ES2225760T3

ES2225760T3 - Procedimiento de fabricacion de ensamblajes de piezas de materia plas tica.

Info

Publication number: ES2225760T3
Application number: ES02706896T
Authority: ES
Inventors: Michel Bosshardt; Bertrand Gruau
Original assignee: Cebal SAS
Current assignee: Albea Tubes France SAS
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2022-02-25
Also published as: FR2821288B1; ATE271963T1; CZ20032303A3; CN1265951C; US20040061256A1; DE60200836D1; FR2821288A1; EP1365903B1; AR032854A1; JP2004520973A; EP1365903A1; RU2288096C2; DE60200836T2; WO2002068171A1; PL369224A1; CN1491154A; MXPA03006639A; US7022277B2; BR0207591A

Abstract

Procedimiento de fabricación de objetos o de partes de objetos constituidas por un ensamblaje que comprende por lo menos dos piezas de materias plásticas (10 y 5; 10¿ y 5¿), móviles una con respecto a la otra con por lo menos un grado de libertad y cuyas superficies respectivas se adaptan, por lo menos parcialmente, a formas complementarias de suerte que se sitúen en por lo menos una configuración geométrica en la que se unen entre sí en una superficie común (11, 11¿) por un contacto íntimo y sin juego, que comprende las siguientes etapas: a) moldeo de una primera pieza (l0, l0¿) de una o varias materias plásticas por una inyección o compresión que resulta del acercamiento de una primera herramienta (40) y de una segunda herramienta (51) cuya cavidad comprende la susodicha superficie común (11, 11¿), las cavidades reunidas de ambas herramientas delimitan, al final del acercamiento, el volumen de la susodicha primera pieza; b) alejamiento de la susodicha segunda herramienta, la primera pieza(10, 10¿) queda unida a la susodicha primera herramienta (40) que desempeña después la función de una herramienta de apoyo (60); c) realización de una pieza en bruto (210) constituida por una cantidad determinada de una o varias materias termoplásticas, la o las materias plásticas que ocupan la periferia de la pieza en bruto no son mezclables con la o las materias plásticas que ocupan la periferia de la primera pieza, la susodicha pieza en bruto está a una temperatura superior a la temperatura de ablandamiento de la o de las materias termoplásticas que la constituyen; d) aplicación de la susodicha pieza en bruto en la superficie del conjunto (110) de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo (60) o en la cavidad de una tercera herramienta de moldeo (55); e) colocación de la susodicha tercera herramienta de moldeo (55) frente al conjunto (110) de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo, la susodicha tercera herramienta tiene una cavidad que, cuando entra en contacto con el susodicho conjunto de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo, delimita con la susodicha superficie de la primera pieza, y eventualmente una parte de la cavidad de la herramienta de apoyo, el volumen de la segunda pieza; f) acercamiento de los susodichos conjunto (110) de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo y tercera herramienta (55), hasta que entren en contacto entre sí, el susodicho acercamiento se traduce en la compresión de la pieza en bruto (210) hasta la obtención de la forma deseada de la segunda pieza; alejamiento de la herramienta de apoyo (60) y de la tercera herramienta (55) y extracción del conjunto (300) de las dos piezas así formadas.

Description

Procedimiento de fabricación de ensamblajes de piezas de materia plástica 2.

Ámbito técnico

La invención se refiere a un procedimiento que permite fabricar a un ritmo acelerado ensamblajes constituidos por al menos dos piezas de materia plástica móviles una con respecto a la otra y que presentan superficies de contacto de formas complementarias de suerte que se sitúen en por lo menos una configuración geométrica en la que se unen entre sí en una superficie común por un contacto íntimo y sin juego.

Situación de la técnica

Tales ensamblajes se encuentran en una gran cantidad de objetos, por ejemplo objetos que comprenden dos piezas momentáneamente unidas mediante un roscado o bloqueo, tales como tubos flexibles provistos de su tapón o, más generalmente, cabezas de recipientes provistas de su cápsula de taponado, u objetos que tienen elementos en rotación relativa uno con respecto al otro, tales como rótulas de articulación, bisagras, tapas o partes superiores giratorias perforadas, o también elementos correderos, tales como pistones de jeringuillas, cajones para cajas de maquillaje o cierres de cremallera.

Las piezas de algunos de estos ensamblajes, particularmente los que no se refieren a las rótulas o bisagras, suelen fabricarse por separado y ensamblarse después. Las operaciones de fabricación por separado de las piezas necesitan máquinas específicas para su conformación y después su transferencia hacia la instalación de ensamblaje. Desde hace mucho tiempo, se procura mejorar el precio de coste y el ritmo de producción de tales ensamblajes, tratando de conformar las piezas en un mismo ciclo de fabricación sin tener que ensamblarlas.

Con DE 19 41 479, EP 0 073 356, US 3 281 295, WO 91 01213, JP 61 047223, ya se conocen diversos procedimientos de fabricación que consisten en realizar una primera pieza con ayuda de un molde formado de por lo menos dos partes, en sacar la segunda parte del molde conservando la pieza unida a la primera parte del molde y en sobremoldear por inyección la segunda pieza. Así, se inyecta una segunda materia plástica en un volumen delimitado, por una parte, por la cavidad de un nuevo molde que viene a apoyarse contra la primera pieza todavía unida a la primera parte del primer molde, por otra parte, por una parte de la superficie de la primera pieza utilizada como molde. La materia plástica de la segunda pieza tenía obligatoriamente un punto de fusión inferior al de la primera pieza. La solicitud WO 97/46362 de la solicitante ha propuesto un procedimiento de la misma categoría pero que aprovechaba algunas especificidades geométricas de las piezas que se tenían que realizar, gracias a las que ya no se imponía tal tensión sobre la materia plástica.

