ES2262823T3 - Proceso y aparato para moldeamiento por inyeccion. - Google Patents
Proceso y aparato para moldeamiento por inyeccion.Info
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Abstract
Un proceso para moldeamiento por inyección de un artículo plástico hueco que comprende los pasos de: (a) inyectar una cantidad de material plástico fundido a una cavidad de moldeo para llenar por lo menos substancialmente la cavidad de moldeo; (b) inyectar gas presurizado o líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo; (c) permitir que una porción del material plástico fundido en el molde sea expelida a por lo menos una cavidad secundaria acoplada a la cavidad de moldeo; (d) permitir que el material plástico restante en la cavidad de moldeo se solidifique; (e) dejar salir el gas o el líquido de la cavidad de moldeo; y (f) retirar el artículo plástico del molde; caracterizado por sostener la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo por un período de tiempo para aplicar una presión de compresión y empaquetamiento al material plástico antes de permitir que una porción del material plástico sea expelida a dicha, por lo menos una, cavidad secundaria; en el cual el paso de sostener la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo asegura que el material plástico se sostenga contra una superficie de la pared de la cavidad de moldeo y una piel externa del material plástico haya solidificado mientras que una porción del núcleo del material plástico permanezca fundida.
Description
Proceso y aparato para moldeamiento por
inyección.
La actual invención se relaciona con un proceso
y un aparato para moldeamiento de artículos plástico huecos por
inyección.
El moldeamiento de materiales plástico por
inyección es bien conocido y practicado extensamente como medio de
fabricación de una diversidad cada vez mayor de componentes plástico
para uso industrial y para el consumidor. Durante las dos ultimas
décadas, las versiones del proceso designado de manera global como
"moldeamiento asistido por gas" se han desarrollado y se han
utilizado para superar algunos de los problemas inherentes en el
moldeamiento convencional por inyección, y para reducir costes y
para mejorar la calidad de los productos finales.
En el moldeamiento convencional por inyección
asistido por gas, un gas, tal como el nitrógeno, se inyecta en el
material plástico fundido, después de que haya entrado en la cavidad
de moldeo. El gas de viscosidad baja fluye hacia las trayectorias
de menor resistencia dentro de el plástico más viscosos, formando de
tal modo los canales huecos dentro de el plástico. El proceso es
particularmente beneficioso para moldeamientos de secciones
gruesas, tales como manijas, y puede dar lugar a ahorros en peso de
hasta 45% o más. También, los ciclos de tiempo de moldeamiento
pueden ser reducidos substancialmente. En moldeamientos de secciones
múltiples, el gas inyectado tiende a fluir hacia las secciones más
gruesas, formando otra vez los canales continuos huecos a través de
los cuales la presión se puede transmitir por medio del gas. Esto se
suma al alcance del diseñador y le quita algunas de las
restricciones de diseño al moldeamiento convencional.
En un proceso convencional de moldeamiento de
plástico, asistido con gas, la cavidad de moldeo se llena
parcialmente con un volumen de inyección de plástico, siendo el
volumen controlado de manera exacta. Para continuar el flujo de
plástico, el gas se inyecta luego de tal modo que la cavidad se
llene de plástico y de gas. El gas se utiliza para ejercer presión
hacia afuera en el material plástico forzándolo contra las
superficies de la cavidad de moldeo, alcanzando de tal modo una
buena réplica de la superficie del molde en la superficie moldeada
del plástico. Después de que el plástico ha solidificado, la presión
de gas es reducida expulsando el gas a la atmósfera, y se abre el
molde y se expulsa la pieza. A esto se refieren a veces como al
proceso de "inyección corta".
En otro método, la cavidad de moldeo se llena
completa o substancialmente del material plástico y entonces en vez
de inyectar o de empacar más plástico en la cavidad para compensar
la contracción volumétrica del plástico cuando se enfría y
solidifica, el gas se inyecta en el plástico para que la expansión
del gas compense por la contracción del plástico. En la práctica,
la penetración inicial del gas continuará expandiéndose durante el
ciclo de enfriamiento mientras que el volumen del plástico se
reduce. A esto se refieren a veces como al proceso de "inyección
completa".
En el proceso de "inyección completa" a
veces es difícil alcanzar la suficiente penetración del gas a lo
largo de los canales previstos para el gas porque hay insuficiente
contracción volumétrica del plástico como para proporcionar espacio
para el gas. En tales casos, para garantizar espacio para la
expansión de gas es útil un método que permita que algo de plástico
fluya afuera de la cavidad de moldeo hacia pozos de desagüe o
cavidades "secundarias".
En el método de "inyección corta", también
puede ser difícil de llenar de plástico y de gas algunos
moldeamientos hacia las extremidades de la cavidad de moldeo. Si el
volumen de inyección es demasiado pequeño, durante el llenado el
gas puede abrirse paso a través del borde guía del material
plástico, perdiéndose así el control del gas. Si el volumen de
inyección es demasiado alto, el gas no alcanzará las extremidades de
la cavidad de moldeo. Por lo tanto, al usar el proceso de
"inyección corta", los moldeamientos de sección gruesa pueden
también beneficiarse de un desplazamiento adicional de plástico
desde la cavidad de moldeo hacia una cavidad de desagüe.
En la patente No. 5.098.637 de Estados Unidos se
describe un método de llenado, por lo menos parcial, de la cavidad
de molde antes de la inyección del gas y de empleo de una cavidad de
desagüe. Sin embargo, para utilizar el método de esta patente con
éxito, es necesario controlar exactamente el volumen de inyección
para ambos métodos, el de "inyección corta" y el de
"inyección completa", porque no hay resistencia para prevenir
que el plástico fluya hacia y llene la cavidad de desagüe antes de
que se inyecte el gas.
En el proceso de "inyección corta", el
flujo de plástico se para temporalmente al final de la secuencia de
llenado, y entonces típicamente hay una dilación de hasta cinco
segundos antes de que la inyección de gas impulse al plástico hacia
adelante para completar el relleno de la cavidad del artículo con
plástico y gas y la cavidad de desagüe con plástico. En el proceso
de "inyección completa", la cavidad de moldeo se llena, o se
llena substancialmente de plástico fundido y se inyecta gas para
compensar la contracción volumétrica del plástico y para desplazar
el plástico hacia la cavidad de desagüe. En ambos casos, puesto que
el corredor hacia la cavidad de desagüe está abierto, no es
factible aplicar "presión del compresión" al plástico en la
cavidad de moldeo antes de que ocurra el desplazamiento del plástico
a la cavidad de desagüe; es decir, no hay nada que restrinja más
adelante el flujo de plástico. Además, en el proceso de
"inyección corta", o cerca del llenado de la cavidad en el
proceso de "inyección completa", pueden quedar visibles, de
manera fea, líneas o marcas de vacilación sobre la superficie de
moldeamiento en la posición de la primera inyección de plástico.
Otro método se divulga en la solicitud de
patente japonesa número 50-74660, en la cual una
válvula de cierre se coloca en un corredor que conecta la cavidad de
moldeo y una "cavidad secundaria". En esta aplicación, la
cavidad de molde se llena con resina termoplástica y luego se
inyecta una resina de núcleo o un gas en la cavidad de moldeo
mientras que la resina termoplástica se expele de la cavidad de
moldeo.
A partir de FR 1.145.441 se conoce que un
material plástico se introduce en una cavidad de moldeo. Una vez se
completa el relleno de la cavidad y después de que al material
plástico se ha dado tiempo para solidificarse en contacto con las
paredes del molde, la inyección de un gas en el interior de la
cavidad de moldeo, si se hace con la presión suficiente, pueda
retirar material aún líquido o semi-líquido del
molde.
Según un aspecto de la invención se proporciona
un proceso para moldeamiento por inyección de un artículo plástico
hueco que comprende los pasos de inyectar una cantidad de material
plástico fundido a una cavidad de moldeo por lo menos para llenar
substancialmente la cavidad de moldeo; inyectar gas presurizado o
líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo;
permitir que una porción del material plástico fundido en el molde
sea expelida a por lo menos una cavidad secundaria acoplada a la
cavidad de moldeo; permitir que se solidifique el material plástico
restante en la cavidad de moldeo; expulsar el gas o el líquido de la
cavidad de moldeo; y retirar el artículo plástico del molde;
caracterizado por sostener la presión del gas o del líquido sobre el
material plástico en la cavidad de moldeo por un período de tiempo
para aplicar una presión de compresión al material plástico antes de
permitir que una porción del material plástico sea expelida hacia
dicha, por lo menos una, cavidad secundaria; en el cual el paso de
sostener la presión del gas o el líquido sobre el material plástico
en la cavidad de moldeo asegura que el material plástico esté
sostenido contra una superficie de la pared de la cavidad de moldeo
y se haya solidificado una piel externa del material plástico
mientras que una porción del núcleo del material plástico permanece
fundida.
En una realización el paso de inyectar el
material plástico a la cavidad de moldeo incluye el paso de aplicar
una presión de compresión al material plástico.
En otra realización el proceso incluye el paso
de aplicar una presión de compresión a la presión de inyección del
material plástico en la cavidad de moldeo, antes de la inyección del
gas o del líquido presurizado al material plástico en la cavidad de
moldeo. Una máquina de moldeamiento por inyección se emplea
preferiblemente para inyectar material plástico a la cavidad de
moldeo y para aplicar una presión inicial de compresión al material
plástico, al gas presurizado o al líquido aplicando otra presión de
compresión al material plástico en la cavidad de moldeo.
El proceso comprende preferiblemente el paso de
aplicar la presión de compresión a la presión de inyección del
material plástico en la cavidad de moldeo por una cantidad de tiempo
predeterminada antes de la inyección del gas o del líquido al
material plástico.
El paso de la expulsión se alcanza
preferiblemente abriendo una válvula en un corredor de flujo o un
conducto de flujo que conecta la cavidad de moldeo con la cavidad o
con cada una de las cavidades secundarias mientras que mantiene la
presión del gas o del líquido en la cavidad de moldeo.
En una realización el artículo plástico que se
moldeará tiene por lo menos una sección que es más gruesa que otras
secciones y la carga de gas o de líquido presurizado se introduce a
la sección más gruesa para formar allí una porción hueca.
El proceso puede incluir el paso de ajustar el
volumen de la, por lo menos una, cavidad secundaria para permitir
la expulsión de una cantidad predeterminada de material plástico de
la cavidad de moldeo.
Las porciones de material plástico se pueden
expeler a por lo menos dos cavidades auxiliares.
En una realización se proporcionan por lo menos
dos cavidades secundarias y el paso de permitir que sean expelidas
porciones del material plástico en el molde a las cavidades
secundarias comprende que los miembros de la válvula de apertura se
posicionen en los respectivos corredores o conductos de flujo que
conectan la cavidad de moldeo con las cavidades secundarias. El
proceso puede comprender además el paso de controlar en forma
secuencial la apertura de los miembros de la válvula para permitir
expeler selectivamente el material plástico a las, por lo menos dos,
cavidades secundarias.
En una realización el proceso se aplica para el
moldeamiento por inyección de un artículo plástico tubular hueco,
teniendo la cavidad de moldeo una porción de entrada
substancialmente cónica, una porción central alargada y una porción
de salida.
Dicha porción cónica tiene preferiblemente un
ápice y dicho gas o líquido se inyecta al material plástico en dicho
ápice.
También se prefiere que dicha porción de salida
comprenda una segunda porción de forma substancialmente cónica,
teniendo dicha porción cónica de salida un ápice y dicha expulsión
de material plástico de la cavidad de moldeo hacia la cavidad
secundaria ocurre a través de dicho ápice.
El material plástico se inyecta preferiblemente
en la cavidad de moldeo en dicha porción cónica de entrada y
mantiene el contacto con las superficies de la cavidad de moldeo
mientras se llena la cavidad de moldeo.
Se puede proporcionar un mecanismo de puerta
anular para inyectar el material plástico a dicha porción cónica de
entrada.
