ES2279095T3 - Dispositivo y procedimiento para el moldeo por compresion de recipientes de plastico. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo para el moldeo por compresión de recipientes (P) de plástico que tiene una cavidad (6) interna que comunica con el exterior a través de una abertura, comprendiendo el dispositivo un molde (1) con un émbolo (5) para dar forma a al menos parte de dicha cavidad (6) interna del recipiente (P), un molde (14) hembra para dar forma a parte de la superficie externa del recipiente (P), siendo capaz de alcanzar una posición de acoplamiento recíproco para dar forma al recipiente (P) deslizándose en la dirección de apertura o cierre del molde (1), al menos dos elementos (7, 8) de terminación del molde que se mueven para finalizar dicha superficie externa de la cavidad de moldeo, y medios (800, 12, 23) para abrir y cerrar el molde (1), incluyendo también dicho dispositivo una pieza (22) de deslizamiento que puede deslizarse en la dirección de apertura o cierre del molde, estando dotada la pieza de deslizamiento de una cámara (24) cilíndrica y un cilindro (16) capaz de deslizarse dentro dela cámara (24) cilíndrica en la dirección de apertura o cierre del molde y mantener el molde (1) en la posición cerrada aplicando una fuerza de retención sobre dichos elementos (7, 8) de terminación del molde, y caracterizado porque dicha pieza (22) de deslizamiento está adaptada para operar el émbolo de modo que dicho émbolo (5) pueda deslizarse a lo largo de la dirección de apertura o cierre del molde (1) dentro del cilindro (16) por al menos un segmento de su longitud en relación con dicho cilindro (16), y medios (900) para aplicar una fuerza de compresión continua adecuada sobre dicho émbolo (5) para hacer descender adicionalmente dicho émbolo (5) en el plástico, dependiendo del volumen de contracción, para compensar la contracción térmica durante el enfriamiento.
Description
Dispositivo y procedimiento para el moldeo por
compresión de recipientes de plástico.
Esta invención se refiere a un dispositivo y a
un procedimiento para el moldeo por compresión de elementos de
plástico. Más concretamente, es especialmente adecuada para el
moldeo de preformas para elaborar botellas de plástico, botes,
recipientes o elementos similares mediante moldeo por soplado.
Las preformas para elaborar recipientes
moldeados por soplado, especialmente hechos de PET, normalmente se
elaboran mediante moldeo por inyección, compresión o extrusión.
El moldeo por compresión para la producción de
preformas tiene las siguientes ventajas respecto al moldeo por
inyección:
- -
- Menor temperatura y presión de moldeo y, por tanto, menor nivel de acetaldehído residual en la botella acabada; el acetaldehído también contribuye al desagradable sabor a manzana que se encuentra, por ejemplo, en botellas de agua mineral almacenadas en almacenes calientes durante un largo periodo de tiempo.
- -
- Menor degradación del material plástico debido a la rotura de sus cadenas poliméricas.
- -
- Menor esfuerzo mecánico debido a la menor presión de moldeo y, por tanto, una prensa menor.
- -
- Eliminación de defectos en el punto de inyección en la preforma acabada que ocasionan problemas de calidad y la explosión de botellas en la siguiente operación de moldeo por soplado.
- -
- Emparejado más sencillo de la estación de moldeo con el resto de la planta, que normalmente incluye máquinas que están en funcionamiento continuo.
- -
- Eliminación de las zonas de almacenamiento.
- -
- Relleno de las diferentes cavidades de moldeo con dosis más uniformes y a temperaturas más uniformes.
Normalmente, durante el moldeo por compresión,
una cantidad predeterminada de material plástico en forma de fluido
o pasta se deposita en la cavidad de un molde. Entonces, se cierra
el molde y se da forma al plástico presionándolo según se desee. A
diferencia del moldeo por inyección, tras cerrar el molde, la
cavidad de moldeo no se comunica con el entorno exterior, por
ejemplo, con un tornillo de plastificación, sino que permanece
aislada sin intercambiar material plástico o aire; esto normalmente
significa que la cavidad de moldeo está rellena con una dosis que
es ligeramente menor que la cantidad máxima teórica. Esto, junto con
la contracción del volumen del plástico debido al enfriamiento en
la cavidad de moldeo, hace difícil obtener piezas moldeadas con
tolerancias de dimensionado particularmente
precisas.
precisas.
Esto dificulta el moldeo por compresión de
objetos tales como preformas para tratarlos posteriormente mediante
moldeo por soplado, los cuales deben tener tolerancias de
dimensionado y formas bastante precisas; de hecho, los errores de
llenado, las burbujas y otras irregularidades geométricas pueden dar
lugar a explosiones en la fase de moldeo por soplado. Además, la
contracción del material plástico en la zona del cuello y en la
zona de enroscado de la preforma pueden conducir a problemas de
aspecto inaceptables y a problemas al enroscar la tapa de la
botella.