Con FR 2 451. 867, ya se conoce un procedimiento de fabricación de un tubo flexible que comprende un gollete que rodea un orificio de distribución y provisto de un tapón, caracterizado porque se utiliza un tubo flexible cuya superficie exterior está cubierta de una lámina metálica y en el que se encaja el susodicho tubo flexible en un punzón que sirve de apoyo y tapa el orificio de distribución, se coloca una matriz hembra frente al susodicho gollete que desempeña la función de matriz macho, se introduce resina plástica fundida en la matriz hembra y se comprime la susodicha resina fundida en la cavidad constituida por la matriz hembra y el gollete.

Problema planteado

Los procedimientos anteriormente descritos requieren, excepto el último, el sobremoldeo de la segunda pieza del ensamblaje por inyección. Esto impone una selección bastante limitada para la segunda materia plástica: ésta debe tener un índice de fusión bastante elevado como para poder llenar en condiciones satisfactorias la cavidad incluida entre el segundo molde y la parte de superficie de la primera pieza que sirve de molde. Se conoce bien el hecho de que a un índice de fusión elevado se asocian características mecánicas bastante bajas (características instantáneas y resistencia a la fatiga) y sobre todo una sensibilidad a la formación de fisuras bastante elevada.

El último procedimiento del arte anterior descrito en la presente solicitud es un procedimiento de moldeo por compresión pero necesita el uso de un tubo flexible cuya superficie exterior esté cubierta de una lámina metálica.

Entonces, la solicitante ha procurado poner a punto un procedimiento de conformación de tales ensamblajes que permita tener las dos piezas totalmente de materia(s) plástica(s) y ampliar el abanico de las posibilidades de selección de las materias plásticas de la segunda pieza.

Objeto de la invención

El objeto según la invención es un procedimiento de fabricación de objetos o de partes de objetos constituidas por un ensamblaje que comprende por lo menos dos piezas de materias plásticas, móviles una con respecto a la otra, con por lo menos un grado de libertad y cuyas superficies respectivas se adaptan, por lo menos parcialmente, a formas complementarias de suerte que se sitúen en por lo menos una configuración geométrica en la que se unen entre sí en una superficie común por un contacto íntimo y sin juego, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

a): moldeo de una primera pieza de una o varias materias plásticas por una inyección o compresión que resulta del acercamiento de una primera herramienta y de una segunda herramienta cuya cavidad comprende la susodicha superficie común, las cavidades reunidas de ambas herramientas delimitan, al final del acercamiento, el volumen de la susodicha primera pieza;

b): alejamiento de la susodicha segunda herramienta, la primera pieza queda unida a la susodicha primera herramienta que desempeña después la función de una herramienta de apoyo;

c): realización de una pieza en bruto constituida por una cantidad determinada de una o varias materias termoplásticas no mezclables con la susodicha o las susodichas materias plásticas de la primera pieza, la susodicha pieza en bruto se eleva a una temperatura superior a la temperatura de ablandamiento de la susodicha o de las susodichas materias termoplásticas que la constituyen;

d): aplicación de la susodicha pieza en bruto en la superficie del conjunto de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo o en la cavidad de una tercera herramienta de moldeo;

e): colocación de la susodicha tercera herramienta frente al conjunto de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo, la susodicha tercera herramienta tiene una cavidad que, cuando entra en contacto con el susodicho conjunto de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo, delimita con la superficie de la primera pieza, y eventualmente una parte de la cavidad de la herramienta de apoyo, el volumen de la segunda pieza;

f): acercamiento de los susodichos conjunto de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo y tercera herramienta, hasta que entren en contacto entre sí, el susodicho acercamiento se traduce en la compresión de la pieza en bruto hasta la obtención de la forma deseada de la segunda pieza;

g): alejamiento de la herramienta de apoyo y de la tercera herramienta y extracción del conjunto de las dos piezas así formadas.

La etapa a) corresponde a un procedimiento de conformación clásica, tal como el moldeo por inyección o coinyección de una o varias materias termoplásticas o el moldeo por compresión de una materia termoplástica o termoendurecible. Uno como el otro de estos procedimientos precisa el acercamiento de las primera y segunda herramientas, sea previamente a la inyección, sea durante la compresión.

Después de la conformación, la segunda herramienta se aleja y la primera pieza sea se extrae del conjunto sea se mantiene en su lugar en la primera herramienta.

Si la primera pieza se extrae del conjunto de las primera y segunda herramientas, para seguir etapas intermedias que no entran en el marco de la presente invención, se vuelve a introducir después en una herramienta de apoyo que presenta una superficie de contacto con la primera pieza mecánicamente equivalente a la que ha existido entre la primera herramienta y la primera pieza. Se coloca en la herramienta de apoyo de suerte que presente siempre la susodicha superficie común hacia el exterior para que esta última pueda desempeñar la función de una parte de cavidad de molde para la segunda pieza. La superficie de contacto se llama mecánicamente equivalente a la que ha existido con la primera herramienta en el sentido de que se trata de una superficie aparente con una extensión semejante, de suerte que el apoyo mecánico garantizado por la herramienta de apoyo sea idéntico al que podía haberse garantizado por la primera herramienta. No se trata necesariamente pues de una verdadera superficie idéntica en la medida en que la rugosidad y las microasperidades sólo desempeñan una función mínima en las condiciones de apoyo.

Si la primera pieza se mantiene en su lugar en la primera herramienta, esta última se refrigera eventualmente para acelerar la refrigeración de la primera pieza y, para la continuación del procedimiento, desempeña una función de herramienta de apoyo. En lo que se refiere a la continuación de la descripción de las etapas del procedimiento según la invención, los términos "primera herramienta" o "herramienta de apoyo" son sinónimos.

La primera pieza se coloca pues en su herramienta de apoyo, está destinada a servir parcialmente de matriz para la formación de la segunda pieza. La herramienta de apoyo también puede comprender una parte que sirve de cavidad para formar una parte de la segunda pieza situada fuera de la superficie común. En el caso en el que la herramienta de apoyo es la primera herramienta, esta parte de cavidad debe obturarse durante la conformación de la primera pieza. Por ejemplo, se puede efectuar un moldeo por inyección de la primera pieza gracias a la obturación de la susodicha parte de cavidad de la primera herramienta con la segunda herramienta.