El proceso incluye preferiblemente el paso de
adaptar por lo menos un extremo del artículo para formar un
artículo tubular. De tal modo el artículo se puede adaptar para
formar un artículo tubular con un corte de sección transversal
substancialmente
constante.
constante.
El material plástico se puede inyectar a la
cavidad de moldeo desde una máquina de moldeamiento por inyección
con un barril y una tobera, y el proceso incluye el paso de permitir
que una porción del material plástico en el molde sea expelida
nuevamente dentro del barril de la máquina de moldeamiento por
inyección, constituyendo el barril la cavidad secundaria o una de
las cavidades secundarias.
Según otro aspecto de la invención se
proporciona un proceso para moldeamiento por inyección de un
artículo plástico hueco utilizando una máquina de moldeamiento por
inyección con un barril y una tobera y un molde con una cavidad de
molde en el mismo con una forma que define por lo menos una porción
del artículo, dicho proceso comprende los pasos de inyectar una
cantidad de material plástico fundido a la cavidad de moldeo desde
la máquina de moldeamiento por inyección para llenar por lo menos
substancialmente la cavidad de moldeo; inyectar gas presurizado o
líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo;
permitir que una porción del material plástico fundido en el molde
sea expelida nuevamente adentro del barril de la máquina de
moldeamiento por inyección; permitir al material plástico restante
en la cavidad de moldeo solidificarse; hacer salir al gas o al
líquido de la cavidad de moldeo; y retirar el artículo plástico del
molde; caracterizado por mantener la presión del gas o del líquido
en el material plástico en la cavidad de moldeo durante un período
de tiempo para aplicar una presión de compresión al material
plástico antes de permitir que dicha porción del material plástico
en el molde sea expelida nuevamente adentro del barril de la máquina
de moldeamiento por inyección.
Preferiblemente el paso de sostener la presión
del gas o del líquido en el material plástico en la cavidad de
moldeo asegura que el material plástico se sostiene contra una
superficie de la pared de la cavidad de moldeo y una piel externa
del material plástico se ha solidificado mientras que una porción
del núcleo del material plástico sigue estando fundida.
En una realización, el paso de inyectar material
plástico a la cavidad de moldeo incluye el paso de aplicar una
presión de compresión al material
plástico.
plástico.
En otra realización, la máquina de moldeamiento
por inyección se emplea para aplicar una presión de compresión a la
presión de inyección del material plástico en la cavidad de moldeo,
previamente a la inyección de gas o de líquido presurizado al
material plástico.
El paso de permitir que el material plástico sea
expelido nuevamente adentro del barril de la máquina de moldeamiento
por inyección es preferiblemente controlado para expeler una
cantidad predeterminada de una manera controlada.
En una realización, la cantidad de material
plástico que se expele es controlada controlando la velocidad y/o
la extensión mediante los cuales el material plástico hace contraer
un pistón o un tornillo de inyección en el barril de la máquina de
moldeamiento por inyección.
Además o alternativamente, la cantidad de
material plástico que se expele se controla midiendo el tiempo de
cerrado de un miembro de la válvula de cierre colocado en la
trayectoria de flujo entre la cavidad de moldeo y el barril de la
máquina de moldeamiento por inyección.
También se prefiere que el gas o el líquido se
inyecten al material plástico en una localización espaciada de la
boquilla o tobera de la máquina de moldeamiento por inyección.
El paso de permitir que una porción del material
plástico en el molde sea expelida nuevamente adentro del barril de
la máquina de moldeamiento por inyección comprende preferiblemente
abrir un miembro de la válvula de cierre colocado en la trayectoria
de flujo entre la cavidad de moldeo y el barril de la máquina de
moldeamiento por inyección. El miembro de la válvula es
preferiblemente incluido como parte de la boquilla de la máquina de
moldeamiento por inyección.
En una realización, se permite que la primera
porción de material plástico en el molde sea expelido nuevamente
adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección, y el
proceso comprende el paso de permitir también que una segunda
porción respectiva del material plástico en el molde sea expelida a
una o más cavidades secundarias acopladas a la cavidad de
moldeo.
El paso de permitir que una o más segundas
porciones del material plástico sean expelidas a una cavidad
secundaria respectiva comprende preferiblemente abrir un miembro de
la válvula colocado en la trayectoria de flujo entre la cavidad de
moldeo y la cavidad secundaria.
La invención también proporciona el aparato para
moldear por inyección un artículo plástico hueco que comprende un
molde con una cavidad de moldeo en el mismo que define por lo menos
una porción del artículo y por lo menos con una cavidad secundaria
acoplada a la cavidad de moldeo; medios para inyectar una cantidad
de material plástico fundido a la cavidad de moldeo para llenar por
lo menos substancialmente la cavidad de moldeo; y medios para
inyectar gas presurizado o líquido presurizado al material plástico
en la cavidad de moldeo para aplicar una presión de compresión al
material plástico; caracterizado porque se suministran medios de
control para sostener la presión del gas o del líquido sobre el
material plástico en la cavidad de moldeo durante un período de
tiempo para aplicar una presión de compresión al material plástico
antes de permitir que una porción del material plástico fundido en
el molde sea expelida por lo menos a dicha una cavidad secundaria,
antes que el material plástico restante en la la cavidad de molde se
solidifique y el gas o el líquido sea dejado escapar de la cavidad
de moldeo para permitir el retiro del artículo plástico de la
cavidad de moldeo; en el cual los medios de control mantienen la
presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la
cavidad de moldeo por un período de tiempo que asegura que el
material plástico sea sostenido contra una superficie de pared de
la cavidad de moldeo y se ha solidificado una piel externa del
material plástico mientras que una porción del núcleo del material
plástico sigue estando fundida.
En una realización, se emplea una máquina de
moldeamiento por inyección para inyectar el material plástico a la
cavidad de moldeo y para aplicar una presión de compresión al
material plástico.
En otra realización, se emplea una máquina de
moldeamiento por inyección para inyectar el material plástico a la
cavidad de moldeo, y para aplicar una presión de compresión a la
presión de inyección del material plástico en la cavidad de moldeo,
previo a la inyección del gas o del líquido presurizado al material
plástico en la cavidad de moldeo.
Preferiblemente la cavidad secundaria, o cada
una de ellas, se conecta con la cavidad de moldeo mediante un
corredor o un conducto de flujo que contiene una válvula controlada
por dichos medios de control.
En una realización, la cavidad de moldeo es
acoplada a por lo menos dos cavidades secundarias por un corredor o
un conducto de flujo respectivo, conteniendo cada acoplamiento una
válvula controlada.
El medio para inyectar material plástico a la
cavidad de moldeo es preferiblemente una máquina de moldeamiento
por inyección con un barril y boquilla, estando la boquilla
conectada por flujo con la cavidad de moldeo y constituyendo el
barril una cavidad secundaria más.
Un miembro de la válvula de cierre se coloca
preferiblemente en la trayectoria del flujo entre la cavidad de
moldeo y el barril de la máquina de moldeamiento por inyección. El
miembro de la válvula puede ser incluido como parte de la boquilla
de la máquina de moldeamiento por inyección.
Para moldear por inyección un artículo plástico
hueco tubular, la cavidad de moldeo tiene preferiblemente una
porción de entrada de forma substancialmente cónica, una porción
central alargada y una porción de salida. La porción de forma
cónica tiene preferiblemente una punta o ápice y el líquido se
inyecta al material plástico en el ápice. La porción de salida
puede comprender una segunda porción de forma substancialmente
cónica; dicha porción cónica de salida tiene un ápice y dicha
expulsión de material plástico desde la cavidad de moldeo a la
cavidad secundaria ocurre a través de dicho ápice. Se puede
proporcionar un mecanismo de puerta anular para inyectar el material
plástico hacia dicha porción cónica de entrada.
Se pueden proporcionar medios para adaptar por
lo menos un extremo del artículo para formar un artículo
tubular.
La invención proporciona aún otro aparato más
para moldeamiento por inyección de un artículo plástico hueco que
comprende una máquina de moldeamiento por inyección con un barril y
una boquilla; un molde con una cavidad de moldeo en el mismo que
define por lo menos una porción del artículo, para la conexión con
la boquilla para inyectar una cantidad de material plástico fundido
a la cavidad de moldeo desde la máquina de moldeamiento por
inyección; y medios para inyectar gas presurizado o líquido
presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo para
aplicar una presión de compresión al material plástico;
caracterizado porque se garantizan medios de control para mantener
la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la
cavidad de moldeo por un período del tiempo para aplicar una
presión de compresión al material plástico antes de permitir que
sea expelida nuevamente una porción del material plástico fundido en
el molde hacia dentro del barril de la máquina de moldeamiento por
inyección, previo a que se solidifique el material plástico restante
en la cavidad de moldeo y el gas o el líquido haya sido expulsado
de la cavidad de moldeo para permitir el retiro del artículo
plástico del molde.
En una realización, la máquina de moldeamiento
por inyección se emplea para inyectar el material plástico a la
cavidad de moldeo y para aplicar una presión de compresión al
material plástico.
En otra realización, la máquina de moldeamiento
por inyección aplica una presión de compresión a la presión de
inyección del material plástico en la cavidad de moldeo, previo a la
inyección del gas o del líquido presurizado al material plástico en
la cavidad de moldeo.
A modo de ejemplo, se describirán realizaciones
específicas de acuerdo con la invención en referencia a los dibujos
esquemáticos que se anexan, en los cuales:
- las figuras 1A - 1E ilustran una secuencia de
pasos en una primera realización; La figura 2 es un gráfico que
ilustra además la secuencia de tiempo de la presión en el molde
según lo dispuesto en las figuras 1A - 1E; las figuras 3A - 3E
ilustran una secuencia de pasos alternativa a la realización de las
figuras 1A - 1E. La figura 4 es un gráfico que ilustra además la
secuencia de tiempo de la presión en el molde según lo dispuesto en
las figuras 3A - 3E; las figuras 5A - 5E ilustran una secuencia de
pasos en otra realización; las figuras 6A - 6E ilustran una
secuencia de pasos alternativa a la realización de las figuras 5A -
5E; las figuras 7A - 7F ilustran otra realización de la invención
en la cual se utilizan dos cavidades secundarias; las figuras 8A -
8F ilustran una secuencia de pasos alternativa a la realización de
las figuras 7A - 7F; las figuras 9A - 9F ilustran una secuencia de
pasos en otra realización más, usada particularmente para la
fabricación de componentes tubulares huecos; las figuras 10A - 10F
ilustran una secuencia de pasos alternativa a la realización de las
figuras 9A - 9E; las figuras 11 y 12 ilustran realizaciones
alternativas en el extremo de entrada en la realización del
componente tubular hueco; y las figuras 13 y 14 son gráficos que
ilustran secuencias alternativas del tiempo de presión en el molde
al emplear líquido como fluido presurizado.
Las figuras 1A - 1E ilustran los pasos de
secuencia de una realización de la presente invención. A este
proceso nos referimos generalmente con el número de referencia 10
en los dibujos. En la figura 1A, una cantidad de material plástico
fundido 20 se coloca en el barril 22 de una máquina de moldeamiento
por inyección. La máquina de moldeamiento por inyección puede ser
de cualquier tipo convencional y puede expeler el material plástico
por la boquilla del barril de cualquier manera convencional, tal
como mediante un tornillo helicoidal o un pistón 26. Aunque un
miembro de pistón 26 se muestra e ilustra y describe en las figuras
1A - 1E, debe ser entendido que puede ser utilizado cualquier
mecanismo convencional usado para expeler el material plástico desde
un barril de una máquina de moldeamiento por inyección.