De acuerdo con una patente suiza, el documento
CH 664526 (Maegerte), hay que hacer frente a estos problemas al
moldear por compresión tubos de plástico para embalar pasta de
dientes con una prensa, manteniéndose el émbolo de moldeo bajo
presión durante la etapa de enfriamiento del plástico. De esta
manera, el émbolo continúa su carrera compensando la contracción
térmica del material de plástico, que se comprime constantemente
contra las paredes de la cavidad de moldeo; las piezas de trabajo
acabadas tienen una mejor precisión en sus dimensiones.
Como desventaja ha de tenerse en cuenta la
contracción del material durante la compresión, aumentando la
presión del émbolo hace que sea más difícil extraer el objeto una
vez enfriado. Esto da como resultado un problema bastante
generalizado en el que, al moldear por compresión objetos tales como
preformas para recipientes de moldeo por soplado, es necesario
utilizar una fuerza considerable para extraer el émbolo, lo cual
altera la forma de la cavidad interior de las preformas, de la
preforma una vez enfriada.
Se conocen varias operaciones de moldeo por
compresión para elaborar objetos de plástico relativamente pequeños,
tales como tapas para botellas, pero estas soluciones no pueden
aplicarse directamente para elaborar recipientes de plástico
grandes o profundos que normalmente requieren altas fuerzas de
salida.
Un ejemplo de dispositivo de moldeo por
compresión, perteneciente a la técnica anterior, se describe en el
documento WO01/32390. Este dispositivo, empleado concretamente para
elaborar tapas de plástico para cerrar recipientes, tiene unidades
de moldeo compuestas en cada caso de una parte de molde macho y una
parte de molde hembra. La parte macho del molde tiene un punzón que
está dotado directamente de aire comprimido que sale a través de
puertos para provocar la separación de la tapa del punzón y
facilitar la extracción de la tapa.
Un objeto de esta invención es proporcionar un
dispositivo y un procedimiento para el moldeo por compresión de
elementos de plástico que solucione los problemas anteriormente
mencionados, en especial, el relativo a la fuerza necesaria para
liberar la pieza de trabajo moldeada al finalizar el ciclo de moldeo
y la extracción de la pieza de trabajo de la estación de
moldeo.
De acuerdo con un primer aspecto de la
invención, estos objetos se alcanzan por medio de un dispositivo
para el moldeo por compresión de recipientes de plástico que tiene
una cavidad interna que se comunica con el exterior a través de una
abertura, presentando, según la reivindicación 1, un molde que tiene
un émbolo para dar forma a al menos parte de dicha cavidad interna
del recipiente y un molde hembra para dar forma a la superficie
externa del recipiente. Dicho émbolo y dicho molde hembra pueden
alcanzar una posición de acoplamiento para dar forma a la pieza de
trabajo mediante el deslizamiento en la dirección de apertura o
cierre del molde. El conjunto también presenta al menos dos
elementos de terminación que se mueven para finalizar dicha
superficie externa de la cavidad de moldeo. El conjunto también
incluye una pieza de deslizamiento que se desliza en la dirección
de apertura o cierre del molde, dotada de una cavidad cilíndrica y
un cilindro capaz de deslizarse dentro de la cavidad cilíndrica en
la dirección de apertura o cierre del molde para mantener el molde
en la posición cerrada aplicando una fuerza sobre dichos elementos
de terminación; además, el émbolo puede deslizarse dentro del
cilindro por al menos un segmento de su longitud a lo largo de la
dirección de apertura o cierre del molde en relación con dicho
cilindro y dicha pieza de deslizamiento.
Según otro aspecto de la invención, estos
objetos se alcanzan por medio de un procedimiento para moldear
recipientes de plástico implementado por medio de un dispositivo
tal como se ha descrito anteriormente que, según la reivindicación
9, comprende las siguientes etapas:
- a)
- llenar una cavidad de un molde hembra con una dosis de plástico líquido;
- b)
- alimentar la pieza de deslizamiento con el cilindro y el émbolo a dicho molde hembra;
- c)
- cerrar los elementos de terminación entre dicho molde hembra y dicho cilindro;
- d)
- cerrar el molde y moldear por compresión el recipiente haciendo avanzar el émbolo dentro del molde hembra;
- e)
- aplicar una fuerza de compresión continua adecuada en el émbolo para hundir adicionalmente el émbolo en el plástico, dependiendo del volumen de contracción, para compensar la contracción térmica durante el enfriamiento;
- f)
- separar el émbolo de la cavidad del molde hembra haciendo que se deslice con una primera carrera a lo largo de dicha dirección de apertura y/o cierre del molde mientras dicho cilindro y dichos elementos de terminación permanecen en la posición cerrada del molde.
