ES2215081T3 - Moldeo asistido por gas. - Google Patents
Moldeo asistido por gas.Info
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Abstract
Un método, en la fabricación de una pieza moldeada en un procedimiento de moldeo asistido por gas, en el que - se inyecta (11) polímero fundido (23) en una cavidad (21) de molde de un útil de moldeo; - se suministra (12) fluido comprimido (25) a la cavidad del molde a través de, al menos, una primera abertura (22) con el fin de formar (13) una cavidad (26) en el polímero, y forzar (13) al polímero hacia las paredes internas de la cavidad del molde; - después, se suministra (14) fluido comprimido (27) a la cavidad del molde a través de, al menos, una segunda abertura (24) situada lejos de dicha primera abertura para formar (15) un paso (28) a través del polímero, hasta dicha cavidad (26); - se enfría (16) y se solidifica el polímero; - se retira (17) fluido comprimido de la cavidad del molde; y - se abre (18) la cavidad del molde para retirar la pieza moldeada, caracterizado porque, mientras se enfría y se solidifica el polímero, se hacer circular fluido comprimido a través de la cavidad (26) suministrándose (16) fluido comprimido a la cavidad del molde a través de, al menos, una de dichas aberturas (22, 24) y retirándose (16) simultáneamente de la cavidad del molde a través de, al menos, otra de dichas aberturas (24, 22), en cantidades sustancialmente iguales, en el que - la presión se mantiene sustancialmente constante en dicha cavidad del molde; y - la cantidad suministrada se encuentra a una temperatura inferior que la cantidad retirada, de tal manera que se transmita calor (Q) desde la cavidad del molde por medio del fluido que se hace circular, y se aceleren el enfriamiento y la solidificación.
Description
Moldeo asistido por gas.
El presente invento se refiere en general al
moldeo y, específicamente, a un método y un aparato,
respectivamente, para moldeo asistido por gas.
El moldeo es una técnica de fabricación en la que
se inyecta a presión un polímero en un útil de moldeo y solidifica
en él. El útil de moldeo es, sustancialmente, un negativo de la
pieza que ha de fabricarse. Las presiones de inyección usuales
varían desde 350 a 1400 bar. Dadas estas elevadas presiones de
trabajo, el útil de moldeo que, con frecuencia, consiste en dos
mitades de molde, debe mantenerse en estado sujeto durante la
inyección y el enfriamiento. Esta fuerza de fijación ha de ser
considerablemente alta.
La técnica de moldeo puede utilizarse para la
fabricación de gran número de piezas con una precisión muy alta. Se
consiguen tolerancias mejores que 0,0025 mm empleando una
combinación adecuada de diseño del molde, material y diseño del
detalle. Además, el moldeo es un proceso de alta capacidad. Los
tiempos del ciclo varían desde unos pocos segundos a varios minutos,
dependiendo del tamaño y de la forma de la pieza moldeada.
Los útiles de moldeo son relativamente costosos y
han de diseñarse para ofrecer una gran precisión y, al mismo tiempo,
deben ser lo bastante robustos para soportar las elevadas presiones
que intervienen. Pueden fabricarse de aluminio pero,
preferiblemente, se fabrican de acero templado para herramientas con
el fin de que puedan utilizarse durante largo tiempo. Así, la
técnica de moldeo es particularmente preferible cuando ha de
fabricarse un gran número de piezas.
El moldeo asistido por gas (denominado también
GAM, moldeo por inyección asistido por gas o GID, Gasinnendruck) que
es una mejora de la técnica de moldeo y que se ha comercializado de
forma relativamente reciente, permite eliminar secciones del
interior de un producto o, simplemente, que puedan fabricarse
productos huecos. La técnica, denominada en lo que sigue moldeo
asistido por gas, es adecuada para la fabricación de productos más
gruesos, tales como asas, así como productos de paredes más
delgadas.
La técnica comprende que una pieza moldeada sea
puesta a presión con un gas a través de una red de canales de flujo
o directamente en la pieza moldeada, antes de dejar que solidifique
el material inyectado. El gas comprimido proporciona la fuerza de
empuje necesaria para la fabricación de una pieza de calidad
moldeada, hueca.
Una visión general del moldeo asistido por gas
que incluye descripciones de la técnica así como aplicaciones, se
encuentra en "Gas Assisted Moulding" (Moldeo asistido por gas),
de T.C. Pearson, en el Rapra Review Report, núm. 103, de 1998. En la
publicación se expone la elección del equipo, incluyendo, por
ejemplo, el posicionamiento y los ajustes de tiempo de la inyección
de gas, y las dimensiones y el posicionamiento de los canales para
el gas.
