ES2261742T3 - Metodo de moldeo de piezas termoplasticas usando una torreta con ensamblajes de moldes. - Google Patents
Metodo de moldeo de piezas termoplasticas usando una torreta con ensamblajes de moldes.Info
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Abstract
Un método de moldeo de paneles por soplado o por vacío en un sistema de moldeo termoplástico (10) compuesto por una estación de suministro de material termoplástico (12) y dos o más moldes (14) montados sobre un bastidor giratorio (16), cada uno de los cuales (14) está compuesto a su vez por dos mitades (18 y 20) que tienen una cara interna cada una (30 y 32) y que en posición cerrada forman una cavidad del molde. El método comprende los siguientes pasos: (a) rotación del bastidor giratorio (16) para mover las mitades del molde (18 y 20) en posición abierta a lo largo de una estación de suministro de material termoplástico (12). En esta posición abierta, las caras internas (30 y 32) de las mitades (18 y 20) están aproximadamente en el mismo plano; (b) aplicación de una capa adicional, como por ejemplo material decorativo, de protección o de insonorización, al menos a una de las mitades (18, 20) del molde; (c) colocación de material termoplástico al menos a una de las mitades (18, 20) de unmolde (14) en la estación de suministro de material termoplástico (12); (d) movimiento de las mitades (18 y 20) hasta la posición cerrada cuando el molde ya ha pasado en su rotación la estación de suministro de material termoplástico (12); (e) enfriamiento del molde (14) mientras continúa girando sobre el bastidor giratorio; y (f) movimiento de las mitades (18 y 20) a la posición abierta y extracción de la pieza formada en la cavidad del molde antes de que el molde pase por la estación de suministro de material termoplástico (12).
Description
Método de moldeo de piezas termoplásticas usando
una torreta con ensamblajes de moldes.
La presente invención se refiere a un método de
fabricación de paneles termoplásticos para automóviles y otras
aplicaciones.
Diversos tipos de paneles para automóviles,
incluidos paneles interiores tales como los paneles de la bandeja
trasera, los paneles internos de las puertas, etc., generalmente se
moldean en una sola capa con nervaduras o se unen a una segunda capa
para lograr la resistencia estructural y/o las propiedades
acústicas deseadas. En el caso de los paneles interiores de
guarnición, las capas típicas pueden incluir un panel relativamente
rígido para dar resistencia, una capa decorativa (con una superficie
expuesta de alfombra, tapicería o vinilo), un panel central de
espuma u otro material ligero para ayudar a proporcionar rigidez
y/o insonorización, un panel posterior para una mejor
insonorización y un panel sándwich que sirve como barrera de
protección.
Estos paneles normalmente se fabrican mediante
la inyección de un material termoplástico directamente en un molde
o mediante el moldeo de láminas, en cuyo caso se introducen en un
molde láminas prefabricadas de material termoplástico. El molde
también puede contener una o más capas de otros materiales
laminados, como por ejemplo una capa decorativa. Los moldes
habitualmente están montados de manera tal que puedan trasladarse
sólo a lo largo de un eje, para moverse a una posición de apertura
o de cierre. Una vez que las láminas de material se colocan en el
molde, éste se cierra y el material termoplástico se distribuye por
todo el contorno de la cavidad del molde, formando de este modo el
panel. Cuando se incluyen capas adicionales, estas capas
generalmente se laminan al material termoplástico como parte del
proceso de moldeo.
Por otra parte, como se describe en la presente
invención, es posible fabricar estos paneles utilizando un proceso
de moldeo por soplado o por vacío. En los procesos de moldeo por
soplado, normalmente se coloca en el molde un tubo de material
termoplástico llamado parison o preforma, se cierra el molde
y se inyecta aire o algún otro medio gaseoso dentro del
parison a través de toberas que se introdujeron previamente
en el mismo. La pieza formada se enfría luego en el molde y mantiene
la forma del molde una vez que se retraen las mitades del molde y
se extrae la pieza.