El hecho de tener una unidad de moldeo con un
émbolo deslizante, al menos en la dirección de apertura y cierre
del molde, en relación con el cilindro de compresión y la pieza de
deslizamiento, hace posible y más conveniente utilizar un sistema
de resorte por gas para operar el cilindro de compresión. De hecho,
el sistema de resorte por gas es más simple, más económico y tiene
tiempos de respuesta más rápidos que un sistema que utiliza, por
ejemplo, un sistema de aceite o un sistema neumático para operar el
cilindro de compresión, aunque también es capaz de aplicar altas
fuerzas de compresión. Además, dicho resorte por gas hace posible
descargar la pieza de trabajo moldeada y, en concreto, extraer el
émbolo de incluso un objeto moldeado con profundidad; a velocidades
mayores de las que se alcanzarían sin un émbolo integrado
básicamente con la pieza de deslizamiento.
Según el procedimiento anterior, el émbolo se
separa del objeto moldeado, lo cual requiere la máxima fuerza en la
etapa de apertura del molde, utilizando los actuadores de
deslizamiento. Los actuadores de deslizamiento también se utilizan
para mantener cerradas las otras partes del molde durante la
separación del émbolo: de esta manera es posible evitar el
sobredimensionado inútil de los actuadores de extracción.
Finalmente, el molde y sus elementos de movimiento, por ejemplo,
los labios y la barra de los labios, se cargan de forma óptima y
tienen un mejor desgaste.
Otras ventajas de la invención resultarán
evidentes rápidamente a partir de la descripción más detallada de
una versión particular de la invención, entendida como un ejemplo no
restrictivo, y en combinación con los siguientes dibujos
adjuntos:
las figs. 1 a 8 son una vista esquemática de
las secciones verticales de una versión preferida de un dispositivo
para el moldeo por compresión de objetos de plástico según esta
invención durante algunas etapas de una operación de moldeo;
la fig. 9 muestra una vista en
perspectiva de un detalle del dispositivo mostrado en la figura
1;
la fig. 10 muestra una vista lateral del
detalle mostrado en la figura 9;
la fig. 11 muestra una vista seccionada a
lo largo del plano B-B del detalle mostrado en la
figura 10.
En la siguiente descripción, los términos
"prensa accionada de forma continua" y "unidad de moldeo
accionada de forma continua" se utilizan para hacer referencia a
un dispositivo en el que el ciclo de moldeo se lleva a cabo en
varias cavidades de moldeo con una diferencia de temporización entre
las diferentes cavidades: por ejemplo, mientras una cavidad de
moldeo se abre para ser llenada, otra unidad se cierra para la
compresión, y una tercera unidad se abre para extraer la pieza de
trabajo moldeada. Los términos "prensa secuencial" y "unidad
de moldeo secuencial" hacen referencia a un dispositivo de moldeo
en el que el ciclo de moldeo se ejecuta de forma simultánea y sin
diferencias de temporización entre las diferentes cavidades de
moldeo: por ejemplo, todas las cavidades de moldeo se llenan, o se
cierran para la compresión, o se abren para la extracción de las
piezas de trabajo moldeadas.
La figura 1 muestra un molde 1 adecuado para el
moldeo por compresión de objetos de plástico, comprendiendo éste un
molde 14 hembra en el que hay una cavidad 2 de moldeo para depositar
algún plástico, por ejemplo, PET, PP, PS, PE, PVC, PEN, PBT, etc.,
en forma líquida o con una consistencia adecuada para el moldeo.
El molde hembra está fijado a la parte inferior
de la placa 3 de sujeción del molde de una unidad 4 de moldeo según
la presente invención. Varias unidades 4 similares o idénticas a la
mostrada en las figuras 1 a 8 se ajustan en un soporte que gira
alrededor de un eje vertical para crear un carrusel giratorio para
el moldeo por compresión de objetos de plástico que, según la
versión preferida de esta invención, son preformas adecuadas para
transformarse, con una operación de moldeo por soplado subsiguiente,
en botellas para agua mineral, bebidas, o zumos de frutas, botes,
por ejemplo, para almacenar comida pre-cocinada, u
otros tipos de recipientes.
El molde 1 también incluye un émbolo 5
básicamente cilíndrico con una forma alargada adecuada para definir
la forma de la cavidad 6 interna de la preforma u objeto P moldeado,
y dos elementos 7, 8 de terminación, mostrados de forma detallada
más clara en las figuras 9 a 11, que en lo sucesivo se denominarán
"labios". Estos labios se utilizan para dar forma al tipo
conocido de boca y cuello de la preforma: en concreto, la parte
exterior del extremo roscado del recipiente, la protuberancia
redonda denominada "anillo" y la protuberancia redonda
denominada "anillo de sellado" al que se sujeta cualquier
anillo de sellado rompible de la tapa de la botella.