Las ventajas del moldeo asistido por gas incluyen
que se consume menos material para fabricar la pieza (consumo hasta
un 45% menor), que puede conseguirse una mejor estabilidad
dimensional, que pueden eliminarse las marcas debidas al
encogimiento, por ejemplo, los puntos calientes, que pueden
fabricarse piezas con una resistencia mecánica y una rigidez
superiores, que pueden reducirse los tiempos del ciclo, que pueden
reducirse enormemente las tensiones inducidas por el moldeo en el
material de la pieza, y que se requiere una fuerza de sujeción
menor.
Se cree que el uso de un gas comprimido como
asistencia durante el moldeo usual de un polímero ha sido
comercialmente aplicable a partir de un invento de Friederich que
fue patentado en 1978, véase el documento US 4.101.617. El invento
se refiere al moldeo de artículos huecos en una sola operación, en
la que se introduce un gas comprimido junto con la inyección de
polímero fundido en el molde que define el artículo, o directamente
después de la inyección.
Además, en los últimos años se han patentado
diferentes aspectos particulares del moldeo asistido por gas, véanse
por ejemplo las patentes norteamericanas 5.728.329; 5.662.841;
5.558.824; 5.705.201; 5.411.685; 5.110.553; 5.069.858 y 5.204.050 y
las referencias que en ellas se citan.
Las tres primeramente mencionadas de estas
patentes se refieren a la compresión de un gas en el molde antes de
la inyección del polímero fundido en él y la generación de una
presión estática con el polímero fundido. La tercera divulga, en
particular, una técnica para controlar el escape del gas inicial,
gracias a la cual se modulan el frente de flujo y la velocidad de
expansión del polímero fundido inyectado con el fin de conseguir un
flujo uniforme de material en el molde para reducir al mínimo las
marcas debidas a un flujo no uniforme, a fin de asegurar que no se
producen acumulaciones de gas en el flujo de material y para
conseguir artículos que tienen un grosor de pared más uniforme.
Además, la cuarta patente describe un
procedimiento a base de vibraciones para modificar el moldeo por
inyección y/o las propiedades del material del molde.
La quinta patente describe una unidad de control
de gas para un sistema de moldeo asistido por gas, en el que se
introduce una cantidad de gas en el molde en combinación con una
cantidad de material polímero durante el moldeo por inyección.
La sexta y la séptima patentes muestran métodos
de tratamiento para mejorar la calidad superficial de los artículos
fabricados.
La mencionada en primer lugar de estas patentes
comprende, primero, inyectar una cantidad considerable de polímero
en el molde y, después, inyectar simultáneamente gas comprimido y
otra cantidad de polímero. La introducción del gas comprimido
impide, primero, que se interrumpa el primer flujo de polímero y,
después, a continuación de la introducción de la cantidad adicional
de polímero, el gas distribuye la cantidad total de polímero fundido
por el molde que define el artículo. Se dan márgenes particulares
para la presión del gas y para la relación mutua entre las dos
cantidades de polímero.
La última de estas patentes expone un
procedimiento de moldeo en el que una primera cantidad de gas
comprimido ayuda durante el moldeo, pero no entra en el molde que
define el artículo, sino en un volumen sustancialmente adyacente al
molde, con el fin de ayudar al llenado del molde.
Finalmente, la octava patente describe un método
y un dispositivo, respectivamente, en los que se fabrica un artículo
inyectando polímero fundido en un molde e inyectando una cantidad de
gas comprimido en el polímero con el fin de llenar el molde y crear
una cavidad en el polímero. Después, se inyecta gas en el polímero
contenido en el molde en una segunda posición, con lo que se forma
una cavidad separada en el polímero o un paso a través del polímero
hasta la primera cavidad. El primer gas se inyecta, preferiblemente,
en la misma posición en que se inyecta el polímero y el último gas
puede inyectarse en una posición que se encuentra en comunicación
directa con el molde. El gas es ventilado a la atmósfera cuando el
artículo se ha solidificado lo bastante, de tal manera que las
válvulas, las salidas de descarga o similares que intervienen, no se
atascarán. Esta ventilación puede realizarse desde cualquiera de las
posiciones de inyección o desde ambas, simultáneamente o en un orden
secuencial. Esta técnica ofrece ventajas que comprenden, por
ejemplo, tiempos de ciclo cortos, reducción al mínimo de las paradas
de operación, bajo consumo de material y fabricación de artículos de
gran
calidad.
calidad.