Por otra parte, se realiza una pieza en bruto de la segunda pieza constituida por una cantidad determinada de una o varias materias termoplásticas no mezclables con la o las materias plásticas de la primera pieza. Basta con que la o las materias plásticas situadas en la periferia de la pieza en bruto no sean mezclables con la o las materias plásticas situadas en la periferia de la primera pieza. Se predetermina la cantidad de materia(s) plástica(s) porque la pieza en bruto debe tener sensiblemente el volumen de la segunda pieza. Por ejemplo, puede obtenerse por extrusión o coextrusión, este procedimiento permite controlar de forma satisfactoria la cantidad de materia que constituye la pieza en bruto.

Preferentemente, la periferia de la primera pieza es de una primera materia plástica y la periferia de la pieza en bruto es de una segunda materia plástica, no mezclable con la primera materia plástica. Los pares de materiales destinados a entrar en contacto entre sí y recomendados según la invención son termoplásticos no mezclables entre sí. Preferentemente, elegiremos pares polipropileno - polietileno, poliéster - polietileno, poliéster - polipropileno, poliamida - polipropileno, poliamida - polietileno.

En otra modalidad de la invención, la pieza en bruto se obtiene por coextrusión de varias materias plásticas, la segunda materia plástica envuelve una materia plástica que tiene propiedades de barrera mejoradas, tal como un copolímero (etileno - alcohol vinílico) EVOH, o un poliamida.

Una de las materias plásticas obtenida por extrusión puede comprender una carga típicamente constituida por partículas de carbonato de calcio, por mica o también por nanopartículas de arcillas tales como la montmorilonita.

Se aplica la susodicha pieza en bruto en la superficie del conjunto de la primera pieza y de la herramienta de apoyo que hace las veces de cavidad de moldeo o en la cavidad de una tercera herramienta de moldeo. Preferentemente, por razones de volumen, esta aplicación se efectúa antes de que llegue la tercera herramienta frente al conjunto de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo. La selección del punto de aplicación depende del dispositivo de puesta por obra elegido. Por ejemplo, si se decide realizar la pieza en bruto por (co)extrusión, es preferible desplazar el conjunto de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo hacia la extrusora. Entonces, se puede utilizar un sistema de toma que viene a sacar una nuez de materia(s) plástica(s) (co)extruida con una masa determinada a la salida del orificio y que viene a aplicarla por gravedad en la herramienta inferior (en nuestro ejemplo, conjunto de la primera pieza y de la herramienta de apoyo).

Se lleva la tercera herramienta frente al conjunto de la primera pieza y de la primera herramienta. Por supuesto, se trata de un movimiento relativo: según el dispositivo de puesta por obra elegido, se desplaza sea las segunda y tercera herramientas, sea el conjunto de la primera herramienta y de la primera pieza. Esta tercera herramienta presenta una cavidad que, cuando entra en contacto con el conjunto de la primera herramienta y de la primera pieza, delimita con la susodicha superficie de la primera pieza el volumen de la segunda pieza. Eventualmente, una parte de la cavidad prevista en la primera herramienta y que había sido obturada por la segunda herramienta durante la conformación de la primera pieza también puede servir para delimitar el volumen de la segunda pieza. El acercamiento de la herramienta y del conjunto de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo se traduce en una compresión de la pieza en bruto encerrada en el entrehierro incluido entre la cavidad de la tercera herramienta y la superficie del conjunto de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo que hace las veces de cavidad complementaria y comprende la superficie
común.

La pieza en bruto se comprime hasta obtención de la forma deseada de la segunda pieza. Después, se aleja la herramienta de apoyo y la tercera herramienta. El conjunto de las dos piezas así formadas puede extraerse directamente o seguir unido a una de las herramientas durante su refrigeración.

El ensamblaje obtenido está en la configuración geométrica anteriormente descrita en la que las susodichas piezas se unen entre sí en una superficie común por un contacto íntimo y sin juego. Con esta superficie común es que la primera pieza hace las veces de matriz parcial. La susodicha superficie común puede comprender relieves más o menos marcados. El término "contacto íntimo y sin juego" no implica una unión continua a nivel de las microasperidades, pero define una calidad de contacto que no podría obtenerse a no ser en condiciones económicamente poco satisfactorias, al menos mejor que la que se obtendría mediante un mecanizado separado y minucioso de las piezas que han de ponerse en contacto. La ausencia de juego puede evaluarse gracias a una distancia que separa las dos superficies que no sobrepasa un promedio de 10 \mum.

Una vez extraído el ensamblaje, las piezas están destinadas a separarse preferentemente por el propio usuario final: en este caso, es preciso que esta separación se efectúe en condiciones aceptables, que el esfuerzo que ha de ser realizado no sea demasiado fuerte ni demasiado débil y sin desprendimiento o creación intempestiva de relieves irregulares y aleatorios en la superficie común de contacto, ésta debe ser a menudo una superficie de contacto temporal estanco.

La última fase de desmoldeo de la segunda pieza consiste en un desplazamiento relativo de una pieza o de una parte de una pieza con respecto a la otra: basta con desplazar cada una de las partes de pieza que se sitúa cerca de la superficie común de contacto. Preferentemente, este desplazamiento se efectúa después de la estabilización térmica y dimensional completa, lo ideal siendo incluirlo en una operación habitualmente ejecutada por el usuario final. No obstante, no tiene que precisar ningún esfuerzo suplementario por parte del usuario final.