Para poder extraer la preforma del molde los
labios 7, 8 se separan uno de otro mediante una superficie de
división del molde en forma de una superficie vertical y se abren y
cierran juntos con un movimiento horizontal o de cualquier modo
transversal a la carrera de acercamiento del émbolo al molde hembra.
La dirección de dicha carrera se denominará "dirección de
apertura y/o cierre del molde" en lo sucesivo, queriendo indicar
la dirección de apertura/cierre principal del molde, que hace
referencia a la dirección de acercamiento de los elementos mayores
del molde.
El alcance de esta invención también cubre
dispositivos de terminación, en lugar de los labios 7, 8, que tienen
una función equivalente y pueden separarse del objeto P moldeado
con un movimiento al menos transversal a la dirección de apertura
y/o cierre del molde.
Según la versión preferida de la invención
mostrada en las figuras adjuntas, los labios 7, 8 se abren y se
tocan entre sí girando alrededor de una barra 12 vertical, figura
11, que crea un tipo de mecanismo similar a unas tijeras.
La forma de los labios 7, 8 es adecuada para
crear, cuando están cerrados, un orificio 13 dentro del cual puede
alimentarse el émbolo 5 con un movimiento de deslizamiento.
Cuando el molde está cerrado, figuras 3 a 6, los
dos labios se tocan entre sí y descansan en el molde 14 hembra, y
el émbolo 5 está ajustado en el orificio 13.
Preferiblemente, la barra 12 vertical, que actúa
como una bisagra para los labios, está colocada en la parte de la
unidad 4 dirigida al lado interior del carrusel giratorio, mientras
que las partes de los labios que definen el orificio 13 están en
una posición que está más externa en relación con la barra 12: esta
disposición facilita alcanzar la parte central del molde 1 con
dispositivos de llenado y dispositivos para extraer las preformas
moldeadas, y es particularmente adecuada para estaciones de moldeo
que consisten en varias unidades 4 de moldeo que operan de forma
continua, en lugar de hacerlo de modo secuencial.
De forma ideal, el émbolo 5 está sujeto a una
barra 15 de soporte del émbolo que sirve para mover el émbolo o
está mecanizado a partir de ésta.
Los labios 7, 8 están bloqueados axialmente en
la barra 12, y pueden elevarse y hacerse descender haciendo que la
barra 12 se deslice según la dirección de apertura o cierre del
molde.
Preferiblemente, durante el moldeo, un elemento
cilíndrico hueco, o pistón 16 hueco, al que se denomina en lo
sucesivo "prensador hueco o cilindro 16 de compresión", figura
1, se desliza verticalmente y comprime los labios 7, 8 cerrados
contra el molde 14 hembra, impidiendo que el molde 1 se abra debido
a la presión de moldeo interna. Para llevar esto a cabo, el
prensador 16 hueco y el extremo superior del molde 14 hembra tienen
ambos idealmente una carcasa con una forma similar a un cono 34 y
36 truncado, respectivamente, o de cualquier modo que opere según
el principio de un plano inclinado, apto para acoplarse con la forma
de un cono 35 y 35A truncado, respectivamente, de los labios 7, 8
cerrados, de modo que la fuerza de compresión ejercida por el
prensador 16 hueco y por el molde 14 hembra tiende a mantener los
labios cerrados.
De forma alternativa, los labios pueden ser más
de dos y pueden mantenerse cerrados con el cilindro 16 de
compresión, o con otro medio de prensado adecuado no necesariamente
hueco, capaz de mantener el molde 1 cerrado aplicando una fuerza de
compresión o cierre al menos sobre los labios.
La pieza 22 de deslizamiento consiste en un
soporte adecuado para deslizarse al menos según la dirección de
apertura y cierre del molde. En el ejemplo mostrado en las figuras,
dicha pieza de deslizamiento está colocada por encima del molde 14
hembra y la placa 3 inferior de sujeción del molde y puede
desplazarse hacia arriba o hacia abajo, por ejemplo, gracias a una
operación de tipo leva, no mostrada, con una carrera preferiblemente
vertical, mientras que, tal como se muestra en el ejemplo, la placa
3 inferior de sujeción del molde está a una altura fija y sólo
puede girar alrededor de un eje vertical accionado por el carrusel
de moldeo. Según un primer aspecto de esta invención, el émbolo 5 y
la barra 15 de sujeción del émbolo pueden deslizarse a lo largo de
la dirección de apertura y/o cierre del molde en relación con el
prensador hueco o el cilindro 16 de compresión y en relación con la
pieza 22 de deslizamiento.