El presente invento se refiere a otra técnica
mejorada durante la fabricación por moldeo asistido por gas, que
presenta la ventaja de la técnica antes mencionada pero que también
proporciona, de manera simultánea, tiempos de ciclo aún más
reducidos.
Así, un objeto principal del presente invento es
proporcionar un método para el moldeo asistido por gas efectivo,
rápido y fiable con tiempos de ciclo acortados en medida
considerable.
Otro objeto del invento es proporcionar un método
que permita la fabricación de productos de gran calidad con
resistencia y rigidez elevadas, sin marcas de encogimiento ni
tensiones inducidas por el moldeo.
Todavía otro objeto del invento es proporcionar
un método para moldear productos, en el que el consumo de materia
prima es bajo.
Aún otro objeto del invento es proporcionar un
método en el que puede controlarse el enfriamiento del producto
moldeado.
Todavía un objeto más del invento es proporcionar
un aparato en el que puede llevarse a la práctica dicho método de
moldeo.
Estos y otros objetos del invento se logran
mediante un método y un aparato de acuerdo con las adjuntas
reivindicaciones de patente.
Una ventaja del invento consiste en que los
tiempos de ciclo pueden reducirse considerablemente en comparación
con las técnicas anteriores, posiblemente en, por lo menos, hasta un
30%.
Otras ventajas y características del invento
resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción.
En lo que sigue se describirá el invento con
mayor detalle con referencia a las Figs. 1-9, que
solamente sirven para ilustrar el invento y que, por tanto, no lo
limitan en modo alguno.
La Fig. 1 es un esquema de flujo que ilustra un
método esquemático de moldeo asistido por gas de acuerdo con una
realización del presente invento.
Las Figs. 2-8 representan,
esquemáticamente, en sección, un aparato para el moldeo asistido por
gas durante diferentes fases del método del invento ilustrado en la
Fig. 1.
La Fig. 9 muestra un ejemplo de acuerdo con el
invento para controlar el enfriamiento del producto moldeado.
En la siguiente descripción, con el fin de
explicar y no limitar el invento, se establecen detalles
específicos, tales como aplicaciones particulares, técnicas, etc.,
con objeto de proporcionar una comprensión total del presente
invento. No obstante, a un experto en la técnica le resultará
evidente que el invento puede ser llevado a la práctica en otras
realizaciones que éstas.
Se describirá el invento más detalladamente con
referencia en paralelo, por una parte a la Fig. 1, que es un esquema
de flujo de un método para moldeo asistido por gas y, por otra
parte, a las Figs. 2-8, que ilustran un dispositivo
para moldeo asistido por gas durante diferentes fases del método del
invento de la Fig. 1.
El número de referencia 21 en la Fig. 2 designa
una cavidad de molde de un útil de moldeo destinado al moldeo
asistido por gas. En el caso ilustrado, se representa una cavidad de
molde que está destinada al moldeo de asas huecas, pero el presente
invento es aplicable al moldeo de una gran variedad de productos,
incluyendo piezas más anchas y más delgadas. Se apreciará que
cualquier clase de útil de moldeo conocido en el campo de la
técnica, puede modificarse para incorporar el presente invento. Para
ese fin puede utilizarse, por ejemplo, un útil de moldeo como del
descrito en dicha patente norteamericana 5.204.050.
El útil de moldeo comprende una abertura en el
primer extremo de la cavidad de molde, donde está dispuesta una
boquilla 22 controlada por una válvula. Además, la boquilla está en
comunicación con un sistema de alimentación controlable de tipo
estándar (no representado) para inyección de la materia prima.
En una operación 11 (Fig. 1) se inyecta una
cantidad de polímero fundido a una temperatura típica de unos 200ºC
en la cavidad 21 de molde por la boquilla 22 antes mencionada. En la
Fig. 2, el polímero se indica con 23, habiendo alcanzado su frente,
en este caso, casi la mitad del camino en la cavidad 21 de molde. El
hecho de que se está llevando a cabo la inyección se indica mediante
la flecha POLY. Además, el útil de moldeo comprende una segunda
abertura, en la que está montada una segunda válvula 24, cumpliendo
dicha válvula una función importante en el presente invento, que se
describirá con detalle más adelante.
Subsiguientemente, de preferencia, una vez que se
ha terminado por completo la inyección del polímero fundido, se
inyecta en una operación 12 una cantidad predeterminada de gas
comprimido, preferiblemente un gas inerte tal como nitrógeno o una
mezcla de gases que contenga nitrógeno, en el polímero fundido
contenido en la cavidad de molde, a través de la misma boquilla 23.