En la patente estadounidense n°. 3.969.059 A se
describe un ejemplo de un aparato y un método para moldeo por
soplado de última generación, formado por una torreta con varios
moldes de tipo bivalvo que se cierran, al girar un marco giratorio,
alrededor de un parison con forma de tubo que se suministra
en forma vertical descendente desde una estación de suministro de
material termoplástico. Cabe aclarar que este aparato y método no
son aptos para procesar parisons planos o combinar un
parison plano con una pieza de inserción que otorgue
rigidez.
El método de moldeo por vacío utiliza orificios
formados en el molde para extraer el aire y llevar el plástico por
todo el contorno de la cavidad del molde. Al igual que en otros
procesos de moldeo, las mitades del molde que se utilizan para el
moldeo por soplado o por vacío habitualmente están montadas de
manera tal que puedan trasladarse sólo a lo largo de un eje, para
moverse a una posición de apertura y de cierre.
En cada uno de estos tipos de procesos de
moldeo, se presenta el problema recurrente de cómo transportar los
materiales hasta el molde de manera económica y eficiente. Esto
incluye no sólo el material termoplástico que se utiliza en el
moldeo, sino también las capas adicionales, tales como capas
decorativas y capas que otorgan rigidez o insonorizantes. Además,
en un proceso de moldeo típico, el molde se coloca en los
componentes de suministro de material termoplástico o cerca de
ellos. De este modo, las estaciones de suministro de material
termoplástico deben proporcionar este material sólo en forma
intermitente, debiendo interrumpir su actividad mientras el molde
atraviesa el ciclo de enfriamiento. Por lo tanto, uno de los
propósitos de esta invención es lograr el transporte económico y
eficiente de los materiales hasta el molde y reducir el tiempo de
inactividad de las estaciones de suministro de material
termoplástico en el proceso de moldeo.
Asimismo, la distribución adecuada del material
termoplástico por todo el molde es esencial para lograr un panel de
buena calidad para automóviles. Esto puede representar problemas en
los procesos de moldeo por soplado, ya que el camino hacia los
contornos de la cavidad del molde puede verse obstruido por capas de
laminado, como por ejemplo capas decorativas, núcleos de espuma,
etc., y esto puede producir considerables rugosidades en el
producto al formarse.
Por lo tanto, uno de los objetivos de esta
invención es crear un proceso que proporcione una buena
distribución del material termoplástico por la cavidad del molde
sin producir rugosidades en el producto. Este problema se resuelve
por el método de la reivindicación 1. Las configuraciones preferidas
se definen en las reivindicaciones 2 a 21.
Con el método de la presente invención, las
piezas se forman en moldes que se montan sobre un bastidor que gira
lentamente debajo de uno o más cabezales de extrusión u otros
componentes de suministro de láminas termoplásticas que llevan las
láminas calientes a las herramientas abiertas.
Antes de recibir las láminas, la herramienta que
moldea la apariencia deseada para la parte superior de la pieza
puede tener en su interior material de revestimiento, como por
ejemplo alfombra o moqueta, y la herramienta de la parte inferior
puede tener en su interior cualquier herraje de fijación deseado,
así como material de protección o de insonorización compatible
desde el punto de vista de la adhesión.
Después del suministro de las láminas, se puede
colocar cualquier pieza de inserción central compatible deseada en
cualquiera de las dos herramientas, antes o después del moldeo por
soplado o por vacío (si se prefiere este último método), siempre y
cuando esto se haga antes de que los moldes se cierren y se
aseguren.
Es posible ayudar a dar forma a la pieza
mediante el cierre de las herramientas alrededor de un núcleo
insertado, o aplicando presión de soplado a través de una tobera
que penetra en la parte interior de la pieza, o bien por vacío.
Después de la rotación y el enfriamiento posteriores aplicados para
lograr la rigidez de la pieza, se suelta el medio utilizado para
asegurar el molde y se abren las mitades del molde para extraer la
pieza y repetir el ciclo.