La barra 15 del émbolo 5 se desliza en la
cavidad cilíndrica interna del prensador 16 hueco con un movimiento
independiente del movimiento de este último, tal como se describe de
forma detallada más abajo.
Preferiblemente, el movimiento de apertura y
cierre horizontal de los labios 7, 8 se controla mediante un
dispositivo 17 de tipo leva, mostrado mejor en las figuras 1, 9, 10
y 11. Dos ruedas 18, 19, cada una de las cuales gira alrededor de
un vástago integrado con los labios 7, 8, se desliza a lo largo de
dos ranuras 20 y 21, respectivamente, que definen la forma de
deslizamiento de la leva. Preferiblemente, las carcasas de
deslizamiento de las barras 12, 15 y del prensador 16 hueco están
mecanizadas a partir de una única pieza 22 de deslizamiento, figura
1. Preferiblemente, las dos ranuras 20, 21 de la leva, que controla
la apertura de los labios, están mecanizadas a partir de una placa
25, por ejemplo, hecha de acero, figura 11, sujeta de forma rígida
a la pieza 22 de deslizamiento.
El deslizamiento entre la barra 12 de los labios
y la pieza 22 de deslizamiento se controla mediante una operación
de la leva 800 y mediante la cámara 23 cilíndrica, también
mecanizada a partir de la pieza 22 de deslizamiento.
La operación de tipo leva consiste en una
varilla de levantamiento o elevador, por ejemplo, de tipo rueda,
sujeto a la barra 12 de los labios, que, durante la rotación del
carrusel de moldeo, sigue la forma de la leva 800 que está fijada
en relación con el bastidor del carrusel.
La cámara 23 cilíndrica está rellena con una
cantidad básicamente fija de gas a presión, por ejemplo, aire o
nitrógeno, a una presión indicativa de 40 bar, para comportarse como
un primer resorte por gas que tiende a empujar la barra 12 de los
labios constantemente hacia arriba. El principio operativo de la
forma de leva 800 se explicará a continuación.
De forma análoga, el deslizamiento entre la
barra 15 para operar el émbolo y la pieza 22 de deslizamiento se
controla mediante una operación de tipo leva 900 y mediante la
cámara 24 cilíndrica, también mecanizada a partir de la deslizadera
22 y rellena con una cantidad básicamente fija de gas a presión, por
ejemplo, aire o nitrógeno, a la presión indicativa de 40 bar.
Preferiblemente, la barra 15 que opera el émbolo 5 presenta una
sección con un diámetro 26 mayor, figura 6, por encima y por debajo
del cual hay dos segmentos 27, 28 de diámetro de la barra de Dsup y
Dinf, respectivamente. La sección con el diámetro 26 mayor conecta
los dos segmentos superior 27 e inferior 28 de la barra con dos
superficies 29 y 30 anulares planas, respectivamente, ortogonales
al eje de la barra 15. Preferiblemente, Dsup es mayor que Dinf, de
manera que la fuerza del gas a presión en la cámara 24 en las
superficies 29 y 30 tiende a empujar constantemente la barra 15
hacia arriba contra el extremo superior de la cámara 24 cilíndrica
o la leva 900.
La pared de la cámara 24 cilíndrica y el
prensador hueco o el cilindro 16 que se desliza dentro están
formados para crear, con la ayuda del sellado adecuado, un
deslizamiento estanco al aire. Un deslizamiento estanco al aire
similar se crea entre la cavidad interna del prensador 16 hueco y la
barra 15 de sujeción del émbolo, que se desliza en el interior.
Esto minimiza las pérdidas por filtrado del gas a presión retenido
dentro de la cámara 24 cilíndrica, y el conjunto del prensador 16
hueco y la cámara 24 cilíndrica se comporta como un segundo resorte
por gas que tiende a empujar constantemente el prensador hueco hacia
abajo contra la parte inferior de la segunda cámara 24
cilíndrica.
El uso de resortes por gas ofrece diferentes
ventajas que incluyen, por ejemplo:
- -
- la posibilidad de hacer múltiples resortes por gas, dos para cada unidad 4 de compresión, con tolerancias de rigidez más controladas y con menor decaimiento por fatiga en comparación, por ejemplo, con los resortes de acero.
- -
- Simplicidad y efectividad en los costes de realización de los resortes en comparación con un sistema de cilindros hidráulicos pilotado por válvulas
- -
- La posibilidad de tratar con un dispositivo muy simple, y con tiempos de respuesta relativamente rápidos, presiones y fuerzas de compresión relativamente altas, por ejemplo, de 40 bar en un cilindro de aproximadamente 160 mm de diámetro, producen una fuerza de más de 8x104 N.