Según lo mostrado en la figura 1A, la boquilla
24 de la máquina de moldeamiento por inyección está conectada con
una cavidad de moldeo 30. La cavidad de moldeo 30 se coloca en un
molde convencional que a su vez se coloca en una máquina
convencional de moldeamiento. En esta realización, la cavidad de
moldeo 30 representa una sección más gruesa del artículo que se
moldeará. Una cavidad secundaria 32 se coloca dentro del molde en
comunicación con la cavidad de moldeo 30, y se acopla a la cavidad
de moldeo mediante un corredor o un conducto de flujo 44. Un
miembro de válvula 40 se coloca entre la boquilla 24 y la cavidad de
molde 30 mientras que un segundo miembro 42 de la válvula se coloca
en el corredor o conducto 44 de flujo. Los miembros 40 y 42 de la
válvula pueden ser de cualquier tipo convencional, pero en esta
realización son miembros del tipo de válvula de cierre, y se puede
hacer que funcionen de cualquier manera convencional, tal como de
manera neumática, hidráulica, eléctrica, etc. El control de los
miembros 40 y 42 de la válvula se puede lograr también con cualquier
mecanismo o sistema convencional. Por ejemplo, el mecanismo puede
ser operado por ordenador para graduar exactamente las válvulas
para abrirse y cerrarse según lo deseado de acuerdo con un proceso
de moldeamiento por inyección pre-especificado.
La cantidad de material plástico 20 en el barril
22 de la máquina de moldeamiento por inyección es suficiente para
llenar, o llenar substancialmente, el volumen de la cavidad de
moldeo 30. El material plástico 20 que puede ser usado o utilizado
o utilizado con la presente invención puede ser de cualquier tipo
convencional, tal como una resina termoplástica. El material
plástico también puede ser un material con relleno, que se mezcla
con vidrio o material mineral.
En una realización alternativa, pueden ser
proporcionadas dos o más cavidades secundarias. Las cavidades
secundarias se conectan cada una son con la cavidad de moldeo 30
mediante corredores o conductos separados 44. También se colocan
miembros de válvula separados, independientemente controlados, en
cada uno de los corredores o de los conductos 44 entre la cavidad
de moldeo 30 y las cavidades secundarias. En esta realización, las
cavidades secundarias constituyen cavidades de desagüe, que pueden
ser llenadas por separado y los miembros 42 de la válvula se
gradúan para permitir que el material plástico sea expelido según lo
deseado y cuando sea necesario para optimizar el proceso de
producción y el producto plástico obtenido del proceso.
En referencia de nuevo a la figura 1, el segundo
paso en el proceso se muestra en la figura 1B. En este paso, el
material 20 de resina plástica es inyectado por la máquina de
moldeamiento por inyección fundida a la cavidad 30 de moldeo. Para
este paso de proceso, se abre el miembro 40 de la válvula para
permitir al material plástico entrar a la cavidad 30 de moldeo,
pero el miembro 42 de la válvula se mantiene en una posición cerrada
para evitar que nada de plástico entre a la cavidad secundaria 32.
El plástico en la cavidad de moldeo se presuriza luego por la
máquina de moldeamiento ("presión de compresión") durante un
corto período predeterminado de tiempo, por ejemplo
1-5 segundos. Esto ayuda a asegurar la buena
reproducibilidad de la superficie del molde sobre el artículo
moldeado en la cavidad.
En este punto, el gas se inyecta a presiones
seleccionadas de percusión del émbolo (ram) y de sostenimiento
(hold). Según lo explicado arriba, esto es posible en el caso de un
proceso de inyección plena debido a la contracción volumétrica o
encogimiento volumétrico del material plástico en la cavidad de
moldeo 30. En la realización esquemática mostrada, el gas, por
ejemplo nitrógeno, se inyecta a través del conducto de entrada 50.
Esto se muestra en la figura 1C. Inicialmente, el miembro de válvula
42 permanece en una condición cerrada durante una cantidad de
tiempo predeterminada tal que la presión del gas crea una cavidad
hueca en el material fundido 20 y fuerza al material plástico
contra las superficies internas de la pared de la cavidad de moldeo,
y una piel externa del material plástico se solidifica mientras que
una porción del núcleo del material plástico permanece fundida,
ayudando así a suministrar un buen acabado superficial en el
producto plástico.
Después de eso, tal como se muestra en la figura
1D, el miembro de válvula 40 se cierra y el miembro de válvula 42
se abre. La presión del gas 52 en el material plástico fundido 20 en
la cavidad de moldeo 30 hace que una porción del plástico fundido
sea expelida desde la cavidad de moldeo hacia la cavidad secundaria
32. A este respecto, el material plástico fundido se expele
preferiblemente desde el centro de las secciones más gruesas en el
artículo de moldeo a través de puertas de conexión o del corredor
44. Después de eso, una presión de gas de "hola" o de
"compresión" se mantiene en la cavidad de moldeo mientras que
el material plástico restante se enfría y solidifica. Esto tarda
10-25 segundos o más, dependiendo del tamaño y del
grosor del producto plástico moldeado.
Generalmente, es necesario ajustar el volumen de
la cavidad secundaria 32 o de cada una de ellas después del primer
ensayo, o siguientes, del molde para hacer coincidir el volumen de
la cavidad secundaria respectiva con el volumen de plástico
requerido para ser expelido desde la cavidad de moldeo. Esto puede
hacerse mediante maquinado metálico del molde para aumentar el
volumen, o la adición de metal para reducir el volumen.
Inicialmente, el volumen de plástico expelido hacia la cavidad
secundaria o cada una de ellas se determina por el tiempo en el que
se abre el miembro de la válvula 42. Si se prolonga el tiempo de
abertura de la válvula, más plástico se solidifica en la cavidad de
moldeo, es decir la piel sólida de plástico se engruesa y se expele
menos; al contrario, si el tiempo de abertura de la válvula se
precipita, es decir si se reduce el tiempo de retraso al abrir, se
reduce el grosor de la piel y se expele más plástico. Cuando se
optimiza el equilibrio del volumen de la cavidad secundaria y del
tiempo de abertura de la válvula, el proceso se puede hacer
funcionar consecuentemente en producción de inyección tras
inyección.
La cantidad de material plástico que se expela a
la cavidad de desagüe también puede ser controlada por el tiempo en
que se abre el miembro de la válvula 42.
También es posible operar el proceso presente
con el miembro de la válvula 40 abierto o sin uso de una válvula
tal como el miembro de la válvula 40 colocado entre la máquina de
moldeamiento por inyección y el molde, sosteniendo el pistón 26 en
su posición delantera. Sin embargo, es preferible cerrar el miembro
de la válvula 40 o una compuerta de válvula de corredor caliente
equivalente, para proporcionar el medio positivo para evitar que el
plástico sea forzado nuevamente adentro del tornillo o del cilindro
pistón, es decir el barril 22, cuando se presuriza por el gas.
Una vez que el material plástico restante en la
cavidad de moldeo se haya enfriado y solidificado suficientemente,
el gas 52 es liberado, por ejemplo, de vuelta a través del conducto
50. Esto se muestra en la figura 1E. El gas expelido se puede
recoger y recuperar para otro uso, o expelido a la atmósfera. Los
mecanismos y los sistemas para dejar escapar o descargar el gas
presurizado del interior del artículo moldeado, como paso
preparatorio antes de abrir el molde, se describen en numerosas
patentes en el arte anterior. En este respecto, se puede utilizar
cualquier mecanismo o sistema convencional para dejar salir o
descargar el gas del molde y del artículo moldeado de acuerdo con
la actual invención. A la vez que se libera el gas, el pistón o
cilindro 26 de la máquina de moldeamiento por inyección se contrae
típicamente a su posición de descanso (tal como se ilustra) en la
preparación para otra inyección de material plástico.
Una vez que el gas se descargue o se deje
escapar de la cavidad de moldeo, el molde se abre y el producto
plástico acabado se expulsa o se retira de la cavidad de moldeo. Al
mismo tiempo, el material plástico expelido 21 en la cavidad
secundaria 32 se expulsa o se retira de manera semejante del molde.
El plástico en la cavidad secundaria 32 pueden ser molidos de nuevo
y ser reutilizados, si se desea, para evitar desperdicio de
material, o la cavidad misma puede se utilizada para formar otra
pieza plástica para uso posible.
La colocación de uno o más inyectores 50 en la
cavidad de moldeo debe preferiblemente estar adyacente a las
secciones más gruesos y remota de, y en la extremidad opuesta a, las
puertas de expulsión y los corredores. En el caso de dos o más
inyectores de gas en la cavidad de moldeo, el comienzo de la
inyección del gas desde cada posición de alimentación de gas puede
ser secuencialmente controlado por medios apropiados de control.
También, el posicionamiento en la cavidad de moldeo de la o las
puertas de alimentación de plástico, si se tiene más de una, se
debe seleccionar para optimizar el flujo de plástico a la cavidad de
moldeo. Tal como se explicó arriba, puede ser necesario prevenir
que la presión de gas en el molde fuerce al plástico nuevamente
adentro de la máquina de moldeamiento por inyección usando una
válvula de cierre 40, tal como se ilustra, o sosteniendo el
tornillo del pistón hacia delante, o por medio de un sistema de
corredor caliente con las puertas de la válvula.
Un gráfico que ilustra la secuencia de pasos
descrita arriba se muestra en la figura 2. Al gráfico nos referimos
generalmente por el número 60 de referencia en la figura 2 y gráfica
el tiempo de moldeamiento relativo a la presión en el molde. A este
respecto, la presión en el molde aumenta inicialmente, tal como se
muestra por la línea 62 a medida que el plástico se inyecta a la
cavidad de moldeo. La máquina de moldeamiento sostiene la presión
de compresión del plástico tal como se indica por la línea 64. El
tiempo en el cual la máquina comprime la presión es indicado por la
flecha 66. Ese tiempo se puede ajustar como se desee.
Después de eso, tal como se muestra por la línea
68, el gas se inyecta al material plástico en la cavidad de moldeo.
En el punto 70, se abre el miembro de válvula 44 que regula el flujo
del material plástico en la cavidad secundaria. Esto permite que el
plástico sea expelido de la cavidad de moldeo a la cavidad
secundaria. Este paso es indicado por la flecha 72. Después de eso,
se sostiene la presión del gas en la cavidad de moldeo. Esto se
muestra por la línea 74. El tiempo de la presión de compresión del
gas se muestra por la flecha 76 en la
figura 2.
figura 2.
Posteriormente, la presión de gas se reduce en
el molde. Esto se muestra por la línea 78. La presión de gas se
puede también mantener constante por un período de tiempo, tal como
se muestra en 80, para permitir que el material plástico se
refresque y endurezca. Después, una vez que se refresque y se
endurezca la pieza plástica, el gas se descarga del molde. Una vez
se descarga o se deja escapar la presión del gas de la cavidad de
moldeo, tal como se muestra por la línea 82, se abre el molde y se
retira la pieza. Esto se muestra en el punto 84 sobre el gráfico de
la
figura 2.
figura 2.
Con el sistema y el proceso de la presente
invención, el método no es dependiente de la inyección repetida de
un volumen inyectado de plástico exactamente controlado, inyección
tras inyección. Así mismo, la capacidad de comprimir el plástico,
por contracción o disminución volumétrica del plástico, mientras que
la cavidad de moldeo se llena de plástico, o se llena de plástico
y una inyección inicial de gas, asegura la repetición exacta de la
superficie de la cavidad de moldeo sin la contracción del plástico
desde la superficie.
Evitando la necesidad de llenar parcialmente la
cavidad del artículo elimina la tendencia a formar marcas de
vacilación sobre el producto en posiciones a las que el plástico
fluye y se detiene antes de que el gas se inyecte.
La dependencia de un volumen fijo de material
plástico que se expele de la cavidad de moldeo elimina la
dependencia variable de la sincronización de inyección de gas. Así
mismo, la presente invención es conveniente para moldes con
múltiples cavidades, pudiendo cada cavidad conectarse con una o más
cavidades secundarias, eliminando así cualquier necesidad de
balancear el flujo de plástico para llenar parcialmente cada cavidad
de moldeo.
La presente invención es conveniente para una
amplia gama de materiales de resina termoplástica, incluyendo
materiales de fibra con relleno de vidrio que requieren una
presurización temprana para alcanzar acabados superficiales
aceptables. Así mismo es realizable un grosor de sección de pared
más constante y uniforme por toda la longitud del canal de gas como
resultado de un control más positivo del flujo de gas y plástico. El
proceso es además operable en las máquinas de moldeamiento que no
son capaces de entregar exactamente volúmenes constantes de material
plástico.