La Fig. 1. es una vista superior de una
realización preferida del sistema de moldeo termoplástico de la
presente invención.
La Fig. 2 es una vista lateral de una
realización preferida del sistema de moldeo termoplástico de la
presente invención.
Como se muestra en la Fig. 2, el sistema de
moldeo termoplástico (10) de la presente invención está compuesto
por una o más estaciones de suministro de material termoplástico
(12), dos o más moldes de tipo bivalvo formados por dos mitades
conectadas por bisagras (14) montados sobre un bastidor giratorio
(16). Cada molde de tipo bivalvo (14), ilustrado en detalle en la
Fig. 1, está compuesto por una mitad fija (18) y una mitad
articulada (20) conectadas por medio de una bisagra (22). La bisagra
(22) puede estar expuesta o no. La mitad fija (18) de cada molde de
tipo bivalvo (14) está sujeta a una de las estaciones (24a), (24b),
(24c) o (24d) en el bastidor giratorio (16).
La mitad articulada (20) del molde de tipo
bivalvo (14) pasa de la posición abierta, como se muestra en la
Fig. 1, a la posición cerrada sobre la mitad fija (18) del molde
tipo bivalvo (14). La línea de puntos en la Fig. 2 muestra la
posición de la mitad articulada (20) en posición cerrada en las
estaciones (24b), (24c) y (24d). Las dos mitades (18 y 20) del
molde de tipo bivalvo (14) tienen depresiones cóncavas (26, 28) en
sus caras internas (30, 32), de manera tal que forman una cavidad de
molde cuando se cierran sobre la bisagra (22). En posición abierta,
como se muestra en la Fig. 1, la cara interna (30) de la mitad fija
(18) y la cara interna (32) de la mitad articulada (20) están
aproximadamente en el mismo plano y miran en la misma dirección.
La estación de suministro de material
termoplástico (12) normalmente proporciona láminas calientes o
láminas de material termoplástico a las mitades de los moldes (18 y
20) cuando las mitades están en posición abierta, como se muestra en
la Fig. 1. En la realización preferida, la estación de suministro
de material termoplástico (12) está compuesta por dos extrusoras
separadas (34 y 36), cada una de las cuales proporciona láminas
termoplásticas recién extrudidas a la mitad de molde respectiva.
De manera opcional, el sistema de moldeo
termoplástico (10) también incluye una estación de desenrollado de
capas decorativas (38) que suministra una lámina de alfombra o
moqueta o de otro tipo de capa decorativa (40) a una o más mitades
del molde (18, 20) antes del suministro de la lámina termoplástica.
La capa decorativa (40) por lo común se coloca en la mitad del
molde que forma la apariencia deseada para la parte superior de la
pieza. La mitad del molde que forma la mitad inferior de la pieza
puede tener cualquier herraje de fijación deseado y se puede
introducir por medios similares cualquier material de protección o
de insonorización compatible desde el punto de vista de la
adhesión.
Durante la operación, el bastidor (16) gira
lentamente, pasando por uno o más componentes de suministro de
material termoplástico (12). Cuando el molde de tipo bivalvo (14)
se acerca a la posición que se muestra como estación (24a) en la
Fig. 2, el molde se encuentra en posición abierta, la cara interna
(30) de la mitad fija (18) y la cara interna (32) de la mitad
articulada (20) están aproximadamente en el mismo plano y miran en
la misma dirección. La estación de desenrollado de la capa
decorativa (38) coloca una capa sobre una o ambas mitades (18, 20)
cuando éstas pasan por la estación de desenrollado de la capa
decorativa (38) en el bastidor giratorio (16).