Preferiblemente, la superficie o reborde 29
anular superior plano y la pared 31 superior de la cámara 24 están
hechos de manera que pueden empotrarse mecánicamente uno contra otra
y de manera que pueden empujar el émbolo 5 con la fuerza de la
pieza 22 de deslizamiento durante la etapa de compresión y
moldeo.
La barra 15 para operar el émbolo sale de la
parte superior de la pieza 22 de deslizamiento, que tiene una
superficie 37 de contacto externa mecanizada, por ejemplo, a partir
de un manguito 38 de deslizamiento, con la que una superficie 39 de
contacto correspondiente, mecanizada a partir de la barra 15, entra
en contacto mecánico al hacerse descender.
La pieza 22 de deslizamiento y la barra 15 de
sujeción del émbolo están hechas de tal manera que la pieza de
deslizamiento, por medio de las superficies 37, 39 de contacto,
puede empujar el émbolo 5 y la barra 15 de sujeción del émbolo
cuando se abre el molde 1.
Las figuras 1, 8 muestran una vista esquemática
de parte de un dispositivo externo para extraer preformas moldeadas
mediante la unidad 4 de moldeo. El dispositivo de extracción
presenta una rueda 32 estrellada alrededor de la cual está colocada
una guía 33 de extracción concéntrica.
Sigue una descripción del funcionamiento de una
unidad 4 de moldeo.
La figura 1 muestra un momento del ciclo de
moldeo en el que la cavidad 2 del molde 14 hembra se acaba de
llenar con una dosis predeterminada de un plástico fundido, por
ejemplo, PET.
Los labios 7, 8 están en su posición de máxima
apertura horizontal y están situados ligeramente por encima de la
rueda 32 estrellada y la guía 33 de extracción; la barra 15 de
funcionamiento del émbolo 5 también está elevada, de modo que su
extremo inferior está por encima de la rueda 32 estrellada y la guía
33 de extracción.
La pieza 22 de deslizamiento está colocada a una
altura, de manera que la superficie 29 se empotra mecánicamente
contra la pared 31 superior de la cámara 24.
La presión del aire en la cámara 24 mantiene el
prensador 16 hueco prensado contra la parte inferior de la cámara
24 y en su posición de máxima extensión fuera de dicha cámara.
La figura 2 muestra un momento subsiguiente del
ciclo de moldeo en el que, tras hacer que la barra 12 de los labios
se deslice en relación con la placa 25 de las levas, los labios 7, 8
se cierran y, gracias a la cámara 23 cilíndrica y la leva 800, se
ponen en contacto con el prensador 16 hueco. La pieza 22 de
deslizamiento de la prensa está haciéndose descender en relación
con la placa 3 de sujeción del molde, la presión del gas dentro de
la cámara 24 continúa manteniendo el reborde 29 de la barra 15 del
émbolo en contacto con la pared 31 superior de la cámara 24 y el
prensador 16 hueco está en su posición de máxima carrera extendida
fuera de la cámara 24; de esta manera, la barra 15 del émbolo y el
prensador 16 hueco siguen de forma rígida el movimiento de descenso
de la pieza 22 de deslizamiento.
La figura 3 muestra el momento en el que el
molde 1 se cierra, la cavidad de moldeo del molde 1 está aislada
del entorno externo, y los labios 7, 8 entran en contacto con el
borde superior del molde 14 hembra y son comprimidos por el
prensador 16 hueco; asimismo, se impide la apertura horizontal de
los labios 7, 8 acoplando las superficies de los labios en la forma
de un cono 35, 35A truncado con las superficies correspondientes
del prensador 16 hueco y del molde 14 hembra en la forma de un cono
34, 36 truncado. Por tanto, los labios 7, 8 se mantienen en este
estado en los momentos mostrados en las figuras 4, 5, 6.
Volviendo a la figura 3, el molde está
preferiblemente cerrado antes de que el émbolo 5 comience a
introducirse en el plástico líquido para impedir salpicaduras o
similares cuando el molde está aún abierto.
Hasta ahora la pieza 22 de deslizamiento, el
prensador hueco o el cilindro 16, la barra 15 del émbolo, y los
labios 7, 8 se han hecho descender de forma independiente unos de
otros.
La figura 4 muestra un momento subsiguiente en
el que el prensador 16 hueco se mantiene inmóvil en comparación con
el molde 14 hembra y continúa presionando contra los labios,
bloqueándolos; la pieza 22 de deslizamiento continúa descendiendo
y, dado que el reborde 29 está en contacto con la pared 31 superior
de la cámara 24, empuja la barra 15 del émbolo hacia abajo; el
émbolo 5 se ha introducido en el plástico líquido haciendo que
ocupe toda la cavidad de moldeo y expulsando, a través de orificios
de soplado adecuados, todo el aire que estaba en el interior.