Preferentemente, se deja enfriar el conjunto así formado y se espera la estabilización completa de las dos materias plásticas antes de desplazar una pieza relativamente a la otra. De cierta forma, este desplazamiento constituye la última fase de desmoldeo de la segunda pieza. Puesto que la segunda pieza se obtiene por compresión de una pieza en bruto sometida a una temperatura relativamente baja, la estabilización completa del conjunto es bastante rápida. Esto no impide efectuar operaciones de fabricación complementarias con el conjunto de estas dos piezas, mantenidas unidas durante este período de refrigeración.

Así, si los ensamblajes son tubos flexibles provistos de su cápsula, se pueden llenar con el producto que están destinados a contener. La cabeza de tubo provista de su cápsula con ayuda de este procedimiento se suelda en una falda flexible y después se le da la vuelta para que reciba el susodicho producto sin que sea necesario esperar la estabilización completa de las materias plásticas. El usuario final es el que efectuará la última fase de desmoldeo de la cápsula al realizar el desenroscado destinado a abrir el tubo por primera vez.

Una variante del procedimiento específico anterior consiste en realizar el tubo constituido por una falda flexible cilíndrica y una cabeza, la cabeza se moldea como primera pieza, por inyección o compresión de materia(s) plástica(s)
que vienen a soldarse en el extremo de la falda del tubo por soldadura autógena durante el moldeo.

Otra variante consiste en moldear un tapón como primera pieza, en colocarlo en el interior de una matriz que hace las veces de herramienta de apoyo y en colocar, frente a este ensamblaje, un punzón equipado de una falda cuyo extremo sobresale ligeramente del hombro del punzón. El punzón tiene una forma tal como para que cuando entra en contacto con la matriz provista del tapón, la superficie de su extremo y la de la cavidad de la matriz provista del tapón delimitan el volumen de la cabeza de tubo que ha de ser realizada. El extremo que sobresale de la falda resulta encerrado en este volumen. Se coloca una pieza en bruto en el entrehierro incluido entre el punzón provisto de su falda y la matriz provista del tapón y se acerca el punzón de la matriz hasta que entren en contacto entre sí. La cabeza se obtiene así por compresión por moldeo y se suelda de forma autógena en la falda durante el susodicho moldeo.

La estabilización completa de las materias plásticas no mezclables puede provocar, debido a las dilataciones diferenciales por ejemplo, un aumento del par de desenroscado. Para paliar esta dificultad, dos soluciones combinables han sido adoptadas con éxito: se juega sea sobre los materiales constitutivos, sea sobre la geometría de las superficies, particularmente de los detalles que poseen. Muchas veces, las superficies de contacto complementarias están provistas de medios de unión temporal de las dos piezas, tales como roscas, y es posible jugar sobre su forma: juiciosamente diseñadas, estas roscas pueden participar eficazmente del desmoldeo final de la segunda pieza por separación de las dos superficies. Son roscas rápidas, múltiples, cónicas y poco profundas. Pueden tener una pequeña longitud y no extenderse en la totalidad de la superficie común de contacto. Tales medios constituyen asperidades previstas en la superficie común y su geometría debe diseñarse de suerte que se sometan a una deformación mínima durante la compresión. Se detallará su geometría en los ejemplos que vienen a continuación.

Por lo general y de forma asombrosa, el sobremoldeo por compresión tolera mejor la presencia de relieves o de asperidades en la superficie común que el sobremoldeo por inyección. En efecto, se podía pensar que debido a la temperatura de trabajo que por término medio es más baja, los esfuerzos puestos por obra durante la compresión son más elevados, lo que hubiera debido traducirse en una mayor deformación de las asperidades previstas en la superficie común, provocadas por el flujo de la segunda materia plástica. Ahora bien, no fue el caso, por lo menos para las geometrías probadas y descritas a continuación.

En efecto, ha sido observado que asperidades, realizadas en la superficie de la primera pieza que corresponde a la superficie común, relativamente alargadas (relación altura/base que puede alcanzar 1) y que poseen ángulos bastante vivos (redondeados con un radio de unos 2/10 mm), conservaban perfectamente su geometría y sus ángulos vivos después de la compresión de la segunda pieza. Esto se debe, sin duda, al hecho de que estas asperidades están a una temperatura inferior y tienden a deformarse menos que la parte central de la pieza en bruto durante la compresión, y sobre todo al hecho de que el entrehierro que existe entre la susodicha superficie común y la tercera herramienta es, del principio de la compresión hasta el último momento en el que las herramientas entran en contacto, mucho más amplio que el entrehierro encontrado por la materia plástica cuando ésta se inyecta. Esto se traduce en cortes mucho menos intensos que con una inyección y es probablemente la razón por la que las asperidades quedan relativamente protegidas durante la compresión.

Tal comportamiento es particularmente ventajoso cuando se tiene que realizar por sobremoldeo una segunda pieza fina, que tenga un espesor típicamente inferior a 2 mm. Por consiguiente, esto se aplica bien a los tubos flexibles provistos de su tapón para los que la segunda pieza moldeada puede ser sea el tapón, sea la cabeza de tubo. Otra buena razón de la buena resistencia mecánica de la superficie de la primera pieza también se debe al hecho de que la susodicha primera pieza también es fina (espesor inferior a 2 mm) y que dispone pues de un apoyo mecánico eficaz.

En el caso en el que las superficies que se apoyan en la superficie común no puedan llevar roscas, o también cuando estas roscas deban corresponder a normas precisas, es posible jugar sobre una o/y otra de las materias plásticas incorporándoles agentes deslizantes, tales como estearato de zinc.

Con el fin de disminuir el esfuerzo de separación de las dos piezas, también se puede jugar sobre la influencia de la proporción de cargas, (mica, carbonato de calcio, caolín, hidróxido de aluminio, etc.) de una materia plástica sobre su encogimiento: por lo general, más se cambia una materia plástica, menos tiende al encogimiento. Éste puede variar pues de unos % (ausencia de carga) a 0%. Si se tiene la posibilidad de hacer variar estas proporciones, es posible pues sea aumentar el encogimiento (caso en el que la segunda pieza sobremoldeada presenta una superficie convexa en la superficie común), sea disminuir el encogimiento (caso en el que la segunda pieza sobremoldeada presenta una superficie cóncava en la superficie común).