Las boquillas se conectarán, entonces, a un sistema de gas
controlable para el suministro controlado de gas. Alternativamente,
el útil de moldeo está provisto de una boquilla separada de
suministro de gas en una abertura separada, para el suministro de
gas comprimido. El ajuste de tiempo, presión, temperatura y
velocidad del gas suministrado son parámetros críticos, que han de
controlarse con precisión.
El gas inyectado a presión se indica en la Fig. 3
con 25. Una flecha con la leyenda GAS indica que se está ejecutando
la inyección del gas. Como el polímero se enfría a partir de la
pared interna de la cavidad del molde, se crea un gradiente de
temperatura en perpendicular a la dirección de flujo, dándose la
temperatura más alta y, por tanto, la menor viscosidad, en el
centro. Así, el gas elige el camino natural a través de las partes
más calientes y poco viscosas del polímero, hacia áreas en las que
reina una presión baja.
De esta forma, el gas crea una cavidad que se
extiende a lo largo de un eje geométrico central desde la boquilla
22 y hacia el extremo frontal del polímero y fuerza, por tanto, al
polímero fundido a moverse hacia la pared interna de la cavidad de
molde. Esta operación se indica con 13 en la Fig. 1.
En la Fig. 4 se muestra el procedimiento en una
etapa en la que ha finalizado la inyección del polímero y en la que
éste ha alcanzado, también, el extremo de la cavidad de molde en 24.
Todavía se está inyectando el gas, lo que se indica, también,
mediante una flecha con la designación GAS, y el gas ha alcanzado
una distancia sustancial en la cavidad de molde. Controlando la
cantidad de gas inyectada en la cavidad, se controla la presión que
impone una carga sobre el polímero que se enfría. De preferencia, se
interrumpe el suministro adicional de gas por la boquilla 22 cuando
el gas ha alcanzado una distancia estimada, predeterminada, por
ejemplo tal como la ilustrada en la Fig. 4.
Además, en la operación 14, se inyecta una
cantidad predeterminada de gas comprimido a través de la boquilla 24
situada en un lado opuesto de la cavidad de molde con relación a la
boquilla 22 y en el polímero que se enfría. En la Fig. 5, esta
operación se ilustra mediante una flecha marcada con GAS, que indica
que se está realizando la inyección de gas por la boquilla 24 y por
una cantidad 26 de gas, que se extiende a lo largo del eje
geométrico central antes mencionado desde la boquilla 24 y en
dirección a la cavidad definida por la primera cantidad de gas
comprimido. A este respecto, se consigue una presión adicional hacia
el polímero, lo que permite la fabricación de piezas de calidad
superior con una forma definida con más precisión y con superficies
más uniformes.
Controlando el suministro 24 de forma que la
presión del gas 26 sea mayor que la presión del gas 25, se consigue
un gradiente de presión a lo largo del eje geométrico. Por tanto, en
una operación 15 puede conseguirse un paso a la cavidad 25. En la
Fig. 6 esto se ilustra claramente, estando designado dicho paso con
27.
Durante el proceso continuado de solidificación y
enfriamiento, es importante que se obtenga una presión uniforme en
la cavidad 21 de molde, con el fin de producir una pieza de gran
calidad. El tiempo necesario para este proceso de enfriamiento es,
normalmente, del orden del 75% del tiempo total del ciclo. Como se
ha mencionado en lo que antecede, el tiempo del ciclo es un
parámetro muy crítico para la productividad de un útil y puede
variar fuertemente dependiendo de, por ejemplo, el útil, la cavidad
del molde, el diseño de la pieza, la materia prima y el
enfriamiento. Valores típicos de tiempos de ciclo son
90-120 segundos. Durante los experimentos, la
solicitante ha establecido que es posible reducir el tiempo de
enfriamiento hasta un 50%, lo que proporcionará un tiempo de ciclo
acortado en hasta un 35%. Incluso si pueden conseguirse, en la
producción, valores mucho más bajos, es deseable cualquier posible
reducción del tiempo del ciclo. Asimismo, una reducción del
5-10% se considera, a este respecto, como
notable.
Con el fin de reducir estos tiempos de
enfriamiento y, por tanto, los tiempos del ciclo, se suministra otra
cantidad de gas comprimido, controlada, a través de la boquilla 24,
al tiempo que se deja salir de la cavidad del molde una cantidad del
mismo orden a través de la boquilla 22. La temperatura del gas
suministrado será menor que la temperatura del gas retirado con el
fin de poder transmitir calor en la cavidad del molde, desde ésta a
través del flujo de gas obtenido. Esta operación se indica mediante
16 en la Fig. 1.
