduce a que, durante el ensanchamiento de la pieza premoldeada 12, el extremo 52 de la línea 37 atraviesa la pared de la pieza premoldeada 12 o del cuerpo hueco 36 que se forma a partir de la misma durante el ensanchamiento, de tal manera que la línea 37 está unida, dependiendo de la posición de las válvulas 38, 40, al interior 54 abrazado por el cuerpo hueco 36. Como es natural el establecimiento de la unión entre la línea 37 y el interior 54 del cuerpo hueco 36 también puede realizarse de otro modo, p.ej., mediante un golpe de aire que se lleva a actuar a través de la línea 37 en contra de la pared del cuerpo hueco 36 todavía de plástico caliente, el cual perfora la pared del cuerpo hueco en este punto. El cómo se practica en detalle la abertura en la pared del cuerpo hueco 36, no tiene una importancia decisiva para la invención, ya que se trata exclusivamente de que, por medio de la línea 37, se establezca una unión entre el recipiente a presión 32, por un lado, y el interior 54 del cuerpo hueco situado en el molde de soplado 22 por otro lado.

En detalle se procede de tal modo que, tras el cierre del molde de soplado, la pieza premoldeada 12 sufre su ensanchamiento hasta formar el cuerpo hueco 36. En cuanto ha terminado el proceso de ensanchamiento o poco después del mismo se reduce la presión en el interior 54 del cuerpo hueco 36, que durante el proceso de ensanchamiento puede ser por ejemplo de 10 bar. Esto puede producirse a través de la tobera de soplado 42 o de una abertura de ventilación prevista en la misma pero, dado el caso, también a través de las agujas huecas 48, cuyas válvulas 50 están cerradas durante el proceso de ensanchamiento. La medida en la que se reduce la presión interior en el cuerpo hueco 36 depende fundamentalmente de la presión con la que se transportan los gránulos de material sintético, desde el recipiente a presión 32 hasta el interior 54. En cualquier caso la presión en el recipiente a presión 32 debe ser mayor, en donde conforme aumenta la diferencia de presión entre la presión en el recipiente a presión 32 y en el interior 54 del cuerpo hueco 36 también aumenta la velocidad, con la que se transportan los gránulos de material sintético hasta el interior 54. Evidentemente este transporte no supone de todos modos ningún problema grave, ya que los gránulos de material sintético son por una parte muy pequeños y con ello correspondientemente ligeros. Normalmente muestran un diámetro de tan solo unos mm. Por otro lado la presión en el interior 54 del cuerpo hueco y de esta forma en el molde de soplado 22 debe ser de todos modos lo suficientemente grande como para lograr que los gránulos de material sintético sufran una determinada compresión, con una reducción del volumen que muestran con la presión normal.

En la práctica ha quedado demostrado que una reducción de la presión en el interior del objeto situado en el molde de soplado 22 hasta aprox. 1 bar de sobrepresión es en general suficiente para garantizar, una vez que se ha producido el ensanchamiento, que el cuerpo hueco 36, si todavía no se ha solidificado hasta el punto de ser rígido de forma, que conserva su figura correspondiente al nido de moldeo 44a, 44b con la que está en contacto con la pared del nido de moldeo. Si después fluyen los gránulos de material sintético a través de la línea 37 hasta el interior 54, bajo una sobrepresión de p.ej. 2 bar, sólo es necesario abrir al menos algunas de las válvulas 50 subordinadas a las agujas huecas 48, para mantener una caída de presión entre el recipiente a presión 32 por un lado y el interior 54 por otro lado. Con ello existe la posibilidad de controlar el llenado del interior 54 con los gránulos de material sintético por medio de una determinada selección de las agujas huecas a abrir, de tal modo que por ejemplo al principio del proceso de llenado se abra solamente la aguja hueca inferior o se abran las dos agujas huecas inferiores, de tal manera que por medio de esto se produzca una corriente a través de la cual los gránulos de material sintético se transporten hasta la región inferior del hueco. Conforme aumenta el grado de llenado pueden abrirse después también consecutivamente las válvulas de las agujas huecas situadas por encima, y precisamente también conforme aumenta el grado de llenado de abajo hacia arriba, en donde, dado el caso, las válvulas 50 situadas más abajo se vuelven a cerrar. Esto depende en detalle de las circunstancias de cada momento, también de la resistencia a la corriente del llenado de gránulos de material sintético que ya se encuentra en el interior 54, ya que es ventajosa una modalidad del procedimiento en la que se mantiene hasta el final del proceso de llenado una sobrepresión dentro del objeto 36, que es suficiente para mantener los gránulos de material sintético en un estado comprimido, de tal manera que tras finalizar el proceso de llenado y crearse la compensación de presión entre el interior 54 y el ambiente exterior los gránulos de material sintético se expanden en un corto plazo de tiempo. Esto hay que atribuirlo fundamentalmente a que el aire encerrado en las celdas de los gránulos de material sintético, que previamente estaba algo comprimido bajo el efecto de la sobrepresión, se descomprime y de este modo expande los gránulos de material sintético.

El procedimiento que se acaba de describir, en el que los gránulos de material sintético primero se comprimen y seguidamente se transportan por medio de diferencia de presión hasta el cuerpo hueco 36 situado en el molde de soplado, tras lo cual se produce una compensación de presión que conduce a un aumento de volumen de los gránulos de material sintético, puede desarrollarse a temperatura ambiente, si bien hay que partir de la base de que en caso normal al inicio del proceso de llenado, en el molde de soplado y con ello también en el interior del cuerpo hueco 36, reina una temperatura que puede ser por ejemplo de entre 50 y 80ºC. Sin embargo, si no se toma ninguna medida especial, a causa del enfriamiento del molde de soplado que se produce normalmente con la finalidad de enfriar la pared del cuerpo hueco 36 y por medio de ello solidificarla, se producirá de todos modos una rápida disminución de temperatura. El aire de transporte, por medio del cual se transportan los gránulos de material sintético a través de la línea 37 hasta el cuerpo hueco 36, tendrá normalmente también una temperatura que no es muy superior a la temperatura ambiente, de tal manera que aquí se produce un efecto refrigerador adicional.