En lo que se refiere a los ensamblajes gollete - cápsula, se recomienda poco el uso de estearato de zinc en los campos farmacéutico, parafarmacéutico o cosmético. En este caso, se puede diseñar un sistema gollete - cápsula desprovisto de rosca, dando a las superficies de contacto del gollete y de la cápsula formas cilíndricas pero con una sección ortogonal elíptica, la relación del pequeño eje respecto al gran eje tiene que seguir siendo superior a un valor crítico. En efecto, por debajo de este valor, no se podría evitar una deformación plástica irreversible de las superficies. En el caso de tapones de polipropileno moldeados en golletes de polietileno, estos tapones tienen un diámetro medio incluido entre 15 y 45 mm y un espesor de falda incluido entre 0,5 y 2 milímetros, la relación del pequeño eje respecto al gran eje tiene que seguir siendo superior a 0,9.

Este mismo principio puede generalizarse a otras geometrías que las de los pares gollete - cápsula: cuando el desplazamiento relativo de una pieza con respecto a la otra admite un eje de rotación y que este eje coincide con un eje de simetría de la superficie común de contacto, es posible arreglárselas, cuando esta rotación no cumple un papel funcional específico y permanente del ensamblaje (caso de bisagras o de rótulas), para evitar que este eje sea un eje de simetría axial: así, la rotación provoca inevitablemente una deformación elástica global de estas piezas y esta deformación de conjunto contribuye a la separación de las dos superficies.

Las posibilidades de realización son múltiples, en la mayoría de los casos, la selección de los materiales de las dos piezas y/o de la geometría de su superficie común de contacto, permite poder desmoldear la segunda pieza con respecto a la primera. Este procedimiento permite obtener una estanqueidad notable, hasta ahora no encontrada con piezas fabricadas a un ritmo acelerado.

Una vez separada, la segunda pieza está destinada a ensamblarse de nuevo con la primera pieza, quedando móvil respecto a ésta pero con la posibilidad de resultar mantenida en una posición en la que su contacto viene a apoyarse en la susodicha superficie común.

Otras características y ventajas aparecerán en la descripción de los dispositivos específicos de la invención dados a continuación a título de ejemplos no limitativos.

La figura 1 representa, en corte axial, una cabeza de tubo provista de un tapón sobremoldeado por compresión, no provista de medios de roscado.

La figura 2 representa, en corte axial, una cabeza de tubo provista de un tapón sobremoldeado por compresión y provisto de una rosca de roscado, esta última sólo ocupa la base del gollete.

Las figuras 3.1, 3.2 y 3.3 ilustran, gracias a cortes axiales, las etapas del procedimiento de fabricación según la Invención empleado para la realización de la cabeza de tubo de la figura 2, con la rosca de roscado no representada.

Las figuras 4.1 y 4.2 ilustran, gracias a cortes axiales, las etapas de otra variante del procedimiento de fabricación según la invención.

Ejemplos

Los ejemplos ilustran algunas variantes que se refieren a la realización de tubos flexibles provistos de su tapón. De forma más general, pueden referirse a la realización de cualquier cabeza de materia plástica adaptable a un recipiente de forma y de materia cualquiera, provista de un orificio de distribución rodeado por un gollete y tapado con una cápsula. En todo el presente texto, los términos "tapón", más bien reservado a los tubos flexibles, y "cápsula", más bien reservado a los recipientes, son sinónimos.

La cápsula y la cabeza suelen fabricarse por separado. Tarde o temprano, es preciso unir la cápsula a la cabeza, por lo menos para proteger el producto contenido en el recipiente e impedir que éste salga. Esta unión se efectúa la primera vez en las condiciones industriales de fabricación del recipiente o de llenado con el producto. El taponado que resulta debe mantenerse hermético antes de la primera utilización. Después, los mismos medios de unión deben servir varias veces a lo largo de a utilización del producto.

En el caso de los tubos flexibles fabricados en gran serie y a un ritmo acelerado, tales como aquellos destinados a contener y distribuir pasta dentífrica, el tapón se rosca en la cabeza al final de la cadena de fabricación, mediante máquinas automáticas complejas. Estas máquinas llevan, según un ritmo de varias centenas por minuto, un tapón delante de cada cabeza, este último tiene que estar provisto de una rosca perfectamente adaptada a la cabeza situada enfrente, y después, ponen en rotación y en traslación relativas la cabeza con respecto al tapón. Esta operación de roscado automático del tapón requiere la inversión en máquinas automáticas complejas e implica una preparación específica de las piezas, su control dimensional y su selección, para limitar la cantidad de desechos.

Para que la primera unión del tapón y de la cabeza resulte menos costosa, se procuró moldear pues directamente el tapón en el gollete que rodea el orificio de distribución. La geometría global de la superficie externa del gollete y de la superficie interna del tapón es cilíndrica o preferente y ligeramente troncocónica. Según las condiciones de uso y de garantía de cierre y de estanqueidad impuestas al tubo, el gollete está provisto o no de medios de unión temporal.

Varios pares tubos - tapones pueden obtenerse mediante la puesta por obra del procedimiento según la invención. Algunos vienen presentados en los 3 primeros ejemplos. El procedimiento viene ilustrado para la realización de tales tubos con dos posibles variantes. El detalle de las fases de la primera variante viene presentado en el ejemplo 3. El ejemplo 4 expone la otra variante.

Para todos los ejemplos dados a continuación y para los que el tapón o la cápsula se une al gollete por roscado, es posible adaptar los moldes destinados al sobremoldeo directo del tapón en el gollete, para realizar en la base un precinto de garantía de inviolabilidad.

Tal procedimiento también permite realizar las cabezas de tubos ilustradas en los ejemplos 4 a 8 (figuras 2b, 5a, 5b, 6a, 6, 7a y 7b) de la solicitud WO 97/46362.