De esta forma, el gas se utiliza, en el moldeo
asistido por gas, con dos propósitos principales diferentes:
parcialmente como medio para entregar la fuerza de empuje necesaria
del polímero de acuerdo con el moldeo usual asistido por gas,
parcialmente como medio para transmitir calor desde la cavidad del
molde por, por ejemplo, convección con el propósito de acelerar el
enfriamiento. En este último caso, el gas comprimido funciona como
intercambiador térmico.
Para poder llevar a la práctica tal función, se
requiere un control preciso con el fin de mantener la presión en la
cavidad del molde dentro de tolerancias aceptables durante tal flujo
a través de la cavidad del molde. Los parámetros que pueden
controlarse incluyen la cantidad de gas que se hace pasar por la
cavidad, su velocidad y la temperatura del gas suministrado. En la
Fig. 7, el flujo a través de la cavidad de molde se indica mediante
flechas designadas con GAS en la respectiva boquilla 22, 24, el
calor transmitido se indica mediante una flecha con la referencia Q
y la cavidad formada por el gas comprimido está designada con
28.
Después, en una operación indicada en 17 en la
Fig. 1, el gas comprimido es ventilado a la atmósfera desde la
cavidad del molde. Esto se ilustra, también, en la Fig. 8, asimismo
mediante una flecha con la referencia GAS en la boquilla 22.
La ventilación puede realizarse también,
ciertamente, a través de la boquilla 24, pero el polímero debe
encontrarse más frío en el extremo en 22, por lo que debe resultar
ventajoso ventilar el gas allí, puesto que el riesgo de atascar la
boquilla es mínimo en esa zona.
Finalmente, en una operación 18, se abre la
cavidad del molde y se retira la pieza moldeada, terminada.
El presente invento, alternativamente, puede
comprender en la operación 16 que el gas sea suministrado en 24 y
retirada por 22, de tal modo que se consiga, en cambio, un flujo en
dirección contraria. Sin embargo, lo más preferible es, normalmente,
retirar el gas por 24 ya que el polímero está más frío y ha llegado
más lejos en el proceso de solidificación. Cuando más fundido se
encuentre el polímero, mayor será la probabilidad de que se atasque
la válvula de salida o de que sigan escapando partículas del
polímero por la salida. Esto no es, ciertamente, deseable. Con el
fin de impedir que ocurra esto, la cavidad y las boquillas se forman
después y, además, todo el proceso ha de controlarse con
precisión.
Otro punto crítico es el relacionado con la
perforación, es decir, la formación del paso a la cavidad 25 desde
la boquilla 24, que se muestra en las Figs. 5 y 6. En la práctica,
el material polímero puede limitar el tamaño del paso, de tal forma
que se consiga una cavidad con una estructura más parecida a la
mostrada en la Fig. 6 (25, 26, 27) que a la representada en la Fig.
7 (28). Si el paso tiene un área menor de sección transversal que el
área de la sección transversal de la abertura de la boquilla 24,
pueden surgir problemas ya que, en tal caso, se desconoce la
resistencia al flujo en la cavidad del molde.
Así, con el fin de evitar esto, deben tomarse
todas las las medidas posibles para que dicho paso se consiga con un
área mínima de la sección transversal que sea mayor, de preferencia
considerablemente mayor, que el área de la sección transversal de
las aberturas de las boquillas 24, 22. En segundo lugar, ha de
intentarse formar dicho paso con un área mínima de la sección
transversal que pueda conseguirse repetidamente, de manera que en
cada ciclo se obtenga la misma resistencia al flujo. El propósito de
este procedimiento es conseguir un enfriamiento repetible del
polímero en la cavidad del molde de un ciclo a otro, lo cual puede
lograrse mediante un flujo de gas repetible a través de la cavidad
del molde y esto, a su vez, se consigue mediante una resistencia al
flujo repetible en la cavidad del molde.
Además, es posible hacer circular el gas
comprimido primero en una dirección y, luego, en dirección opuesta.
Como el gas frío suministrado se enfriará más efectivamente en la
entrada, se consigue así un enfriamiento más uniforme lo cual,
además, reduce el tiempo de enfriamiento y mejora la calidad del
producto moldeado. Es posible, incluso, hacer que el gas circule
repetida y alternativamente en direcciones contrarias, por ejemplo,
2-6 veces.
El sistema de flujo del gas para el suministro y
la retirada de gas comprimido puede controlarse mediante regulación
del flujo.