Los orificios de soplado, y la abertura de
deslizamiento entre el émbolo 5 y el orificio 13 de los labios
cerrados, tienen un tamaño y un grosor adecuados para permitir que
pase el aire, pero reteniendo el plástico líquido.
Cuando se ha expulsado todo el aire, hay un
aumento definido de la resistencia para permitir que el émbolo 5
descienda adicionalmente. El descenso de la pieza 22 de
deslizamiento y, en consecuencia, del émbolo 5 cuando éste se
introduce en el plástico líquido se controla por medio de una unidad
lógica y sensores apropiados o dispositivos de control equivalentes
de tipo mecánico, neumático u otro tipo. Esto sirve para aplicar
sobre el émbolo 5 una fuerza de empuje nunca mayor que la fuerza
máxima, que una vez superada detiene o ralentiza inmediatamente el
descenso del émbolo 5, continuando de cualquier modo aplicando dicha
fuerza máxima en el plástico fundido; esto equivale a comprimir el
plástico en el molde con una presión limitada a un valor máximo.
Dicho valor de empuje máximo se elige para hacer que el aire salga
totalmente de la cavidad de moldeo cerrada impidiendo a la vez que
el plástico fundido se expulse a través de los orificios de
soplado.
En los siguientes momentos, entre el de la
figura 4 y el de la figura 5, el émbolo 5 continua aplicando una
fuerza de compresión adecuada sobre el plástico para hacer que el
émbolo 5 descienda adicionalmente en el plástico a una velocidad
inferior. Esta velocidad depende del volumen de contracción del
plástico debido a su enfriamiento; siendo el objetivo empujar el
plástico contra las paredes de la cavidad de moldeo para compensar
la contracción térmica debido al enfriamiento.
Este descenso, en el caso de preformas del tipo
mostrado en la figura 9, puede ser, de forma indicativa, de 3 a 7
mm, dependiendo también de las dimensiones de la preforma. Durante
el descenso, la barra 15 del émbolo continúa siendo empujada hacia
abajo por la pieza 22 de deslizamiento ya que el reborde 29 superior
sigue estando en contacto con la pared 31 de la cámara 24 de la
pieza de deslizamiento. El prensador 16 hueco continúa
introduciéndose en la cámara 24, presionando contra los labios que,
a su vez, se apoyan en el molde 14 hembra.
En las figuras 4 y 5, la cámara 40, formada por
el reborde inferior del prensador 16 hueco, sus lados y las paredes
laterales de la cámara 24, se comunica con la atmósfera
exterior.
Esta etapa se detiene, por ejemplo, tras un
tiempo predeterminado, o cuando la temperatura estimada del material
plástico en el molde es suficientemente baja. Con tolerancias de
dimensión suficientemente precisas de los diferentes elementos del
molde y la dosis de plástico depositada en el molde, es posible
conseguir, cuando el descenso del émbolo 5 está detenido, figura 5,
y el objeto de plástico se ha extraído del molde, una pieza de
trabajo con la forma y las tolerancias de dimensión deseadas.
Las siguientes figuras 6 a 8 hacen referencia a
las operaciones de apertura del molde y extracción del objeto
moldeado.
Cuando el plástico del molde está
suficientemente frío, el émbolo 5 no se introduce adicionalmente en
el molde. Ahora, el émbolo 5 se separa del interior de la preforma
P; el prensador 16 hueco sigue presionando los labios 7, 8 hacia
abajo y contra el molde 14 hembra, la pieza 22 de deslizamiento está
elevada y la barra 15 del émbolo permanece detenida y bloqueada por
el momento en relación con la preforma P. Cuando la superficie 37
de contacto del manguito 38 tubular se empotra contra las
superficies 39 de contacto de la barra 15 del émbolo, éste último
se levanta con una fuerza significativa mediante la pieza 22 de
deslizamiento; el émbolo 5 se separa de la cavidad 6 interna de la
preforma P, figura 6, que está sujeta firmemente mediante los labios
7, 8. Preferiblemente, la primera elevación del émbolo 5 de la
cavidad 6 de la preforma se detiene tras unos pocos milímetros para
tener una primera carrera limitada, tal como se aclarará a
continuación.
Llevar a cabo la separación inicial del émbolo 5
de la preforma con la fuerza motriz de la pieza 22 de deslizamiento
y la superficie 37 compacta hace posible dimensionar los diámetros
Dsup y Dinf en los segmentos 27, 28 de la barra 15 para tener
valores de empuje relativamente reducidos del gas en la cámara 24 en
la barra 15 de sujeción del émbolo. Dichos valores son tales que no
cargan excesivamente la leva 900, pero en algunas ocasiones son
insuficientes para la separación únicamente con el efecto
hidrostático del émbolo 5 de la preforma P. Dicha fuerza de
liberación puede ser, por ejemplo, incluso de 400 daN.