Ejemplo 1 Tubo con tapón sobremoldeado directamente en el gollete, no provisto de medios de roscado (Figura 1)

En este primer ejemplo representado en la figura 1, el tubo 1 está provisto de una cabeza 10 constituida por un hombro 2 y un gollete 3 perforado en su vértice con un orificio de distribución 4. El gollete 3 no comprende ninguna asperidad y el tapón 5 se sobremoldea por compresión directamente en la superficie exterior del gollete 3. El contacto íntimo de las superficies del tapón 5 y del gollete 3 en la superficie común 11, obtenido gracias a un procedimiento según la invención, garantiza un mantenimiento perfectamente estanco del tapón 5 en el gollete 3 durante todo el tiempo de utilización del tubo.

En este ejemplo, el gollete y el tapón son troncocónicos con un semiángulo que tiene un vértice incluido entre 2º y 3º pero, para facilitar el desmoldeo final del tapón, también es posible darles una forma cilíndrica con una sección ortogonal elíptica, la relación pequeño eje/gran eje sigue siendo superior a 0, 9.

El simple contacto del gollete 3 y del tapón 5 en su superficie común 11 garantiza el mantenimiento del conjunto, por consiguiente el cierre del orificio en condiciones satisfactorias, pero, si se procura garantizar una mayor seguridad de cierre, basta con añadir a la base del gollete 3 un saliente 6. Durante el sobremoldeo por compresión, el ángulo superior de este saliente 6 fluye, de suerte que su pared vertical 7 se pone en ligera contra despulla. De forma complementaria, la cara interna del tapón va a comprender en su extremo 8 un relieve interno que, asociado a la susodicha pared en contra despulla del saliente 7, permite un bloqueo apenas perceptible del taponado al final de su introducción y obstaculiza la apertura intempestiva del tapón, incluso después de varias utilizaciones.

Tal tubo, muy simple, estético, es perfectamente adecuado para el envasado económico de muestras para las que se prevé un número limitado de destaponados y taponados.

Ejemplo 2 Cabeza de tubo con tapón sobremoldeado de una materia plástica enriquecida de estearato de zinc

En este segundo ejemplo, el gollete lleva una rosca de roscado clásicamente utilizada, constituida por una rosca única con una sección trapezoidal y en forma de hélice de más de dos espiras, en general 3 a 4 espiras.

En este caso, la cápsula se sobremoldea con una materia plástica que comprende una carga de agente deslizante, tal como estearato de zinc. El par de desenroscado durante el desmoldeo es importante pero aceptable para los tapones que facilitan la prensión para el usuario. Su pared externa está provista de medios de presión antideslizantes, tales como estrías, y tiene un gran diámetro, lo que proporciona un efecto multiplicador a los esfuerzos de desenroscado. De ser posible alejarse de La forma estándar de la rosca, será preferible que la sección sea semicircular.

Ejemplo 3 Cabeza de tubo con tapón sobremoldeado provisto de roscas de roscado cortas y poco profundas (Figuras 2 y 3.1, 3.2 y 3.3)

El tercer ejemplo permite describir, con ayuda de las diferentes etapas esquematizadas en las figuras 3.1, 3.2 y 3.3, el procedimiento según la invención aplicado a la cabeza de tubo ilustrada en la figura 2.

La figura 3.1 representa el moldeo por compresión de una cabeza de tubo 10' de polietileno baja densidad en una falda 100 de materias termoplásticas (en este caso, se trata de una falda multicapa con una capa barrera). La falda 100 se encaja en un punzón 40 que hace las veces de primera herramienta, su extremo sirve de cavidad para la realización de la pared interna de la cabeza, es decir la pared interna del gollete 3' y del hombro 2. El punzón 40 lleva en su parte superior un apéndice 42 que viene a pegarse contra la herramienta superior 51, que es la segunda herramienta, para realizar el orificio 4.

La herramienta superior 51 define la superficie exterior del gollete 3' y la superficie exterior del hombro 2.

Una nuez 200 de polietileno baja densidad tomada a la salida de la extrusora se coloca en la parte superior del punzón. Se comprime por acercamiento de las primera y segunda herramientas hasta obtención de la forma deseada de la cabeza. El extremo del hombro 2 se suelda íntimamente en el extremo de la falda 100 durante esta operación.

En este ejemplo, el gollete 3' así formado está provisto, en la base de su pared externa troncocónica, de una rosca de roscado 20 cónica, corta, múltiple, rápida y con una sección específica, caracterizada por una pequeña altura de relieve: 0,3 mm. La pendiente de la hélice es bastante importante, entre 15 y 25º. La longitud angular de la rosca es de sólo 30º: se deja lisa la mayor parte de la superficie del gollete, lo que así le proporciona un aspecto limpio que satisface al usuario tanto del punto de vista estético como higiénico, porque presenta menos riesgos de retención de producto distribuido por el tubo.

Después, se aleja la segunda herramienta 51 y se mantiene la cabeza 10' unida al punzón 40. Sin esperar la refrigeración completa de la cabeza, una nueva nuez 210, de polipropileno, se toma a la salida de la extrusora y se coloca en la cabeza de polietileno formada durante la etapa anterior y todavía unida al punzón 40.

Una tercera herramienta 55 se coloca frente al conjunto del tubo provisto de su cabeza y punzón, encerrando así la nuez 210 de polipropileno (véase la figura 3.2). Cuando la tercera herramienta se acerca y viene a apoyarse contra el conjunto tubo - punzón 110, la cavidad de la susodicha tercera herramienta 55, la superficie exterior del gollete 3' y el apéndice 42 del núcleo 40 delimitan un volumen de poco espesor ocupado por el futuro tapón 5'. Con este procedimiento, se puede ahorrar mucha materia, puesto que el tapón puede ser mitad más fino que cuando se realiza por separado. En este caso, se realiza un tapón con un espesor medio de 0,7 mm.