Cuando el molde (14) pasa girando junto al
componente o los componentes de suministro de material termoplástico
(12), hacia la posición que se muestra como estación (24b), el
molde de tipo bivalvo (14) permanece en posición abierta y el
componente o los componentes de suministro de material termoplástico
(12) colocan una capa termoplástica sobre una o ambas mitades (18,
20). Cuando el molde de tipo bivalvo gira en el bastidor (16) hasta
la posición que se muestra como estación (24b), se puede colocar,
si se desea, una pieza de inserción central compatible sobre
cualquier material en cualquiera de las mitades (18 ó 20). Esta
pieza de inserción central se puede colocar desde la parte
delantera o trasera de la máquina, utilizando un bastidor
alternativo con pasadores que sostienen la pieza de inserción. La
pieza de inserción central puede estar hecha de cualquier material
apropiado, incluyendo espuma estructural, espuma termoplástica
compatible, espuma insonorizante/acústica o núcleo termoplástico
con estructura de nido de abeja. Esta pieza de inserción también
puede servir para conferir rigidez a la pieza.
Después de esto, cuando el molde de tipo bivalvo
(14) haya pasado por la estación de suministro de material
termoplástico, la mitad articulada (20) gira sobre la bisagra (22)
hasta la posición cerrada sobre la mitad fija (18) y se asegura por
cualquier medio convencional. La capa decorativa (40) y las láminas
termoplásticas se pueden cortar siguiendo cualquier método
convencional, incluido el corte mediante bordes afilados en las
caras internas (30 y 32) de las mitades del molde (18 y 20) y
mediante la aplicación de calor en el punto apropiado sobre las
mitades del molde.
En los casos en que se utilizan varias capas de
material termoplástico, si se desea, pueden sellarse las capas en
forma perimetral para formar una cámara de aire interior cuando la
mitad articulada (20) gira hasta la posición cerrada sobre la mitad
fija (18) y pueden introducirse toberas entre las capas de material
termoplástico para ayudar a moldear la pieza. Cuando se utilizan
estas toberas, se introduce material gaseoso a través de las mismas
entre las capas de material termoplástico después de cerrar y
asegurar el molde de tipo bivalvo (14). La aplicación de un medio
gaseoso a través de las toberas expande la cámara de aire hacia
afuera contra las superficies del contorno exterior del molde
formadas por las depresiones (26 y 28) de las mitades (18 y 20) del
molde. Otra opción, si se desea, es emplear la formación de vacío
para ayudar a moldear la pieza, disponiendo orificios dentro de las
paredes de las mitades del molde.
El sello perimetral se puede formar aplicando
presión al material termoplástico y utilizando el calor integral
del mismo para completar el sellado. Otra manera consiste en
aplicar calor termoplástico adicional antes o después del cierre de
las mitades (18 y 20). Asimismo, se pueden aplicar adhesivos antes
del cierre de las mitades del molde para formar el sello
perimetral.
Cuando el molde de tipo bivalvo (14) gira hasta
las posiciones que se muestran como estación (24c) y estación
(24d), la pieza se enfría y mantiene la forma de las depresiones
(26 y 28) de las mitades (18 y 20). Cuando el molde de tipo bivalvo
(14) alcanza la posición que se muestra como estación (24d), se
extrae el medio gaseoso empleado (en el caso de moldeo por soplado)
o se llena el vacío (en el caso de moldeo por vacío), se libera el
seguro que mantiene sujeta la mitad articulada (20), ésta gira
sobre la bisagra (22) a la posición abierta y se extrae la pieza
moldeada.
En la realización preferida, la estación de
suministro de material termoplástico (12) está compuesta por dos
extrusoras y un molde. De manera opcional, el material
termoplástico se puede calandrar utilizando dos rodillos en caliente
para producir láminas y rodillos en caliente adicionales para
alcanzar el espesor deseado. De este modo, puede modelarse la pieza
con el material termoplástico con capas adicionales o núcleos
insertados, utilizando cualquier proceso de moldeo, incluyendo el
moldeo por soplado, por vacío o por láminas. Alternativamente, la
estación de suministro de material termoplástico (12) también puede
estar compuesta por una sola extrusora que coloque una sola lámina
mucho más ancha sobre las dos mitades del molde simultáneamente
para realizar los mismos procesos de moldeo.