La posición del o de cada inyector de gas en la
cavidad de moldeo no es tan crítico como sí lo es con otros
procesos en los cuales se utilizan cavidades de desagüe. Respecto a
esto, la presente invención es conveniente para expeler el plástico
de más de una posición a una cavidad de moldeo. Así mismo, los
miembros de válvula en las cavidades secundarias pueden ser
abiertos y cerrados de forma secuencial para optimizar la expulsión
plástica y evitar acumulaciones gruesas del plástico restante en el
artículo
moldeado.
moldeado.
Con la presente invención no es necesario
inyectar un peso inyectado o un volumen de llenado despresurizados
exactos. También, la sincronización de la inyección de gas no es tan
crítica como en otros procesos. La presión de compresión ejercida
por la máquina de moldeamiento y posteriormente por el gas cuando la
cavidad se llena de material plástico asegura una buena
reproducibilidad de la cavidad de moldeo y del mismo artículo
moldeado. Se reducen las marcas de flujo y de soldadura. También,
la aparición de marcas de vacilación, cuando se desea el relleno
parcial de una cavidad, es también infrecuente o reducido al mínimo
con la presente invención.
La operación del miembro de válvula 42, así como
de cualesquier otro miembro de válvula que se coloquen entre la
cavidad de moldeo y las cavidades secundarias respectivas, se puede
hacer funcionar independientemente y medir el tiempo para que sea
secuencial con las otras cavidades secundarias. Esto permite que el
plástico sea expelido de la cavidad de moldeo en una secuencia
deseada y la formación de varios canales en diversas secciones o
miembros más gruesos del artículo moldeado. También, según lo
observado, el volumen del plástico expelido de la cavidad de moldeo
no es dependiente de la sincronización de la inyección de gas. En
lugar de eso, es dependiente de la sincronización de las válvulas y
del volumen de la cavidad o cavidades secundarias y la secuencia de
abertura y cierre de los miembros de válvula desde la cavidad de
moldeo a las cavidades secundarias.
En otra realización de la presente invención,
las válvulas en los corredores o conductos de flujo entre la
cavidad de moldeo y la cavidad o las cavidades secundarias se pueden
operar de una manera diferente. Los miembros de válvula pueden ser
operables mediante la aplicación de una presión seleccionada que se
ejerce por inyección de gas y a su vez una transmisión de la
presión al material plástico. Esto a su vez abrirá el miembro de
válvula, superando una fuerza de cierre preestablecida. Las
actuales fuerzas de cierre se pueden aplicar a los miembros de la
válvula mediante miembros mecánicos de resorte u otros medios, tales
como neumático, hidráulico o eléctrico.
Además, la abertura y el cierre de los miembros
de válvula se pueden controlar por cualquier medio convencional,
tal como medios neumáticos, hidráulicos, eléctricos o mecánicos. La
abertura y el cierre de los miembros de válvula se pueden también
controlar por medios externos que pueden incluir la sincronización
digital o por ordenador o computadora, externo a o integral con los
medios de control de presión de gas.
Las figuras 3A - 3E ilustran el mismo aparato
que en la realización de las figuras 1A - 1E, pero con una secuencia
alternativa de los pasos de un proceso para moldeamiento por
inyección de un artículo plástico hueco.
En esta realización, la cantidad de material
plástico fundido 20 en el barril 22 de la máquina de moldeamiento
por inyección es por lo menos suficiente para llenar, o llenar
substancialmente, el volumen de la cavidad de moldeo 30 sin
comprimir el material plástico en la cavidad de moldeo.
En referencia a la figura 3, en la figura 3B se
muestra el segundo paso en el proceso. En este paso, el material
fundido de resina plástica 20 es inyectado por la máquina de
moldeamiento a la cavidad de moldeo 30, con el miembro de válvula
40 abierto y el miembro de válvula 42 cerrado, pero el paso de
inyectar el material plástico se termina antes de que ocurra el
empaquetamiento del material plástico en la cavidad de moldeo.
Después de la inyección del material plástico,
con el miembro de válvula 40 aún cerrado, se inyecta gas
presurizado, por ejemplo nitrógeno, a presiones seleccionadas de
émbolo y sostenimiento a través del conducto de entrada 50. Esto es
posible debido a la contracción o encogimiento volumétrico del
material plástico y se muestra en la figura 3C. Inicialmente, el
miembro de válvula 42 permanece en una condición cerrada por una
cantidad de tiempo predeterminada de tal manera que la presión del
gas cree una cavidad hueca en el material fundido 20 y aplique una
presión de compresión y empaquetamiento que fuerce al material
plástico contra las superficies internas de la cavidad de molde 30,
y una piel externa del material plástico haya solidificado mientras
que una porción del núcleo del material plástico siga estando
fundida, ayudando así a proporcionar un buen acabado superficial en
el producto plástico.
Después, tal como se muestra en la figura 3D, el
miembro de válvula 42 se abre. La presión del gas 52 en el material
plástico fundido 20 en la cavidad de moldeo 30 hace que una porción
del plástico fundido sea expelida de la cavidad de moldeo a la
cavidad secundaria 32. Como antes, el material plástico fundido se
expele preferiblemente desde el centro de la sección o las
secciones más gruesas en el artículo moldeado a través del conducto
o corredor conectador 44. Después, se mantiene una presión de
"sostenimiento" o "empaquetamiento" del gas en la cavidad
de moldeo mientras que el material plástico se enfría y
solidifica.
Una vez que el material plástico restante en la
cavidad de moldeo se haya enfriado suficientemente y solidificado,
se deja escapar el gas 52. Esto se muestra en la figura 3E. Después,
se abre el molde y el artículo plástico acabado se expulsa o se
retira de la cavidad de moldeo. Al mismo tiempo, el material
plástico expelido 21 en la cavidad secundaria 32, o cada una de
ellas, se expulsa o se retira del molde de manera
similar.
similar.
En la figura 4 se muestra un gráfico que ilustra
la secuencia de los pasos descritos arriba. El gráfico es
referenciado generalmente con el número de referencia 60 en la
figura 4 y representa el tiempo del ciclo de moldeamiento relativo
a la presión en el molde. La presión en el molde aumenta
inicialmente tal como se muestra por la línea 62 a medida que el
plástico se inyecta a la cavidad de moldeo, sin que la máquina de
moldeamiento sostenga la presión plástica para comprimir y
empaquetar el plástico.
Después, tal como se muestra en la línea 68, el
gas se inyecta al material plástico en la cavidad de moldeo y
aplica una presión de compresión y empaquetamiento al material
plástico tal como se muestra por la línea 73. En el punto 70, se
abre el miembro de válvula 44 que regula el flujo del material
plástico hacia la cavidad secundaria. Esto permite que el plástico
sea expelido de la cavidad de moldeo hacia la cavidad secundaria.
Este paso es indicado por la flecha 72. Después, la presión del gas
en la cavidad de moldeo se sostiene. Esto se muestra por la línea
74. El tiempo de la presión de compresión del gas se muestra por la
flecha 76 en la figura 4.
Posteriormente, la presión de gas se reduce en
el molde. Esto se muestra por la línea 78. La presión de gas se
puede también mantener constante por un período del tiempo, tal como
se muestra en 80, para permitir que el material plástico se enfríe
y endurezca. Después, una vez que se enfríe y endurezca el artículo
plástico, el gas se expulsa del molde. Una vez se descargue o se
agote la presión del gas de la cavidad de moldeo, tal como se
muestra por la línea 82, se abre el molde y se retira el artículo
moldeado. Esto se muestra en el punto 84 en el gráfico de la figura
4.
La capacidad de ejercer presión para comprimir
el plástico durante la inyección inicial del gas, ayuda a la
repetición de la superficie de la cavidad de moldeo sin contracción
del plástico desde la superficie.
Así mismo, evitando la necesidad de llenar
parcialmente la cavidad de moldeo se elimina la tendencia a formar
marcas de vacilación sobre el artículo en posiciones a las cuales el
plástico fluye y se detiene antes de inyectar el gas.
Alternativa o adicionalmente a expeler una
porción del material plástico a una o más cavidades secundarias,
también es posible expeler una porción del material plástico
nuevamente adentro del barril de la máquina de moldeamiento por
inyección, constituyéndose así el barril en una cavidad secundaria.
Esto se lleva a cabo por la presión de gas que empuja atrás al
tornillo o al pistón de inyección contra una presión controlable de
vuelta. Este proceso se muestra en las figuras 5A - 5E y es referido
generalmente por el número de referencia 100. Tal como se muestra
en la figura 5A, el material plástico 102 se coloca en un barril 104
de una máquina de moldeamiento por inyección 101. El barril 104
tiene una boquilla 106 que está conectada de cualquier manera
convencional con una cavidad de moldeo 108. Un miembro de válvula
110 controla el flujo de plástico de la sección de barril en la
cavidad de moldeo. En la secuencia inicial de pasos, tal como se
muestra en la figura 5B, se abre el miembro de válvula 110
permitiendo que el material plástico sea inyectado desde el barril
104 en la cavidad de moldeo 108. Después, la presión es sostenida
temporalmente por la máquina de moldeamiento por inyección relativo
al plástico en la cavidad del molde 108, preferiblemente por lo
menos 1-5 segundos.
Con el tornillo o el émbolo 130 de la máquina
sostenidos hacia adelante o la válvula 110 cerrada, la inyección
del gas comienza a través del conducto de inyección de gas 120,
creando el gas una cavidad hueca en el material plástico y forzando
al material plástico contra las superficies internas de la cavidad
de moldeo. Una piel externa del material plástico se solidifica
mientras que una porción del núcleo del material plástico permanece
fundida.
Después, tal como se muestra en la figura 5C, el
gas continúa siendo inyectado al material plástico en la cavidad de
moldeo a través del conducto de inyección de gas 120, con el miembro
de válvula 110 abierto. El gas 122 expele una porción de plástico
de vuelta hacia el cilindro o barril 14 de la máquina y extiende la
cavidad hueca en el material plástico en la cavidad de moldeo
108.
En este punto del proceso, se reduce la presión
desde el tornillo o sección de émbolo 130 de la máquina de
moldeamiento, que permite la expulsión del material plástico fundido
102 de la cavidad de moldeo de vuelta hacia el cilindro o barril
104 de la máquina. El espacio en el barril 104 puede ser formado por
la presión del gas que fuerza a la sección de émbolo 130 afuera del
molde.
Después de terminar la expulsión del plástico,
la presión de gas se sostiene durante el enfriamiento y la
solidificación del material plástico restante en la cavidad de
moldeo, y el miembro de válvula 110 se cierra. Esto se muestra en
la figura 5D. En este punto, el plástico se somete a presión de
compresión y empaquetamiento y tiene su superficie forzada
apretadamente contra las superficies interiores de la cavidad de
moldeo. Esto produce un buen acabado superficial y crea una
definición completa de la superficie del molde. Después, la presión
de gas en la cavidad de moldeo se reduce a la presión atmosférica,
bajo control. Esto se muestra en la figura 5E. Después, el barril
104 de la máquina se rellena totalmente con material plástico, listo
para el siguiente ciclo de moldeamiento. Al mismo tiempo, se abre
el molde y se retira o se expulsa la pieza plástica formada de la
máquina
\hbox{de moldeamiento.}
Las ventajas de esta realización alternativa de
la presente invención es que el plástico expelido puede ser
remoldeado en inyecciones sucesivas. Esto elimina el remoler o el
recuperar el material expelido de un excedente o de una cavidad
secundaria. Tampoco es necesario el re-desbarbado
del moldeamiento y el sistema no tiene que gastar el coste de
válvulas de cierre adicionales en los miembros del corredor.
Un proceso alternativo se muestra en las figuras
6A - 6E y referido generalmente por el número de referencia 100.