Mediante el acercamiento de las herramientas (55, 3' y 52), se comprime la nuez 210 de polipropileno hasta obtención del tapón 5' (véase la figura 3.3). Este último se forma perfectamente bien, posee en el extremo de su falda una rosca de roscado complementaria a la 20 del gollete 3'. Este último es pues en hueco, presenta una pequeña profundidad (0,3 mm), una pendiente importante, y es múltiple: esto facilita el centrado durante la introducción del tapón al realizar un taponado.

Se alejan las herramientas y se extrae el conjunto (véase la figura 3.4). Se deja enfriar el conjunto de suerte que haya una estabilización dimensional completa del gollete y del tapón. Esto no impide la manipulación del conjunto así formado, por ejemplo para llenar el tubo con el producto que está destinado a contener y distribuir. El usuario final es el que realiza la última fase de desmoldeo del tapón al efectuar la primera apertura, de forma clásica y sin ninguna dificultad específica porque el par de desenroscado es pequeño.

El contacto íntimo de las superficies del tapón 5' y del gollete 3' en la superficie común 11', obtenido gracias al procedimiento según la invención, garantiza un mantenimiento perfectamente estanco del tapón 5' en el gollete 3' durante todo el tiempo de utilización del tubo.

Ejemplo 4 Procedimiento llamado "intracompresión", en el que la cabeza de tubo se moldea por compresión entre un punzón y una matriz provista de una cápsula y soldada por soldadura autógena en un extremo de falda encajado en el punzón (Figuras 4.1 y 4.2)

El procedimiento de este ejemplo difiere del procedimiento del ejemplo anterior porque necesita menos etapas para realizar el tubo flexible. En esta variante, el tapón no es el que se realiza en un segundo tiempo, sino la propia cabeza de tubo.

Las figuras 4.1 y 4.2 representan la matriz 56 en la cavidad de la que ha sido colocado un tapón 5'', que hace las veces de primera pieza moldeada, y el punzón 45 en el que se encaja una falda flexible cilíndrica 101. El extremo 102 de la falda 101 sobresale ligeramente del saliente 46 previsto en el punzón 40 que hace las veces de tercera herramienta.

El tapón 5'' tiene un espesor medio de 1 mm. La superficie interna del tapón, eventualmente provista de una o varias roscas de roscado, define la superficie exterior del gollete que ha de ser conformado. La parte de la cavidad de la matriz 56 no cubierta por el tapón define la superficie exterior del hombro. La matriz 56 hace las veces de herramienta de apoyo, la forma de su cavidad es, en la parte en la que aloja el tapón, idéntica a la de la cavidad de la matriz que sirvió para moldear el susodicho tapón 5''.

Una pieza en bruto tórica 201 de polietileno baja densidad tomada a la salida de la extrusora se coloca en la cavidad de la matriz 56. Se comprime por acercamiento del punzón y de la matriz hasta obtención de la forma deseada de la cabeza. Con el efecto de esta traslación, la pieza en bruto 201 se deforma y las superficies libres del entrehierro que disminuye progresivamente de volumen guían el flujo de la materia plástica. Cuando el punzón 45 y la matriz 56 están pegados, definen una cavidad de moldeo en la que está encerrado el extremo 102 de la falda. Con el efecto de la compresión, la materia plástica de la pieza en bruto fluye y viene a llenar las diferentes partes del volumen delimitado por las cavidades del punzón y de la matriz. Particularmente, entra en contacto con el extremo 102 de la falda. Las materias plásticas de la cabeza y de la falda se sueldan íntimamente entre sí sin otro aporte de calor o de materia. Quedan soldadas entre sí después de haberlas mantenido ligeramente bajo presión y después de una refrigeración.

Se alejan las herramientas y se extrae el conjunto. Se deja enfriar el conjunto de suerte que haya una estabilización dimensional completa del gollete y del tapón.

Ventajosamente, este procedimiento, en particular sus variantes descritas en el ejemplo 3 y el ejemplo 4, puede ponerse por obra con ayuda de dispositivos en los que las diversas herramientas de moldeo por compresión presentan un movimiento continuo perpendicularmente a su dirección de acercamiento mutuo. Un medio de transferencia que permite vestir los punzones con una falda flexible viene descrito en este procedimiento. Un medio suplementario permite suministrar tapones en las matrices. Éstos, que suelen realizarse por separado, están reunidos en desorden y guiados individualmente por un canal que desemboca perpendicularmente al paso de las matrices en movimiento continuo y caen por gravedad en la cavidad de las matrices.

Ventajas

-: La pieza sobremoldeada obtenida por compresión no presenta marcas vinculadas a la inyección. En efecto, el procedimiento de inyección por canales fríos impone la presencia de bebederos que han de ser quitados. Así, se evita esta operación suplementaria en la cadena de fabricación del tubo: menor coste y ausencia de marcas en el tapón. La inyección también puede efectuarse para las fabricaciones en grandes series por canales calientes. Este procedimiento es más complejo y más costoso y deja marcas en el tapón, por cierto más discretas que con el procedimiento de inyección por canales fríos.

-: la compresión presenta una ventaja respecto a la inyección: se presta mejor a la realización de una cadena de fabricación en cinemática continua en la que las cápsulas se fabricarían por compresión de nueces entre el tubo unido de un punzón móvil y una tercera herramienta también móvil, acompañando el movimiento del punzón en un plano perpendicular a la dirección en la que las herramientas se acercan. Más generalmente, las segundas piezas pueden moldearse en cinemática continua, por compresión de una pieza en bruto de materia plástica extruida entre la primera pieza unida a la primera herramienta y una tercera herramienta también móvil, el conjunto primera pieza unida a la herramienta de apoyo y tercera herramienta presenta un movimiento continuo perpendicularmente a su dirección de acercamiento mutuo.