Además, los materiales extruídos en la parte
superior e inferior pueden ser distintos grados de termoplástico y
tener distintos niveles de relleno a fin de lograr el máximo
rendimiento de las piezas y la máxima economía. Si los diferentes
materiales no son compatibles para la unión termoplástica con su
propio calor, se puede aplicar un adhesivo a la superficie de unión
antes del cierre de los moldes.
De manera alternativa, la estación de suministro
de material termoplástico (12) puede proporcionar otros tipos de
láminas termoplásticas, por ejemplo placas moldeables de
lino/polipropileno calientes, como una o más capas termoplásticas de
construcción de la pieza. Estas placas de lino/polipropileno se
describen en la patente estadounidense nº. 5.614.285. Se puede
colocar una placa de lino/polipropileno en ambas mitades del molde
o sólo en una mitad. Cuando se utiliza el moldeo por soplado y se
coloca sólo una placa de lino/polipropileno, se coloca una lámina
extruída en la otra mitad y se sella su perímetro a la placa de
lino/polipropileno para formar la cámara de vacío interna. En caso
de que se coloque una placa de lino/polipropileno en una sola
mitad, es preferible colocarla en la mitad fija sobre la alfombra o
moqueta. El uso de una u otra opción depende exclusivamente de las
propiedades particulares deseadas para la pieza final.
La introducción de la placa moldeable de
lino/polipropileno se puede realizar utilizando una estación de
desenrollado con rodillos similar a la estación de desenrollado de
la capa decorativa (38). Cuando el material se introduce en el
molde, la placa moldeable de lino/polipropileno se calienta
mediante un conjunto de placas calientes o por contacto con
rodillos calientes justo antes del punto de entrada al
molde.
molde.
La presente invención no se limita a paneles
interiores de guarnición; puede utilizarse con el mismo buen
resultado para fabricar otros tipos de paneles, como por ejemplo
otros tipos de paneles para automóviles y aplicaciones en muebles de
oficina y en la industria de la construcción.
Si bien la realización preferida utiliza una
construcción de molde de tipo bivalvo con dos mitades conectadas
por una bisagra, es posible utilizar moldes con otras formas sobre
un bastidor giratorio sin apartarse del campo de aplicación de esta
invención. Del mismo modo, se pueden utilizar otros bastidores
giratorios, como por ejemplo una plataforma giratoria en lugar de
una rueda, sin apartarse del campo de aplicación de esta
invención.
En el presente texto se describieron las
configuraciones preferidas de la presente invención. Debe
entenderse que es posible realizar modificaciones y cambios sin
apartarse del campo de aplicación original de la invención, según se
define en las siguientes reivindicaciones.
Claims (21)
1. Un método de moldeo de paneles por soplado o
por vacío en un sistema de moldeo termoplástico (10) compuesto por
una estación de suministro de material termoplástico (12) y dos o
más moldes (14) montados sobre un bastidor giratorio (16), cada uno
de los cuales (14) está compuesto a su vez por dos mitades (18 y
20) que tienen una cara interna cada una (30 y 32) y que en
posición cerrada forman una cavidad del molde. El método comprende
los siguientes pasos:
- (a)
- rotación del bastidor giratorio (16) para mover las mitades del molde (18 y 20) en posición abierta a lo largo de una estación de suministro de material termoplástico (12). En esta posición abierta, las caras internas (30 y 32) de las mitades (18 y 20) están aproximadamente en el mismo plano;
- (b)
- aplicación de una capa adicional, como por ejemplo material decorativo, de protección o de insonorización, al menos a una de las mitades (18, 20) del molde;
- (c)
- colocación de material termoplástico al menos a una de las mitades (18, 20) de un molde (14) en la estación de suministro de material termoplástico (12);
- (d)
- movimiento de las mitades (18 y 20) hasta la posición cerrada cuando el molde ya ha pasado en su rotación la estación de suministro de material termoplástico (12);
- (e)
- enfriamiento del molde (14) mientras continúa girando sobre el bastidor giratorio; y
- (f)
- movimiento de las mitades (18 y 20) a la posición abierta y extracción de la pieza formada en la cavidad del molde antes de que el molde pase por la estación de suministro de material termoplástico (12).