Tal como se muestra en la figura 6A, una cantidad del material
plástico fundido 102 se coloca en el barril 104 de la máquina de
moldeamiento por inyección 101, y el aparato es el mismo que el
aparato ilustrado en la figura 5A. En la secuencia inicial de pasos
de este proceso alternativo, tal como se muestra en la figura 6B,
se abre el miembro de válvula 110 permitiendo que el material
plástico fundido sea inyectado desde el barril 104 a la cavidad de
moldeo 108 sin comprimir el plástico.
Después, el paso de inyectar el gas comienza.
Esto se logra ya sea con el pistón 130 de la máquina de moldeamiento
sostenido hacia adelante y el miembro de válvula 110 abierto, o
bien con el miembro de válvula 110 cerrado, tal como se muestra en
la figura 6C. En cualquier caso, el gas se inyecta a través del
conducto 120 y comienza a crear una cavidad hueca en el material
plástico en la cavidad de moldeo 108 comprimiendo y empaquetando así
el plástico en la cavidad de moldeo.
Después de un retardo predeterminado de tiempo,
mientras se continúa manteniendo la presión de gas, se reduce la
presión desde el tornillo o el pistón de la máquina de moldeamiento
130 y/o se abre el miembro de la válvula 110, lo que permite al gas
expeler progresivamente el material plástico fundido de la cavidad
de moldeo 108 de vuelta hacia dentro del cilindro o del barril de
la máquina 104 (figura 6D), forzando el gas al pistón 130 fuera del
molde.
El paso de expeler una porción del material
plástico de vuelta hacia dentro del barril 104 es controlado de tal
manera que se expela una cantidad predeterminada de plástico de una
manera controlada. El control del flujo de plástico puede ser
logrado manteniendo una contra presión sobre el pistón 130 mientras
se controla la velocidad a la cual la presión del plástico retrae
el pistón y/o se controla la posición final del pistón.
Alternativamente, la cantidad de plástico que se expele puede ser
controlada primero controlando la velocidad a la cual la presión
del plástico retrae el pistón mientras se mantiene una contra
presión sobre el pistón, y posteriormente se cierra la válvula de
la boquilla 110. En cada caso, el flujo del gas no se extiende más
allá de la válvula de boquilla 110, para evitar contaminar el
plástico en el barril que se inyecta a la cavidad de moldeo 108
durante el ciclo de moldeamiento sucesivo.
Después de terminar la expulsión del plástico,
la presión de gas se sostiene durante el enfriamiento y la
solidificación del material plástico remanente en la cavidad de
moldeo. En este punto, el plástico se somete a la presión de
compresión y empaquetamiento por el gas y tienen su superficie
forzada firmemente contra las superficies internas de la pared de
la cavidad de moldeo. Esto produce un buen acabado superficial y
crea una definición completa de la superficie del molde. Después,
la presión de gas en la cavidad de moldeo se reduce a la presión
atmosférica, bajo control. Esto se muestra en la figura 6E. Después,
el barril 104 de la máquina se rellena totalmente con el material
plástico listo para el siguiente ciclo de moldeamiento. Al mismo
tiempo, se abre el molde y el artículo plástico moldeado se retira o
se expulsa del molde.
Según lo descrito arriba, el plástico expelido
puede ser remoldeado en inyecciones sucesivas. Así mismo no es
necesaria la re-desbarbadura del moldeamiento, y el
sistema no tiene que gastar los costes de válvulas de cierre
adicionales en los miembros del corredor para separar las cavidades
secundarias.
Una realización de la invención en la cual se
utiliza más de una cavidad secundaria se muestra en las figuras 7A-
7F y se señala generalmente con el número de referencia 150. La
realización 150 incluye una máquina de moldeamiento por inyección
152 que se instala para que inyecte una cantidad de material
plástico fundido 154 a una cavidad de moldeo 156 en un molde. La
cavidad primaria de moldeo 156 tiene un par de cavidades secundarias
158 y 160 que se conectan con la cavidad de moldeo 156 mediante
conductos o corredores 162 y 164 respectivamente. Los miembros de
válvula 166 y 168 se colocan en los conductos y actúan para abrir y
cerrar el flujo de plástico desde la cavidad de moldeo 156 a las
cavidades secundarias. Otro miembro de válvula 170 se coloca a la
entrada de la cavidad primaria de moldeo 156 (o en la boquilla) y
se utiliza para abrir y cerrar el conducto 172 que conecta la
boquilla de la máquina de moldeamiento por inyección con la cavidad
de moldeo. El miembro de puerto o perno 174 se utiliza para
inyectar gas a la cavidad de moldeo.
La secuencia de los pasos para uso del sistema
150 se ilustra en las figuras 7A - 7F. El material plástico fundido
154A primero se inyecta a la cavidad de moldeo y se retiene allí por
un breve período de "presión de compresión o empaquetamiento"
(figura 7B). El gas 180 se inyecta entonces al material plástico en
la cavidad de moldeo y la presión se sostiene por una cantidad de
tiempo que asegura que el material plástico se mantiene contra las
superficies internas de la pared de la cavidad de moldeo y ha
solidificado una piel externa del material plástico mientras que
una porción del núcleo del material plástico permanece fundida
(figura 7C). Luego se abre el miembro de válvula 166 y se expele
una primera cantidad de material plástico 154B a una primera
cavidad secundaria 158 (figura 7D). Después, se abre el miembro de
válvula 168 y se expele una segunda cantidad del material plástico
154C a una segunda cavidad secundaria 160 (figura 7E). Una vez que
la pieza se haya enfriado suficientemente y solidificado, el gas se
deja escapar de vuelta a través del puerto 174 (figura 7F). En los
pasos finales, se abre el molde, se expulsa la pieza y el sistema se
prepara para el comienzo de otro ciclo.
Una realización alternativa en la cual se
utiliza más de una cavidad secundaria se muestra en las figuras 8A
- 8F y es señalada generalmente por el número de referencia 150. Tal
como se muestra en la figura 8A, una máquina de moldeamiento por
inyección 152 se instala para inyectar una cantidad de material
plástico fundido 154 a una cavidad de moldeo 156 en un molde.
La secuencia de pasos en esta realización
alternativa se ilustra en las figuras 8A - 8F. El material plástico
fundido 154A se inyecta primero a la cavidad de moldeo (figura 8B)
sin compresión del plástico. El gas 180 se inyecta entonces al
material plástico en la cavidad de moldeo y la presión se sostiene
por una cantidad de tiempo que asegure que el material plástico se
mantenga contra las superficies internas de pared de la cavidad de
moldeo y se haya solidificado una piel externa del material plástico
mientras que una porción del núcleo del material plástico
permanezca fundida (figura 8C). El miembro de válvula 166 se abre
entonces y una primera cantidad del material plástico 154B se
expele a una primera cavidad secundaria 158 (figura 8D). Después,
se abre el miembro de válvula 168 y una segunda cantidad del
material plástico 154C se expele a una segunda cavidad secundaria
160 (figura 8E). Una vez que la pieza se haya enfriado y
solidificado suficientemente, se deja escapar el gas de vuelta a
través del puerto 174 (figura 4F). En los pasos finales, se abre el
molde, se expulsa la pieza, y el sistema se prepara para el comienzo
de otro ciclo.
Las realizaciones mostradas en las figuras 7A -
7F y las figuras 8A - 8F son representativas de realizaciones de
acuerdo con la presente invención en la cual se utiliza más de una
cavidad secundaria. Las variaciones y los cambios se pueden
realizar por personas con habilidad ordinaria en el arte para
desarrollar otros sistemas de cavidades secundarias múltiples. A
menudo es ventajoso expeler las porciones del material plástico a
las segundas, terceras, o aún cuartas cavidades secundarias para
aliviar las secciones gruesas del plástico que permanecen después
de la primera expulsión. Esto puede ser evidente en una sección no
uniformemente gruesa de moldeamiento, en una manija de puerta de
automóvil, por ejemplo.
La operación del miembro de válvula 42, así como
de cualquier otro miembro de válvula que se coloque entre la
cavidad de moldeo y las cavidades secundarias, se puede hacer
funcionar independientemente y cronometradas para que sean
secuenciales con las otras cavidades secundarias. Esto permite que
el plástico sea expelido de la cavidad de moldeo en una secuencia
deseada y permite la formación de diversos canales en diversas
secciones o miembros más gruesos del producto. Así mismo, tal como
se ha observado arriba, el volumen del plástico expelido desde la
cavidad de moldeo no es dependiente de la sincronización del gas. En
lugar de eso, es dependiente de la sincronización de las válvulas y
del volumen de la cavidad o de las cavidades secundarias, y la
secuencia de la abertura y del cierre de los miembros de válvula
desde la cavidad de moldeo hacia las cavidades secundarias.
En otra realización de la presente invención,
las válvulas en los corredores o conductos entre la cavidad de
moldeo y la cavidad o las cavidades secundarias se pueden operar de
una manera diferente. Los miembros de la válvula pueden ser
operables por la aplicación de una presión seleccionada que se
ejerza por la inyección de gas y, a su vez, una transmisión de la
presión al material plástico. Esto a su vez abrirá el miembro de
válvula, superando así una fuerza de cierre preestablecida. Las
fuerzas de cierre preestablecidas pueden aplicarse a los miembros
de válvula mediante miembros mecánicos de resorte u otros medios,
tales como neumático, hidráulico o eléctrico.
Además, la abertura y el cierre de los miembros
de válvula se pueden controlar por cualquier medio convencional,
tal como los medios neumáticos, hidráulicos, eléctricos o mecánicos.
La abertura y el cierre de los miembros de válvula se pueden
también controlar por medios externos que pueden incluir la
sincronización digital o por ordenador o computadora, externa o
integral con los medios de control de presión de gas.
La presente invención también se puede utilizar
en la fabricación de componentes tubulares huecos. Un sistema y un
proceso de moldeamiento preferidos para esto se muestra en las
figuras 9A - 9F, mientras que otras realizaciones de porciones de
este mecanismo y sistema se ilustran en las figuras 11 y 12. Hay una
necesidad hoy de fabricar componentes tubulares huecos a partir de
materiales plásticos. Estos componentes se pueden utilizar, por
ejemplo, como rodillos para impresoras. Los componentes tubulares
tienen que ser estables en sus dimensiones y tener secciones de
corte transversal circular recto con intersecciones concéntricas
huecas en muchos casos. También es deseable incluir características
en el moldeamiento que no podrían normalmente ser extrudidos, pero
que son posibles con productos moldeados por inyección. Éstos
incluyen ranuras o roscas de tornillo en la superficie externa,
soportes y otros accesorios externos, mecanismos de conexión para
usar como husos, y la inclusión de dientes de engranaje u otras
configuraciones para proporcionar maneras de rotar el rodillo.
Con técnicas convencionales de moldeamiento por
inyección, ya sea como una sección sólida o con núcleos laterales
mecánicamente móviles para formar la sección
inter-tubular, es difícil lograr que sea plana sin
distorsión por sobre toda la longitud del componente y reducir los
ciclos de tiempo de moldeamiento. En tentativas anteriores de
utilizar moldeamiento ayudado con gas para productos o componentes
huecos, se ha probado que es difícil de lograr concentricidad y
grosor uniforme de las secciones de pared a lo largo de toda la
longitud de los componentes tubulares.
Para lograr superficie plana axial por sobre
toda la longitud de la sección tubular, se debe lograr una
contracción uniforme del plástico a medida que se enfría y cambia
de líquido a sólido. También es importante eliminar o reducir al
mínimo la tensión en el moldeamiento del plástico puesto que las
tensiones de moldeamiento pueden hacer que las piezas expulsadas se
tuerzan o comben. Las piezas plásticas moldeadas por inyección que
tienen tensión en ellas tienen la tendencia de aliviar esa tensión
mediante distorsión y alabeo del componente después de que ser
expulsado del molde.