-: Puesto que la pieza en bruto se introduce en el entrehierro entre el conjunto primera herramienta - primera pieza y la tercera herramienta a una temperatura inferior a la que se utilizó para la inyección, el conjunto obtenido está globalmente a una temperatura menos elevada, lo que disminuye los tiempos de refrigeración.

-: La inyección impone la presencia de canales de alimentación de materia plástica que tienen un diámetro mínimo para poder superar la pérdida de carga sin gastar demasiada energía: esto impone un espesor mínimo para la pieza inyectada. Con la compresión, se pueden obtener piezas más delgadas, más ligeras pues. Resulta un ahorro de materia.

Claims

1. Procedimiento de fabricación de objetos o de partes de objetos constituidas por un ensamblaje que comprende por lo menos dos piezas de materias plásticas (10 y 5; 10' y 5'), móviles una con respecto a la otra con por lo menos un grado de libertad y cuyas superficies respectivas se adaptan, por lo menos parcialmente, a formas complementarias de suerte que se sitúen en por lo menos una configuración geométrica en la que se unen entre sí en una superficie común (11, 11') por un contacto íntimo y sin juego, que comprende las siguientes etapas:

a): moldeo de una primera pieza (l0, l0') de una o varias materias plásticas por una inyección o compresión que resulta del acercamiento de una primera herramienta (40) y de una segunda herramienta (51) cuya cavidad comprende la susodicha superficie común (11, 11'), las cavidades reunidas de ambas herramientas delimitan, al final del acercamiento, el volumen de la susodicha primera pieza;

b): alejamiento de la susodicha segunda herramienta, la primera pieza (10, 10') queda unida a la susodicha primera herramienta (40) que desempeña después la función de una herramienta de apoyo (60);

c): realización de una pieza en bruto (210) constituida por una cantidad determinada de una o varias materias termoplásticas, la o las materias plásticas que ocupan la periferia de la pieza en bruto no son mezclables con la o las materias plásticas que ocupan la periferia de la primera pieza, la susodicha pieza en bruto está a una temperatura superior a la temperatura de ablandamiento de la o de las materias termoplásticas que la constituyen;

d): aplicación de la susodicha pieza en bruto en la superficie del conjunto (110) de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo (60) o en la cavidad de una tercera herramienta de moldeo (55);

e): colocación de la susodicha tercera herramienta de moldeo (55) frente al conjunto (110) de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo, la susodicha tercera herramienta tiene una cavidad que, cuando entra en contacto con el susodicho conjunto de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo, delimita con la susodicha superficie de la primera pieza, y eventualmente una parte de la cavidad de la herramienta de apoyo, el volumen de la segunda pieza;

f): acercamiento de los susodichos conjunto (110) de la primera pieza unida a la herramienta de apoyo y tercera herramienta (55), hasta que entren en contacto entre sí, el susodicho acercamiento se traduce en la compresión de la pieza en bruto (210) hasta la obtención de la forma deseada de la segunda pieza;

g): alejamiento de la herramienta de apoyo (60) y de la tercera herramienta (55) y extracción del conjunto (300) de las dos piezas así formadas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 modificado porque la etapa b) se sustituye por las siguientes etapas:

b1): alejamiento de la susodicha primera herramienta y de la susodicha segunda herramienta y extracción de la primera pieza (5'');

b2): colocación de la primera pieza (5'') en una herramienta de apoyo (56) que presenta una superficie de contacto (11'') con la primera pieza mecánicamente equivalente a la que ha existido entre la primera herramienta y la primera pieza, la colocación en la herramienta de apoyo se efectúa de suerte que la primera pieza presente la susodicha superficie común hacia el exterior para que esta última pueda desempeñar la función de molde que moldea una parte de la segunda pieza.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, completado con la siguiente etapa final:

h): refrigeración y estabilización completa de las dos materias plásticas antes de la última fase de desmoldeo de la segunda pieza (5, 5', 10'') que consiste en un desplazamiento relativo de una pieza (5, 5', 5'') o de una parte de una pieza con respecto a la otra (10, 10', 10'').

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que la periferia de la primera pieza es de una primera materia plástica y la periferia de la pieza en bruto es de una segunda materia plástica, no mezclable con la primera materia plástica.

5. Procedimiento según la reivindicación 4 en el que el par de las primera y segunda materias plásticas pertenece al par de materiales elegido entre los siguientes pares: polipropileno - polietileno, poliéster - polietileno, poliéster - polipropileno, poliamida - polipropileno, poliamida - polietileno.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en el que la primera pieza se moldea de una sola materia que es la primera materia plástica.

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7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en el que la pieza en bruto se extrusiona de una sola materia que es la segunda materia plástica.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en el que la pieza en bruto se obtiene por coextrusión de varias materias plásticas, la segunda materia plástica envuelve una materia plástica que tiene propiedades de barrera mejoradas, tal como un copolímero (etileno - alcohol vinílico) EVOH, o un poliamida.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en el que por lo menos una de las materias plásticas comprende una carga típicamente constituida por partículas de carbonato de calcio, por mica o también por nanopartículas de arcillas tales como la montmorilonita.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en el que la primera o la segunda materia plástica comprende un agente deslizante.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en el que la primera pieza es una cabeza de tubo (10, 10') y la segunda pieza es un tapón (5, 5').

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en el que la primera pieza es un tapón (5'') de tubo y la segunda pieza es una cabeza de tubo (10''), la tercera herramienta (45) es un punzón en el que se encaja una falda (101) cuyo extremo (102) sobresale en la cavidad de moldeo de suerte que las materias plásticas de la cabeza y de la falda se suelden íntimamente entre sí, sin otro aporte de calor o de materia.

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 en el que las segundas piezas se moldean en cinemática continua, por compresión de una pieza en bruto entre un conjunto móvil que comprende la primera pieza unida a la herramienta de apoyo y una tercera herramienta también móvil, las susodichas herramientas de moldeo presentan un movimiento continuo perpendicularmente a su dirección de acercamiento mutuo.