2. El método según la reivindicación 1,
caracterizado porque al menos los dos moldes (14) son moldes
de tipo bivalvo formados por una mitad fija (18) y una mitad
articulada (20) conectada por una bisagra (22) directa o
indirectamente a la mitad fija (18).
3. El método según las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado porque el material termoplástico se suministra
en la estación de suministro de material termoplástico (12) en
forma de láminas.
4. El método según las reivindicaciones 1, 2 ó
3, caracterizado porque la estación de suministro de
material termoplástico (12) está compuesta por una o más extrusoras
(34, 36).
5. El método según la reivindicación 3,
caracterizado porque la estación de suministro de material
termoplástico (12) incluye también dos o más rodillos
calandradores.
6. El método según las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado porque el material termoplástico es una lámina
de lino/polipropileno.
7. El método según la reivindicación 6,
caracterizado porque se suministra material decorativo a la
mitad del molde que da forma a la parte superior de la pieza
moldeada.
8. El método según las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado porque se suministra material termoplástico en
forma simultánea a ambas mitades del molde en la estación de
suministro de material termoplástico (12).
9. El método según la reivindicación 3,
caracterizado porque se suministra material termoplástico a
ambas mitades del molde en la estación de suministro de material
termoplástico (12).
10. El método según la reivindicación 9,
caracterizado porque además comprende el paso de preparación
de la lámina termoplástica en la estación de suministro de material
termoplástico (12) por extrusión y calandrado del material
termoplástico.
11. El método según la reivindicación 9,
caracterizado porque además comprende el paso de
introducción de un material central en una de las mitades del molde
(18, 20) para proporcionar rigidez después de suministrar el
material termoplástico.
12. El método según la reivindicación 11,
caracterizado porque el material central que proporciona
rigidez es espuma estructural.
13. El método según la reivindicación 11,
caracterizado porque el material central que proporciona
rigidez es espuma termoplástica compatible.
14. El método según la reivindicación 11,
caracterizado porque el material central que proporciona
rigidez es un núcleo termoplástico de nido de abeja.
15. El método según la reivindicación 11,
caracterizado porque el material central que proporciona
rigidez es espuma insonorizante/acústica.
16. El método según la reivindicación 9,
caracterizado porque el material termoplástico suministrado
a ambas mitades del molde en la estación de suministro de material
termoplástico es una sola lámina de material termoplástico.
17. El método según la reivindicación 9,
caracterizado porque el material termoplástico suministrado
a ambas mitades del molde está compuesto por el mismo material
termoplástico.
18. El método según la reivindicación 9,
caracterizado porque el material termoplástico suministrado
a ambas mitades del molde está compuesto por materiales
termoplásticos diferentes.
19. El método según la reivindicación 9,
caracterizado porque además comprende el paso de sellado
perimetral del material termoplástico suministrado a ambas mitades
del molde (18 y 20) por calentamiento termoplástico para formar una
cámara de aire interior una vez que las mitades están en posición
cerrada.
20. El método según la reivindicación 9,
caracterizado porque además comprende el paso de sellado
perimetral del material termoplástico suministrado a ambas mitades
del molde utilizando un adhesivo para formar una cámara de aire
interior una vez que las mitades están en posición cerrada.
21. El método según las reivindicaciones 19 y
20, caracterizado porque además comprende el paso de
colocación de una o más toberas entre las capas de material
termoplástico y la introducción de un medio gaseoso para ajustar la
pieza a la cavidad del molde.
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