La cantidad de gas comprimido que circula a
través de la cavidad 21 del molde, la velocidad de este flujo y la
temperatura del gas suministrado se eligen, en una realización, de
tal manera que desde la cavidad del molde se transmita
sustancialmente al menos tanto calor Q, a través del gas comprimido,
como el transmitido por conducción térmica en el útil de moldeo.
La temperatura del gas suministrado puede estar
en el margen de 10-30ºC, más preferiblemente de
20-25ºC y, del modo más preferible, la temperatura
es la temperatura ambiente.
En otra realización, en la que el enfriamiento
debe realizarse bastante lentamente, la temperatura del gas
suministrado está comprendida entre 30-80ºC, más
preferiblemente entre 40-70ºC y, del modo más
preferible, entre 50-60ºC. Dentro de estos márgenes
de temperatura, el útil de moldeo es mantenido, típicamente, a la
temperatura usual de moldeo asistido por gas, con el fin de permitir
que el polímero sea suficientemente fluido, para que se obtengan
piezas con superficies uniformes, sin ondas ni similares. Además,
pueden reducirse los riesgos de atascamiento de las boquillas.
En otra realización, en la que la velocidad de
flujo debe ser baja (por ejemplo, con el fin de evitar los problemas
de atascamiento), el gas suministrado puede ser enfriado hasta una
temperatura inferior a la temperatura ambiente, por ejemplo, hasta
una temperatura muy baja por medio de nitrógeno líquido. A este
respecto, puede conseguirse la misma transmisión de calor utilizando
una velocidad de flujo mucho menor. Es posible, asimismo, elegir
otro gas, por ejemplo, helio, con distintas propiedades de
conducción térmica.
La presión del fluido comprimido ha de
controlarse con precisión durante el moldeo. Una presión típica está
comprendida en el margen de 50-200 bar.
Además, el útil de moldeo puede comprender
aberturas adicionales en él para el suministro y/o la retirada
adicionales de gas comprimido. Es posible imaginar un número
arbitrario de aberturas, que sirvan como entradas y/o salidas para
el gas que circula a su través, particularmente para la fabricación
de productos más complicados.
La Fig. 9 muestra esquemáticamente un ejemplo de
acuerdo con el invento para regular el enfriamiento del producto
moldeado. Un sistema de tubos a base de válvulas, que comprende
válvulas 29-32 y tubos 33-36, puede
conectarse a un sistema de flujo de gas controlable (no
representado) a través de interruptores 37, 38. Se suministra gas
comprimido en 37 y se retira en 38, en forma regulada, de tal modo
que se consiga un flujo uniforme de gas comprimido en el sistema de
tubos y una presión sustancialmente constante en la cavidad 21 del
molde.
Las alteraciones antes descritas de la dirección
de flujo a través de la cavidad 21 del molde pueden conseguirse
abriendo y cerrando las válvulas 29-32 de la
siguiente forma. Primero, se mantienen cerradas las válvulas 29 y
30, mientras se mantienen abiertas las válvulas 31 y 32. El gas
comprimido que entra en 37 es forzado por el tubo 33 a través de la
boquilla 22, la cavidad 28 de la cavidad 21 del molde y sale por la
boquilla 24, pasa por el tubo 34 y, finalmente, sale del sistema en
38. De esta manera, abriendo simultáneamente las válvulas 29 y 30 y
cerrando las válvulas 31 y 32, se altera la dirección del flujo en
la cavidad 21 del molde. El gas, en este caso, circula en 37 por el
tubo 35 y la boquilla 24, la cavidad 28 de la cavidad 21 del molde y
sale por la boquilla 22, pasa por el tubo 36 y sale en 38. Abriendo
las válvulas 31 y 32 de forma sincronizada con el cierre de las
válvulas 29 y 30, se altera de nuevo la dirección del flujo. Este
procedimiento puede repetirse un número adecuado de veces.
De acuerdo con el presente invento, se consigue
una técnica que incrementa el llenado con polímero de la cavidad del
molde, con el fin de aumentar la calidad de la pieza moldeada, a la
vez que puede acortarse del modo más considerable el tiempo del
ciclo.
En resumen, la técnica incluye el uso de gas
comprimido en el moldeo, asistido por gas, para conseguir la puesta
a presión usual, interiormente, del polímero inyectado en una
cavidad de molde y, además, como medio de transporte con el fin de
disipar cantidades considerables de calor desde la cavidad del
molde.