El relleno que se encuentra dentro del cuerpo hueco 36 sufre durante el aumento de volumen de los gránulos de material sintético aislados, tras provocar la compensación completa de presión, una solidificación que conduce a una estructura espumosa unitaria, cuyas partículas aisladas no están unidas sin embargo siempre entre sí. Sin embargo, esto no supone un inconveniente ya que el cuerpo hueco 36 soplado mantiene la estructura espumosa densa, que se forma a partir del relleno, en la forma deseada.

No puede descartarse que incluso tras la compensación de presión la pared del cuerpo hueco 36 esté sometida a una determinada sobrepresión interna. Esto puede ser el caso cuando el espacio libre que permanece tras el proceso de llenado en el interior del cuerpo hueco 36 es menor que el espacio requerido, con la descompresión completa de los gránulos de material sintético, para el aumento de volumen provocado por medio de la misma. El espacio libre existente al final del proceso de llenado, con la sobrepresión que todavía se mantiene, se compondrá de una multitud de muy pequeños espacios intermedios entre los gránulos de material sintético y, posiblemente, un espacio libre relacionado en el extremo superior del cuerpo hueco 36, es decir, la región cerca de la desembocadura de la línea 37 dentro del interior 54. Mediante la selección del tamaño de este espacio libre, que al final del proceso de llenado todavía permanece en la región superior, puede controlarse también el aumento de volumen que se produce a continuación de la masa de los gránulos de material sintético, en la medida en que por ejemplo después se concluye el proceso de llenado cuando el espacio libre todavía existente es suficiente para provocar una descompresión fundamentalmente completa, con un aumento de volumen correspondiente de todos los gránulos de material sintético situados en el interior del cuerpo hueco 36.

Asimismo existe la posibilidad de dividir el cuerpo hueco 36 también en cámaras o sectores aislados, que en cada caso se llenan por sí mismos, dado el caso, con diferentes gránulos de material sintético, en donde también pueden llenarse las cámaras aisladas con diferentes cantidades de gránulos de material sintético por unidad de volumen, para de esta forma, en dependencia de diferentes aumentos de volumen o tensiones residuales que permanecen en los gránulos de material sintético en el parachoques -o en otra pieza- hacer que se produzcan regiones con diferentes densidades y con ello durezas.

En cualquier caso el molde de soplado 22 representa también el molde de apoyo para el cuerpo hueco 36, para el segmento del procedimiento en el que el cuerpo hueco respectivo se llena con los gránulos de material sintético. Una ventaja esencial de la invención consiste en que, aparte de algunas modificaciones insignificantes, por ejemplo de la aplicación del extremo de la línea 37 a la pieza perfilada de soplado 22b y la aplicación de las agujas huecas 48 a esta pieza perfilada de soplado, puede usarse un molde de soplado habitual que, además de su función habitual, cumple una función adicional en la que el consumo de tiempo adicional, necesario para llenar el cuerpo hueco 36 con los gránulos de material sintético, no tiene porqué ser muy grande, de tal manera que el ciclo de trabajo para fabricar un producto en el molde de soplado no se prolonga mucho. Con ello juega naturalmente también un papel el hecho ya citado de que el proceso de llenado puede empezar justo después de finalizar el ensanchamiento de la pieza premoldeada 12 en el molde de soplado, de tal manera que al menos un segmento fundamental del proceso de llenado puede realizarse en la fase de refrigeración necesaria de todos modos, durante la cual la pieza premoldeada ensanchada debe permanecer todavía en el molde de soplado, para sufrir la solidificación necesaria.

Claims (4)

1. Procedimiento para fabricar cuerpos huecos (36) a partir de material sintético, que están al menos parcialmente rellenos de material esponjoso, en donde en primer lugar se ensancha una pieza premoldeada (12) en un molde de soplado (22) por medio de sobrepresión interna para formar un cuerpo hueco (36), que se rellena después al menos parcialmente con gránulos de material sintético espumeado, y los gránulos de material sintético sufren en el interior del cuerpo hueco un aumento de volumen, caracterizado porque los gránulos de material sintético se someten a sobrepresión en un recipiente a presión (32), de tal forma que sufren una notable reducción de volumen, porque los gránulos de material sintético comprimidos se introducen en el cuerpo hueco (36) ensanchado que todavía se encuentra dentro del molde de soplado (22), a una presión que es mayor que la que reina en el cuerpo hueco, y porque los gránulos de material sintético situados en el cuerpo hueco sufren un alivio de presión que conduce a un aumento de volumen de los gránulos de material sintético, que provoca un llenado lo más completo posible del al menos un volumen parcial delimitado del cuerpo hueco con una espuma sintética, y porque los gránulos de material sintético aislados no se unen entre sí.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la presión en el cuerpo hueco (36) durante la introducción de los gránulos de material sintético es menor que la presión con la que se ensancha la pieza premoldeada (12) para formar el cuerpo hueco (36).

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos al inicio de la fase durante la cual se introducen los gránulos de material sintético en el cuerpo hueco (36), este último es todavía plástico en caliente al menos en su superficie de pared interna.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la introducción de los gránulos de material sintético en el cuerpo hueco (36) situado en el molde de soplado (22) se entrecruza al menos en parte con la fase de refrigeración durante la cual el cuerpo hueco (36) ensanchado permanece en el molde de soplado (22), para obtener una solidificación suficiente.