Con la presente invención se puede lograr
concentricidad y uniformidad de la sección de pared. Los flujos de
plástico y gas se controlan en una dirección axial, y no hay
turbulencias o movimientos oblicuos aleatorios o incontrolados en
el flujo de plástico. El gas fluye axialmente en el centro de la
sección tubular y se utiliza para expeler el plástico uniformemente
a través de la longitud del tubo a la cavidad o cavidades
secundarias. No hay movimiento lateral del plástico después de
formarse y dentro de la piel semi-fundida adyacente
a la superficie de cavidad de moldeo. Se logra una velocidad
uniforme de enfriamiento puesto que hay buen control de temperatura
de las secciones de la cavidad de moldeo y hay un buen contacte
entre las superficies del plástico y del molde para asegurar la
conducción uniforme del calor desde el plástico.
Para alcanzar un flujo de plástico sin
turbulencia, se forma una cavidad de moldeo que tenga una sección
central circular y dos configuraciones de forma cónica en los dos
extremos. El plástico fundido se inyecta a través de una puerta
periférica pelicular desde un corredor que rodea la sección de la
puerta que alimenta hacia el ápice del cono en el extremo de
entrada. El plástico se inyecta a lo largo de una sección más fina y
fluye y se expande gradualmente a lo largo de un cono o una
configuración similar a un cono hasta la máxima sección cilíndrica
requerida. Así el plástico mantiene el contacto con las superficies
de la cavidad de moldeo mientras se llena la cavidad de moldeo.
El gas se inyecta en una posición central a lo
largo del eje del tubo y se utiliza para expeler el plástico desde
el centro. El gas se inyecta cerca del ápice del cono para permitir
una expansión gradual hacia la intersección deseada del plástico.
La velocidad de inyección de plástico es controlada desde una
velocidad inicialmente lenta y se incrementa a una velocidad más
rápida después de que se llene el cono y a medida que el plástico
completa el relleno de la sección cilíndrica. La velocidad de la
inyección de plástico disminuye de nuevo antes de que se termine el
relleno de la cavidad final.
El control de la velocidad de inyección de gas,
y por lo tanto de la presión, también se controla de tal manera que
el gas se inyecte a una presión baja antes de empezar la expulsión
del plástico. Esto significa que la presión a la cual se inyecta el
gas es más baja antes de la abertura de la válvula en el corredor o
conducto que conecta la cavidad de moldeo con la cavidad
secundaria.
La sección tubular en el extremo distal de la
cavidad de moldeo adyacente a la cavidad secundaria se puede
reducir de tamaño para reducir gradualmente el flujo de plástico a
una sección más fina. Esto permite que la expulsión del plástico
sea controlada a través del corredor de salida y de la válvula de
parada a la cavidad secundaria. Con respecto a esto, en los dibujos
se muestra y se describe abajo una segunda configuración cónica de
la cavidad, pero se debe entender que se puede utilizar cualquier
forma o configuración en el extremo distal de la cavidad de moldeo.
Sin embargo, se prefiere que el tamaño de la sección de corte
transversal se reduzca en el extremo distal de la cavidad.
En las figuras 9A - 9F se muestra una secuencia
de pasos que se pueden utilizar en el proceso de expulsión del
plástico para fabricar componentes tubulares huecos. En los dibujos
el proceso es referido generalmente por el número de referencia
200.
Tal como se muestra en la figura 9A, la cavidad
de moldeo 202 tiene generalmente una porción o una sección central
alargada 204, una configuración con forma de cono 206 en el extremo
principal (que es la entrada en la cual el gas y el plástico se
inyectan a la cavidad), y preferiblemente una configuración cónica
correspondiente 208 en el extremo distal adyacente a una cavidad
secundaria 210. Se coloca un miembro de válvula 212 en el conducto
o corredor que conecta la cavidad de molde 202 con la cavidad
secundaria 210. El miembro de válvula puede ser de cualquier tipo
convencional, tal como aquellos descritos arriba en referencia a las
figuras 1 a 8. El miembro de válvula puede también tener un borde
principal afilado, tal como se ilustra en las figuras 9A - 9F.
El plástico es introducido a la cavidad de
moldeo 202 por el corredor 220 y la puerta pelicular 222. Las
versiones detalladas del corredor alimentado con plástico 220 y la
puerta de plástico 222 se muestra de mejor manera en las figuras 11
y 12.
El gas se inyecta a la cavidad de moldeo desde
el puerto inyector de gas 230 que se coloca en el ápice de la
sección cónica de entrada 206. El gas se dirige al puerto 230 desde
la línea de conducción o de entrada 232.
Así mismo, tal como se muestra en las figuras 11
y 12, es posible tener un núcleo móvil 240 como parte del mecanismo
y del sistema.
Tal como se muestra en la figura 9B, la
secuencia del proceso de moldeamiento incluye la inyección inicial
del material plástico fundido a la cavidad de moldeo 202. En este
punto, el miembro de válvula 212 se cierra. Después de que el
plástico se inyecta a la cavidad de moldeo, el plástico se presuriza
o se empaqueta en la cavidad para proporcionar buenas
características superficiales de la superficie externa del
componente moldeado. Con respecto a esto, el plástico se presuriza
y se compacta por la máquina de moldeamiento por un período de
tiempo corto de detención del orden de 1-5 segundos.
Esto asegura la buena reproducibilidad de la superficie de moldeo en
el producto o artículo moldeado y buenas réplicas de la forma de la
cavidad de moldeo.
Después, tal como se muestra en la figura 9C,
comienza la inyección de gas. El gas, que se muestra
esquemáticamente con el número de referencia 250, crea una cavidad
en el material plástico y continúa aplicando presión dentro del
plástico en la cavidad de moldeo 202. Después de un tiempo corto de
detención en el cual se utiliza la presión de gas para ayudar a
forzar el material plástico contra las paredes o las superficies
internas de la cavidad de moldeo y a asegurar que se ha
solidificado una piel externa del material plástico mientras que una
porción del núcleo del material plástico permanece fundida, se abre
el miembro de válvula 212.
Con el miembro de válvula 212 abierto (figura
9D), el material plástico fundido en el centro de la cavidad de
moldeo 202 se permite ser expelido de la cavidad de moldeo. La
expulsión del plástico fundido se toma desde el centro de la
sección tubular y entra a la cavidad secundaria 210 a través del
corredor conectador 214. En la figura 9D, el centro hueco del
componente tubular, que se llena de gas, es indicado por el número
de referencia 250, mientras que el componente plástico externo,
ahora tubular, es referido por el número de la referencia 252. El
material plástico en la cavidad secundaria o de desagüe 210 es
referido por el número de la referencia 252A.
Cuando la expulsión de plástico se completa, se
mantiene la presión de gas dentro del canal tubular interno, de
modo que la superficie externa del plástico permanezca en contacto
uniforme con la superficie de la cavidad de moldeo, asegurando así
la conducción uniforme de calor del plástico al molde.
Después de la solidificación completa del
componente tubular plástico, la presión de gas se alivia y se deja
escapar el gas del molde. Esto se muestra en la figura 9E. Después
el núcleo movible (si se ha utilizado) se retira de la cavidad de
moldeo (figura 9F), y se abre el molde y se expulsa la pieza. La
porción del material plástico 252A en la cavidad secundaria 210
también se expulsa al mismo tiempo. Con respecto a esto, según lo
indicado arriba, el material plástico en la cavidad secundaria se
puede remoler y utilizar otra vez, se puede desechar, o se puede
convertir en otro componente o parte plástica que tenga la forma de
la cavidad secundaria.
Una vez que el componente tubular plástico se
forme y se expulse del molde, son necesarias operaciones después
del moldeamiento para ajustar las secciones cónicas en cada extremo.
Esto forma el tubo o el componente hueco final.
Las secciones o configuraciones cónicas 206 y
208 de la cavidad de moldeo 202 han incluido preferiblemente
ángulos hasta de entre 10-60 grados. Esto ayuda al
llenado axial uniforme del plástico desde el ápice del cono y
permite que el plástico se expanda hasta la sección cilíndrica
máxima como se requiera para evitar turbulencia o flujo no uniforme
del material plástico.
Inyectar el gas en una dirección axial desde un
montaje o puerto 230 de inyección de gas sobre un montaje movible
del núcleo 240 permite al inyector de gas ser retirado axialmente
del componente moldeado antes de abrir el molde y se expulse la
pieza.
Un proceso alternativo para moldear componentes
tubulares huecos se muestra en las figuras 10A - 10F. El aparato es
el mismo que se muestra en la figura 9A. Como antes, el plástico se
introduce a la cavidad 202 del molde por el corredor 220, 222 y la
puerta pelicular 224, pero sin comprimir o empaquetar al plástico.
En este punto, el miembro 212 de válvula se cierra (figura 10B).
Después, tal como se muestra en la figura 10C,
comienza la inyección de gas. El gas que se muestra esquemáticamente
por el número de referencia250, crea una cavidad en el material
plástico y continúa aplicando la presión dentro del plástico en la
cavidad 202 del molde. Después de un tiempo corto de detención en la
cual se utiliza la presión de gas para ayudar a forzar el material
plástico contra las paredes o las superficies internas de la
cavidad del molde y asegurar que haya solidificado la piel externa
del material plástico mientras que una porción del núcleo del
material plástico permanezca fundida, se abre el miembro 212 de la
válvula.
Con el miembro 212 de la válvula abierto (figura
10D), el material plástico fundido en el centro de la cavidad 202
del molde se deja expelerse de la cavidad del molde. La expulsión
del plástico fundido se toma desde el centro de la sección tubular
y entra a la cavidad secundaria 210 a través del corredor conectador
214 que actúa como un desagüe.
Cuando la expulsión de plástico se completa, la
presión de gas dentro del canal tubular interno se mantiene de modo
que la superficie externa del plástico permanezca en contacto
uniforme con la superficie de la cavidad de moldeo, asegurando así
la conducción uniforme de calor del plástico al molde.
Después de enfriarse y solidificarse el
componente tubular plástico, la presión de gas se alivia y se deja
escapar o descargar el gas de la cavidad de moldeo. Esto se muestra
en la figura 10E. Como antes, se retira el núcleo movible (si se ha
utilizado) de la cavidad de moldeo (figura 10F) y se abre el molde y
se expulsa el artículo moldeado.
Como una realización adicional en el sistema y
el proceso de la figura 9 o la figura 10, el inyector movible de
gas y la puerta de alimentación del plástico se pueden combinar para
alimentar el plástico a una configuración de puerta anular en la
cual el plástico fluye desde un corredor anillado 222 formado
alrededor del barril inyector de gas, y luego a través de una
puerta anillada más fina 224 fluyendo a la cavidad de moldeo para
que sea coaxial con la inyección de gas cuando se inyecta gas
después de completado el relleno del molde. Así, el plástico
mantiene contacto con las superficies de la cavidad del molde a
medida que se llena la cavidad del molde. Esto se ilustra en la
figura 12. Una configuración alternativa del corredor de plástico
puede ser utilizada cuando el corredor se forma por un surco entre
el núcleo movible agrandado y la placa del molde. Esto se ilustra en
la figura 11.
Es posible de acuerdo con esta realización
tubular hueca utilizar cualquier versión del proceso de expulsión
del plástico, según lo descrito arriba con respecto a las figuras 5A
- 5E o a las figuras 6A - 6E. En cualquier realización alternativa,
el plástico fundido se expele de vuelta adentro del cilindro de la
máquina de moldeamiento, así como también, o en lugar de, a una
cavidad secundaria. El plástico expelido fuerzan hacia atrás al
tornillo en el barril de la máquina de moldeamiento para
proporcionar el volumen de espacio controlado necesario dentro del
cilindro.
Para estas realizaciones alternativas, el gas se
inyecta desde una extensión cónica del componente tubular en el
extremo opuesto a la sección de la puerta de alimentación del
plástico. El inyector de gas se monta en un núcleo lateral movible
que inyecte el gas a la cavidad de moldeo en una dirección axial, de
tal modo expeliendo un flujo uniforme de plástico que sale de la
sección cónica de alimentación, a través de las puertas de
alimentación, los corredores y el sprue y de vuelta adentro del
cilindro de la máquina. La presión de gas se mantiene en la cavidad
de moldeo para forzar al plástico contra las superficies de la
cavidad de moldeo, que asegura una buena repetición del servicio y
una conducción uniforme del calor del plástico al molde.