El presente invento, así ilustrado, resuelve los
problemas asociados con la técnica anterior. Ciertamente, no está
limitado a las realizaciones descritas en lo que antecede e
ilustradas en los dibujos, sino que puede modificarse dentro del
alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (23)
1. Un método, en la fabricación de una pieza
moldeada en un procedimiento de moldeo asistido por gas, en el
que
- se inyecta (11) polímero fundido (23) en una
cavidad (21) de molde de un útil de moldeo;
- se suministra (12) fluido comprimido (25) a la
cavidad del molde a través de, al menos, una primera abertura (22)
con el fin de formar (13) una cavidad (26) en el polímero, y forzar
(13) al polímero hacia las paredes internas de la cavidad del
molde;
- después, se suministra (14) fluido comprimido
(27) a la cavidad del molde a través de, al menos, una segunda
abertura (24) situada lejos de dicha primera abertura para formar
(15) un paso (28) a través del polímero, hasta dicha cavidad
(26);
- se enfría (16) y se solidifica el polímero;
- se retira (17) fluido comprimido de la cavidad
del molde; y
- se abre (18) la cavidad del molde para retirar
la pieza moldeada,
caracterizado porque, mientras se enfría y
se solidifica el polímero, se hacer circular fluido comprimido a
través de la cavidad (26) suministrándose (16) fluido comprimido a
la cavidad del molde a través de, al menos, una de dichas aberturas
(22, 24) y retirándose (16) simultáneamente de la cavidad del molde
a través de, al menos, otra de dichas aberturas (24, 22), en
cantidades sustancialmente iguales, en el que
- la presión se mantiene sustancialmente
constante en dicha cavidad del molde; y
- la cantidad suministrada se encuentra a una
temperatura inferior que la cantidad retirada, de tal manera que se
transmita calor (Q) desde la cavidad del molde por medio del fluido
que se hace circular, y se aceleren el enfriamiento y la
solidificación.
2. El método como el reivindicado en la
reivindicación 1, en el que cantidades sustancialmente iguales de
fluido comprimido son, simultáneamente, suministradas (16) a la
cavidad del molde a través de, al menos, dicha otra de las citadas
aberturas (22, 24) y retiradas(16) de la cavidad del molde a
través de, al menos, dicha primera de las citadas aberturas (24,
22), mientras el polímero se está enfriando (16) y solidificando, en
el que
- la presión se mantiene sustancialmente
constante en dicha cavidad del molde; y
- la cantidad suministrada se encuentra a una
temperatura inferior a la de la cantidad retirada de tal manera que
se transmita calor (Q) desde la cavidad del molde mediante el flujo
de fluido originado, dirigido en oposición, por lo que se consigue
un enfriamiento acelerado y más uniforme.
3. El método como se ha reivindicado en la
reivindicación 1 o en la reivindicación 2, en el que las cantidades
suministrada y retirada se seleccionan para ser suministrada y
retirada a través de dichas aberturas, de tal forma que el flujo de
fluido originado esté dispuesto para circular repetida y
alternativamente en direcciones opuestas.
4. El método como se ha reivindicado en la
reivindicación 3, en el que la dirección de flujo del fluido se
altera 2-6 veces.
5. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la
cantidad de fluido comprimido suministrada a la cavidad del molde y
la retirada de ella, se controlan regulando el flujo.
6. El método como se ha reivindicado en la
reivindicación 5, en el que la cantidad de fluido comprimido
suministrado a la cavidad del molde y la retirada de ella, están
dispuestas para fluir en un sistema de tubos a base de válvulas.
7. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que la
cantidad de fluido comprimido suministrado a la cavidad del molde y
la retirada de ella, la velocidad de suministro y de retirada, y la
temperatura de la cantidad suministrada, se seleccionan de tal
manera que se transmita al menos sustancialmente la misma cantidad
de calor (Q) desde la cavidad del molde a través del fluido
comprimido que la transmitida por conducción térmica en el útil de
moldeo.
8. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que la
temperatura de la cantidad de fluido suministrada se selecciona para
que esté en el margen de 10-30ºC, más
preferiblemente de 20-25ºC y, del modo más
preferible, a temperatura ambiente.
9. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que la
temperatura de la cantidad de fluido suministrada se selecciona para
que esté en el margen de 30-80ºC, más
preferiblemente de 40-70ºC y, del modo más
preferible, de 50-60ºC.
10. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que la
temperatura de la cantidad de fluido suministrada se selecciona para
que sea inferior a la temperatura ambiente y, de manera más
preferible, considerablemente inferior a la temperatura
ambiente.
11. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en el que
la temperatura del útil de moldeo se selecciona para que esté en el
margen de 30-80ºC, mas preferiblemente
40-70ºC y, del modo más preferible,
50-60ºC.
12. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que
la presión del fluido comprimido se selecciona para que esté en el
margen de 50-200 bar.
13. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en el que
el fluido comprimido se selecciona para que sea gas nitrógeno o una
mezcla de gases que contenga nitrógeno.
14. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en el que
dicho paso se forma con un área mínima de sección transversal que
sea mayor que, al menos, el área de la sección transversal de las
aberturas primera y segunda.
15. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en el que
dicho paso se forma con un área mínima de sección transversal que
pueda conseguirse repetidamente.
16. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-15, en el que
el polímero fundido (23) se inyecta (11) en la cavidad (21) del
molde a través de dicha primera abertura (22).
17. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-15, en el que
el polímero fundido (23) se inyecta (11) en la cavidad (21) del
molde a través de una abertura separada de inyección de polímero
situada lejos de dichas aberturas primera y segunda (22, 24).
18. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-17, en el que
la primera y la segunda aberturas se seleccionan para que estén
situadas en extremos sustancialmente diferentes de la cavidad de
moldeo.
19. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-18, en el que
está prevista al menos una tercera abertura para el suministro y la
retirada de fluido comprimido.
20. El método como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1-19, en el que
el fluido comprimido de la cavidad de molde es retirado (17) a
través de alguna de dichas aberturas.
21. Un sistema de moldeo para la fabricación de
una pieza moldeada en un procedimiento de moldeo asistido por gas,
comprendiendo el sistema
- una cavidad (21) de molde que define la pieza a
moldear;
- una abertura de inyección de polímero en dicha
cavidad de molde, a través de la cual puede inyectarse un polímero
fundido (23);
- una primera abertura (22) de inyección de gas
en dicha cavidad de molde, a través de la cual puede suministrarse
fluido comprimido (25) para formar una cavidad en el polímero y
forzar al polímero fundido e inyectado hacia las paredes internas de
la cavidad del molde;
- una segunda abertura (24) de inyección de gas
situada lejos de dicha primera abertura de inyección de gas, a
través de cuya segunda abertura de inyección de gas puede ser
suministrado fluido comprimido (27) para formar un paso (28) a
través del polímero, hacia dicha cavidad; y
- medios para enfriar y solidificar el polímero
fundido,
caracterizado por
- un sistema de tubos (29-36) a
base de válvulas conectado a dichas aberturas (22,24); y
- medios para suministrar a la cavidad del molde
por al menos una de dichas aberturas (22, 24) y, simultáneamente,
retirar (16) de la cavidad del molde por otra de dichas aberturas
(24, 22) a través de dicho sistema de tubos, cantidades
sustancialmente iguales de fluido comprimido, mientras el polímero
se está enfriando y solidificando, por lo que la presión se mantiene
sustancialmente constante en dicha cavidad del molde; y la cantidad
suministrada tiene una temperatura inferior a la de la cantidad
retirada, de tal forma que se transmite calor (Q) desde la cavidad
del molde mediante el flujo de fluido originado y se aceleran el
enfriamiento y la solidificación.
22. El sistema como se ha reivindicado en la
reivindicación 21, en el que dicho sistema está dispuesto de tal
forma que cantidades sustancialmente iguales de fluido comprimido se
suministran (16) a la cavidad del molde a través de dicha otra de
las citadas aberturas (22, 24) y, simultáneamente, se retiran (16)
de la cavidad del molde a través de dicha primera de las citadas
aberturas (24, 22) por dicho sistema de tubos, mientras el polímero
se está enfriando (16), por lo que la presión se mantiene
sustancialmente constante en dicha cavidad del molde, y la cantidad
suministrada tiene una temperatura inferior a la de la cantidad
retirada, de tal modo que se transmite calor (Q) desde la cavidad
del molde mediante el flujo de fluido originado, dirigido en
oposición, por lo que se consiguen un enfriamiento y una
solidificación acelerados y más uniformes.
23. El sistema como se ha reivindicado en las
reivindicaciones 21 ó 22, en el que dicho sistema está dispuesto
para el suministro y la retirada de fluido comprimido a través de
dichas aberturas, de tal modo que el flujo de fluido originado está
dispuesto para circular repetida y alternativamente en direcciones
opuestas.
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| CN101746012B (zh) * | 2010-01-26 | 2012-10-10 | 华尔达（厦门）塑胶有限公司 | 出水装置水道的制作工艺 |
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| CN106166831A (zh) * | 2015-08-10 | 2016-11-30 | 青岛海尔特种电冰柜有限公司 | 玻璃门的制造方法及玻璃门 |
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