En la fabricación de una estructura tubular
moldeada por inyección de un componente, el componente se puede
moldear como una sola pieza y se puede moldear junto con
características adicionales, tales como ruedas de polea, ruedas de
engranaje con dientes perfilados, o con roscado de tornillo, surcos
u otros perfiles sobre la superficie externa de la sección tubular.
Estas características adicionales pueden ser formadas mediante
maquinado de las cavidades aplicables para ellas en las superficies
de la cavidad de moldeo.
En otras realizaciones, similares a cada una de
las de arriba, se emplea un líquido presurizado, en vez de gas
presurizado, para crear una cavidad hueca en el material plástico en
la cavidad de moldeo como resultado de una contracción o
encogimiento volumétrico del material plástico, y para aplicar una
presión de empaquetamiento o compresión. Una vez más la presión de
compresión primero crea una cavidad hueca en el material plástico y
aplica una presión de compresión que fuerza al material plástico
contra las superficies internas de la cavidad de moldeo. La presión
de compresión también se sostiene por un período de tiempo que
asegura que se haya solidificado una piel externa del material
plástico mientras que una porción del núcleo del material plástico
permanezca fundida. Posteriormente, el líquido presurizado expele
una porción del material plástico desde la cavidad de moldeo a una
o más cavidades secundarias y/o de vuelta adentro del barril de la
máquina de inyección, constituyendo el barril una cavidad
secundaria. De manera conveniente el líquido es agua, pero otros
líquidos pueden ser utilizados, si se desea. El uso de agua fría
puede también reducir el tiempo de la etapa de enfriamiento y
acortar así la duración de ciclo.
Las figuras 13 y 14 son dos gráficos que
corresponden a las figuras 2 y 4, respectivamente, para el uso de
líquido en vez de gas como fluido de presurización.
El gráfico de la figura 13 incluye el paso de
usar la máquina de moldeamiento para sostener la presión del
plástico para comprimir o empaquetar al plástico tal como se muestra
por la línea 64. El tiempo en el cual la máquina comprime al
plástico es indicado por la flecha 66. Ese tiempo se puede ajustar
según como se desee.
Después, tal como se muestra por la línea 68, el
líquido presurizado se inyecta al material plástico en la cavidad
de moldeo y aplica otra presión de compresión al material plástico.
El ciclo de moldeamiento entonces continúa según lo descrito arriba
en conexión con la figura 2.
La capacidad de ejercer presión de
empaquetamiento sobre el plástico, tanto mientras se llena de
plástico la cavidad de moldeo, como mientras la cavidad de moldeo
se llena de plástico y durante la inyección inicial del líquido
presurizado, ayuda a asegurar una replicación exacta de la
superficie de molde sin contracción del plástico desde la
superficie.
El gráfico de la figura 14 ilustra el proceso
alternativo en el cual la cavidad de moldeo se llena de material
plástico sin el paso de empaquetar el material plástico antes de la
inyección del líquido presurizado al material plástico. Después de
eso, el ciclo de moldeamiento continúa según lo descrito arriba en
conexión con la figura 4.
Una ventaja de emplear un líquido, mejor que un
gas, como líquido de presurización es proporcionar una superficie
interna de pared más lisa dentro del material plástico, lo cual es
particularmente deseable en el caso de los productos tubulares de
las realizaciones antedichas de las figuras 9 a 12. Otra ventaja es
que el gas puede tender a impregnar la pared del material plástico.
La impregnación es evitada o reducida mediante el uso de líquido
como fluido de presurización.
En otra realización, la cavidad secundaria o por
lo menos una de las cavidades secundarias se coloca en el molde,
pero en contracorriente de la cavidad de moldeo, siendo la cavidad
secundaria acoplada al corredor o conducto de flujo a través de los
cuales el plástico se inyecta a la cavidad de moldeo.
Alternativa o adicionalmente, la cavidad
secundaria o por lo menos una de las cavidades secundarias se acopla
a la cavidad de moldeo en una posición dentro de la cavidad de
moldeo y cerca a la posición de alimentación del plástico en la
cavidad de moldeo.
En cualquier caso, la posición de inyección de
gas o líquido se puede entonces ubicar en la cavidad de moldeo y
corriente abajo tanto de la posición de alimentación de plástico
como de la cavidad secundaria, o cada una de ellas, de modo que la
expulsión del material plástico de la cavidad de moldeo esté en una
dirección substancialmente en contra del flujo del material plástico
durante el llenado de la cavidad de moldeo.
Claims (65)
1. Un proceso para moldeamiento por inyección de
un artículo plástico hueco que comprende los pasos de:
(a) inyectar una cantidad de material plástico
fundido a una cavidad de moldeo para llenar por lo menos
substancialmente la cavidad de moldeo;
(b) inyectar gas presurizado o líquido
presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo;
(c) permitir que una porción del material
plástico fundido en el molde sea expelida a por lo menos una cavidad
secundaria acoplada a la cavidad de moldeo;
(d) permitir que el material plástico restante
en la cavidad de moldeo se solidifique;
(e) dejar salir el gas o el líquido de la
cavidad de moldeo; y
(f) retirar el artículo plástico del molde;
caracterizado por sostener la presión del
gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo
por un período de tiempo para aplicar una presión de compresión y
empaquetamiento al material plástico antes de permitir que una
porción del material plástico sea expelida a dicha, por lo menos
una, cavidad secundaria; en el cual el paso de sostener la presión
del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de
moldeo asegura que el material plástico se sostenga contra una
superficie de la pared de la cavidad de moldeo y una piel externa
del material plástico haya solidificado mientras que una porción del
núcleo del material plástico permanezca fundida.
2. El proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 1, en el cual el paso de inyectar el material
plástico en la cavidad de moldeo incluye el paso de aplicar una
presión de empaquetamiento o compresión al material plástico.
3. El proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 1, que incluye el paso de aplicar una presión de
empaquetamiento a la presión de inyección del material plástico en
la cavidad de moldeo, antes de la inyección del gas o del líquido
presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo.
4. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 3, en el cual se emplea una máquina de moldeamiento
por inyección para inyectar el material plástico a la cavidad de
moldeo y para aplicar una presión inicial de empaquetamiento o
compresión al material plástico, aplicando el gas o el líquido
presurizado otra presión de empaquetamiento o compresión al material
plástico en la cavidad de moldeo.
5. El proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 3 o la reivindicación 4, que comprende el paso de
aplicar la presión de empaquetamiento o compresión a la presión de
inyección del material plástico en la cavidad de moldeo durante una
cantidad de tiempo predeterminada antes de la inyección del gas o
del líquido al material plástico.
6. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el paso de
expulsión es logrado abriendo una válvula en un corredor o un
conducto de flujo el cual conecta la cavidad de moldeo con la
cavidad secundaria, o cada una de ellas, mientras se mantiene la
presión del gas o del líquido en la cavidad de moldeo.
7. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el artículo
de plástico que se va a moldear tiene por lo menos una sección más
gruesa que otras secciones y la carga de gas o de líquido
presurizado se introduce a la sección más gruesa para formar allí
una porción hueco.
8. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye el paso
de ajustar el volumen de dicha, por lo menos una, cavidad secundaria
para permitir la expulsión de una cantidad predeterminada de
material plástico desde la cavidad de moldeo.
9. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquier de las reivindicaciones precedentes, en el cual las
porciones del material plástico se expelen a, por lo menos dos,
cavidades secundarias.
10. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde se
proporcionan, por lo menos dos, cavidades secundarias y el paso de
permitir que las porciones del material plástico en el molde sean
expelidas a las cavidades secundarias comprende abrir miembros de
válvula colocados en los corredores o los conductos de flujo
respectivos que conectan la cavidad de moldeo con las cavidades
secundarias.
11. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 10, que comprende además el paso de controlar, de
manera secuencial, la abertura de los miembros de la válvula para
permitir expeler selectivamente al material plástico a las, por lo
menos dos, cavidades secundarias.
12. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el proceso
se aplica para moldeamiento por inyección de un artículo plástico
tubular hueco, teniendo la cavidad de moldeo una porción de entrada
substancialmente cónica, una porción central alargada y una porción
de salida.
13. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 12, en el cual dicha porción cónica tiene un ápice y
dicho gas o líquido se inyecta al material plástico en dicho
ápice.
14. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 12 o en la reivindicación 13, en el cual dicha
porción de salida comprende una segunda porción substancialmente
cónica, teniendo dicha porción cónica de salida un ápice; y dicha
expulsión del material plástico desde la cavidad de moldeo a la
cavidad secundaria ocurre a través de dicho ápice.
15. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el cual el material
plástico se inyecta a la cavidad de moldeo en dicha porción cónica
de entrada y mantiene contacto con las superficies de la cavidad de
moldeo mientras se llena la cavidad de moldeo.
16. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 15, que incluye un mecanismo de puerta anular para
inyectar el material plástico a dicha porción cónica de entrada.
17. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, que incluye el paso de
ajustar por lo menos un extremo del artículo para formar un artículo
tubular.
18. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 17, en el cual el artículo se ajusta para formar un
artículo tubular con un corte transversal substancialmente
constante.
19. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquier de las reivindicaciones precedentes, en el cual dicho
material plástico se inyecta a la cavidad de moldeo desde una
máquina de moldeamiento por inyección con un barril y una boquilla,
comprendiendo dicho proceso, además, el paso de permitir que una
porción del material plástico en el molde sea expelida de vuelta
adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección,
constituyendo el barril la cavidad secundaria o una de las cavidades
secundarias.
20. Un proceso para moldear por inyección un
artículo plástico hueco en el que se utiliza una máquina de
moldeamiento por inyección con un barril y una boquilla y un molde
con una cavidad de moldeo en la misma que tiene una forma que
define por lo menos una porción del artículo, comprendiendo dicho
proceso los pasos de:
(a) inyectar una cantidad de material plástico
fundido a la cavidad de moldeo de la máquina de moldeamiento
por inyección para llenar, por lo menos substancialmente, la
cavidad de moldeo;
(b) inyectar gas presurizado o líquido
presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo;
(c) permitir que una porción del material
plástico fundido en el molde sea expelida de vuelta adentro del
barril de la máquina de moldeamiento por inyección;
(d) permitir que el material plástico restante
en la cavidad de moldeo se solidifique;
(e) dejar escapar al gas o al líquido de la
cavidad de moldeo; y
(f) retirar el artículo plástico del molde;
caracterizado por sostener la presión del
gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo
por un período de tiempo para aplicar una presión de
empaquetamiento o compresión al material plástico antes de permitir
que dicha porción del material plástico sea expelida de vuelta
adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección.
21. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 20, en el cual el paso de sostener la presión del
gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo
asegura que el material plástico esté sostenido contra una
superficie de la pared de la cavidad de moldeo y se haya
solidificado una piel externa del material plástico mientras que una
porción del núcleo del material plástico permanece
fundida.
fundida.
22. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 20 o en la reivindicación 21, en el cual el paso de
inyectar el material plástico a la cavidad de moldeo incluye el paso
de aplicar una presión de empaquetamiento o compresión al material
plástico.
23. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 20 o en la reivindicación 21, en el cual la máquina
de moldeamiento por inyección se emplea para aplicar una presión de
empaquetamiento o compresión a la presión de inyección del material
plástico a la cavidad de moldeo, antes de la inyección del gas o del
líquido presurizado al material plástico.
24. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 23, que comprende el paso de aplicar la presión de
empaquetamiento o compresión a la presión de la inyección del
material plástico en la cavidad de moldeo durante una cantidad de
tiempo predeterminada antes de la inyección del gas o del líquido al
material plástico.
25. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 20 a 24, en el cual el paso de
permitir que el material plástico sea expelido de vuelta adentro del
barril de la máquina de moldeamiento por inyección es controlado
para expeler una cantidad predeterminada de una manera
controlada.
26. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 25, en el cual la cantidad de material plástico que
se expele se controla por la velocidad con la cual y/o la extensión
a la cual el material plástico contrae un pistón o un tornillo de
inyección en el barril de la máquina de moldeamiento por
inyección.
27. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 25 o en la reivindicación 26, en el cual la cantidad
de material plástico que se expela se controla midiendo el tiempo de
cierre de un miembro de válvula de cierre colocado en la trayectoria
de flujo entre la cavidad de moldeamiento y el barril de la máquina
de moldeamiento por inyección.
28. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 20 a 27, en el cual el gas o el
líquido se inyecta al material plástico en una localización
espaciada de la boquilla de la máquina de moldeamiento por
inyección.
29. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 20 a 28, en el cual dicho
artículo plástico tiene por lo menos una sección más gruesa que las
otras secciones y dicho gas o líquido presurizado se introduce a la
sección más gruesa para formar allí una porción hueca.
30. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquier de las reivindicaciones 20 a 29, en el cual el paso de
permitir que una porción del material plástico en el molde sea
expelida de vuelta adentro del barril de la máquina de moldeamiento
por inyección comprende abrir un miembro de válvula de cierre
colocado en la trayectoria de flujo entre la cavidad de moldeo y el
barril de la máquina de moldeamiento por
inyección.
inyección.
31. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 30, en el cual el miembro de válvula se incluye como
parte de la boquilla de la máquina de moldeamiento por
inyección.
32. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 20 a 31, en el cual se permite
que una primera porción del material plástico en el molde sea
expelida de vuelta adentro del barril de la máquina de moldeamiento
por inyección, y comprende el paso de permitir que una respectiva
segunda porción del material plástico en el molde sea expelida a
una o más cavidades secundarias acopladas a la cavidad de
moldeo.
33. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 32, en el cual el paso de permitir que una o más
segundas porciones del material plástico sean expelidas a una
respectiva cavidad secundaria comprende abrir un miembro de válvula
colocado en la trayectoria de flujo entre la cavidad de moldeo y la
cavidad secundaria.
34. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 o en la reivindicación 32
o en la reivindicación 33, que comprende inyectar el material
plástico a lo largo de una trayectoria de flujo a la cavidad de
moldeo, y permitir que una o más porciones del material plástico
sean expelidas a una cavidad o cavidades secundarias acopladas a la
trayectoria del flujo.
35. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 o en la reivindicación 32
o en la reivindicación 33, en el cual la cavidad secundaria, o cada
una de ellas, se acopla a la cavidad de moldeo en una posición
dentro de la cavidad de moldeo y cerca de la posición de
alimentación del plástico a la cavidad de moldeo.
36. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 34 o en la reivindicación 35, en el cual la posición
de la inyección del gas o del líquido se ubica en la cavidad de
moldeo y corriente abajo de la posición de alimentación del
plástico y la cavidad secundaria, o cada una de ellas, de modo que
la expulsión del material plástico esté en una dirección
substancialmente contraria al flujo del material plástico durante el
llenado de la cavidad de moldeo.
37. Un proceso, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual en una
cavidad de moldeo se suministran por lo menos dos posiciones de
inyección de gas o líquido.
38. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 37, que incluye el paso de controlar, de manera
secuencial, el comienzo de la inyección del gas o del líquido desde
cada posición de alimentación de gas o líquido en la cavidad de
moldeo.
39. Aparato para moldear por inyección un
artículo plástico hueco que comprende:
un molde con una cavidad de moldeo en el mismo
que define por lo menos una porción del artículo; y por lo menos una
cavidad secundaria acoplada a la cavidad de moldeo; medios para
inyectar una cantidad de material plástico fundido a la cavidad de
moldeo para llenar, por lo menos substancialmente, la cavidad de
moldeo; y medios para inyectar el gas presurizado o el
líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo;
caracterizado porque se suministran medios de control para
sostener la presión del gas o del líquido sobre el material plástico
en la cavidad de moldeo por un período de tiempo para aplicar una
presión de empaquetamiento al material plástico antes de
permitir que una porción del material plástico fundido en el molde
sea expelida a dicha, por lo menos una, cavidad secundaria antes que
el material plástico restante en la cavidad de moldeo se
solidifique y que el gas o el líquido se escapen de la cavidad de
moldeo para permitir el retiro del artículo plástico del molde;
siendo la cavidad secundaria, o cada una de ellas, conectada con la
cavidad de moldeo por un corredor o un conducto de flujo que
contiene una válvula controlada por dichos medios de control; en el
cual los medios de control sostienen la presión del gas o del
líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo durante
un período de tiempo que asegura que el material plástico se
mantenga contra una superficie de la pared de la cavidad de moldeo y
se haya solidificado una piel externa del material plástico mientras
que una porción del núcleo del material plástico permanezca
fundida.
fundida.
40. Aparato, tal como se reivindicó en la
reivindicación 39, en el cual se emplea una máquina de moldeamiento
por inyección para inyectar el material plástico a la cavidad de
moldeo y para aplicar una presión de empaquetamiento o compresión al
material plástico.
41. Aparato, tal como se reivindicó en la
reivindicación 39, en el cual se emplea una máquina de moldeamiento
por inyección para inyectar el material plástico a la cavidad de
moldeo, y para aplicar una presión de empaquetamiento o compresión
a la presión de la inyección del material plástico en la cavidad de
moldeo, antes de la inyección del gas o del líquido presurizado al
material plástico en la cavidad de moldeo.
42. Aparato, tal como se reivindicó en la
reivindicación 41, en el cual se adaptan medios del control para
aplicar la presión de empaquetamiento o compresión a la presión de
la inyección del material plástico en la cavidad de moldeo durante
una cantidad de tiempo predeterminada antes de la inyección del gas
o del líquido al material plástico.
43. Aparato, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 39 a 42, en el cual la cavidad de
moldeo se acopla a, por lo menos, dos cavidades secundarias por un
respectivo corredor o conducto de flujo, conteniendo cada
acoplamiento o junta una válvula controlada.
44. Aparato, tal como se reivindicó en cualquier
de las reivindicaciones 39 a 43, en el cual el medio para inyectar
el material plástico a la cavidad de moldeo es una máquina de
moldeamiento por inyección con un barril y boquilla, estando la
boquilla conectada por flujo con la cavidad de moldeo y el barril
constituyendo otra cavidad secundaria.
45. Aparato, tal como se reivindicó en la
reivindicación 44, que incluye un miembro de válvula de cierre
colocado en la trayectoria de flujo entre la cavidad de moldeo y el
barril de la máquina de moldeamiento por inyección.
46. Aparato, tal como se reivindicó en la
reivindicación 45, en el cual el miembro de la válvula se incluye
como parte de la boquilla de la máquina de moldeamiento por
inyección.
47. Aparato, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 39 a 46, para moldear por
inyección un artículo plástico tubular hueco, teniendo la cavidad
de moldeo una porción de entrada substancialmente cónica, una
porción central alargada y una porción de salida.
48. El aparato, tal como se reivindicó en la
reivindicación 47, en el cual dicha porción cónica tiene un ápice y
dicho fluido se inyecta al material plástico en dicho ápice.
49. El aparato, tal como se reivindicó en la
reivindicación 47 o en la reivindicación 48, en donde dicha porción
de salida comprende una segunda porción substancialmente cónica,
teniendo dicha porción cónica de salida un ápice y dicha expulsión
del material plástico desde la cavidad de moldeo a la cavidad
secundaria ocurre a través de dicho ápice.
50. Aparato, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 47 a 49, que incluye un
mecanismo de puerta anular para inyectar el material plástico a
dicha porción cónica de entrada.
51. Aparato, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 47 a 50, que incluye medios para
ajustar por lo menos un extremo del artículo para formar un artículo
tubular.
52. El aparato, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 39 a 51, que incluye un corredor
o un conducto de flujo a través de los cuales el plástico se inyecta
a la cavidad de moldeo, y a una o más cavidades secundarias
acopladas con el corredor o el conducto de flujo.
53. Aparato, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 39 a 51, en el cual la cavidad
secundaria, o cada una de ellas, se acopla con la cavidad de moldeo
en una posición dentro de la cavidad de moldeo y cerca de la
posición de alimentación del plástico en la cavidad de moldeo.
54. Aparato, tal como se reivindicó en la
reivindicación 52 o en la reivindicación 53, en el cual la posición
del gas o del líquido se ubica en la cavidad de moldeo y corriente
abajo de la posición de alimentación del plástico y la cavidad
secundaria, o cada una de ellas, de modo que la expulsión del
material plástico esté en una dirección substancialmente contraria
al flujo del material plástico durante el llenado de la cavidad de
moldeo.
55. Aparato, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 39 a 54, en el cual se
suministran por lo menos dos inyectores de gas o de líquido en una
cavidad de moldeo.
56. Aparato, tal como se reivindicó en la
reivindicación 55, que incluye medios de control para controlar, de
manera secuencial, el comienzo de la inyección de gas o de líquido
desde cada inyector.
57. Aparato para moldear por inyección un
artículo plástico hueco que comprende:
una máquina de moldeamiento por inyección con un
barril y una boquilla; un molde con una cavidad de moldeo en el
mismo que define por lo menos una porción del artículo, para
conexión con la boquilla para inyectar una cantidad de material
plástico fundido a la cavidad de moldeo de la máquina de
moldeamiento por inyección; y medios para inyectar gas presurizado o
líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo;
caracterizado porque se proveen medios de control para
sostener la presión del gas o del líquido sobre el material
plástico en la cavidad de moldeo durante un período de tiempo para
aplicar una presión de empaquetamiento o compresión al material
plástico antes de permitir que una porción del material plástico
fundido en el molde sea expelida de vuelta adentro del barril de la
máquina de moldeamiento por inyección, antes de que se solidifique
el material plástico restante en la cavidad de moldeo y el gas o el
líquido se escape de la cavidad de moldeo para permitir el retiro
del artículo plástico del molde.
58. El aparato, tal como se reivindicó en la
reivindicación 57, en el cual los medios del control sostienen la
presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la
cavidad de moldeo por un período de tiempo que asegura que el
material plástico se mantenga contra una superficie de la pared de
la cavidad de moldeo y se haya solidificado una piel externa del
material plástico mientras una porción del núcleo del material
plástico permanece fundida.
59. Aparato, tal como se reivindicó en la
reivindicación 57 o en la reivindicación 58, en el cual la máquina
de moldeamiento por inyección se emplea para inyectar el material
plástico a la cavidad de moldeo sin comprimir o empaquetar al
material plástico.
60. Aparato, tal como se reivindicó en la
reivindicación 57 o en la reivindicación 58, en el cual la máquina
de moldeamiento por inyección aplica una presión de empaquetamiento
o compresión a la presión de la inyección del material plástico en
la cavidad de moldeo, antes de la inyección del gas o del líquido
presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo.
61. Aparato, tal como se reivindicó en la
reivindicación 60, en el cual se adaptan los medios del control para
aplicar la presión de empaquetamiento o compresión a la presión de
la inyección del material plástico en la cavidad de moldeo durante
una cantidad de tiempo predeterminada antes de la inyección del gas
o del líquido al material plástico.
62. Aparato, tal como se reivindicó en
cualquiera de las reivindicaciones 57 a 61, que incluye un miembro
de válvula de cierre colocado en la trayectoria de flujo entre la
cavidad de moldeo y el barril de la máquina de moldeamiento por
inyección.
63. Aparato, tal como se reivindicó en la
reivindicación 62, en el cual el miembro de válvula se incluye como
parte de la boquilla de la máquina de moldeamiento por
inyección.
64. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 6, en el cual la válvula se abre mediante la
aplicación de una presión seleccionada que se ejerce por la
inyección de gas y, a su vez, una transmisión de la presión al
material plástico.
65. Un proceso, tal como se reivindicó en la
reivindicación 10 o la reivindicación 11, en el cual se abre cada
miembro de válvula mediante la aplicación de una presión
seleccionada que se ejerce por la inyección de gas y a su vez una
transmisión de la presión al material plástico.
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