Entonces, los labios 7, 8 se elevan siguiendo el
movimiento ascendente de la pieza 22 de deslizamiento y de la barra
15 del émbolo, de manera que no existe deslizamiento entre la
preforma P, el émbolo 5, y los labios 7, 8.
Para hacer esto, la barra 15 del émbolo continúa
empotrándose contra el manguito 38 tubular, el prensador 16 hueco
continúa presionando contra la pared inferior de la cámara 24, y la
barra 12 de los labios 7, 8 se empuja hacia arriba y se mantiene
empotrándose contra el prensador 16 hueco mediante el gas a presión
en la cámara 23. La leva 800 actúa como elemento de seguridad si
este empuje es inadecuado para elevar los labios; la leva 900
impide que la barra 15 de sujeción del émbolo se eleve demasiado
rápido y en una medida excesiva, impidiendo el empuje ascendente de
la barra 15 provocado por el gas a presión en la cámara 24
cilíndrica.
Los tres elementos 12, 15, 16 de deslizamiento
se elevan juntos con la pieza 22 de deslizamiento y la preforma se
extrae completamente del molde 14 hembra.
La barra 12 de los labios detiene su movimiento
ascendente, figura 7, cuando la preforma P se sitúa a una altura
adecuada/predeterminada para estar lista para ser agarrada por un
dispositivo de extracción que incluye la rueda 32 estrellada y la
guía 33 de extracción. De forma ideal, los labios 7, 8 no cambian
sustancialmente su posición de altura durante las siguientes
etapas.
Entonces, la figura 7, la barra 12 de los labios
y las levas en la placa 25 se deslizan ligeramente una en
comparación con la otra para abrir los labios 7, 8 ligeramente.
El émbolo 5, ya separado de la cavidad 6 de la
preforma, aún está casi completamente dentro de dicha cavidad.
Cuando los dos labios 7, 8 se abren, el émbolo 5 fuerza los
movimientos horizontales de la preforma P para separar las zonas de
roscado y anillo de la preforma de los dos labios, en lugar de
separarlas únicamente de un labio.
La apertura de los labios en esta etapa es
limitada, de modo que éstos sujetan el anillo de la preforma y no
permiten que se caiga.
La leva 900 contrae el empuje ascendente del gas
en la cámara 24 de la barra 15 de sujeción del émbolo, manteniendo
el reborde 29 separado de la pared posterior superior de la cámara
24.
La figura 8 muestra un momento siguiente de la
liberación de la preforma: el giro del carrusel de moldeo mueve la
preforma P, sujeto por los labios 7, 8, casi a la misma altura de la
figura 7, en el campo de acción del dispositivo 32, 33 de
extracción.
Con un movimiento rápido adecuado, controlado
por la leva 900 y ayudado por el empuje ascendente del gas de la
cámara 24 cilíndrica, el émbolo 5 se extrae completamente de la
preforma P; entonces, los labios 7, 8 se abren completamente
liberando la preforma, que puede quedar agarrada por el dispositivo
32, 33 de extracción de estrella, extraerse mediante la unidad 4 de
moldeo y transferirse a las estaciones de transporte o tratamiento
tras el carrusel de moldeo.
En la versión mostrada en las figuras
7-8, la longitud H de la cámara 24 cilíndrica es
insuficiente para permitir la extracción total del émbolo 5 de la
preforma P haciendo exclusivamente que la superficie 29 de la barra
de sujeción del émbolo se empotre contra la pared posterior superior
de la cámara 24; por tanto, es necesario favorecer la extracción
del émbolo 5 elevando la pieza 22 de la posición mostrada en la
figura 7 a la mostrada en la figura 8.
Al final del ciclo de moldeo, en la figura 8,
los diferentes elementos de movimiento de la unidad 4 de moldeo se
encuentran en las mismas posiciones que en la figura 1, listos para
llevar a cabo un ciclo de compresión.
Llevar a cabo la separación del émbolo 5 de la
cavidad 6 interior de la preforma como primera operación de
liberación, y, en particular, cuando los labios 7, 8 aún están
cerrados firmemente por el prensador 16 hueco, impide la adhesión
entre el émbolo 5 y las paredes internas de los labios; por tanto,
el acoplamiento entre los labios/émbolo 5 puede realizarse con
tolerancias de diámetro muy reducidas.
Retrasar la extracción completa del émbolo 5
hasta casi el final del ciclo de moldeo hace posible separar la
preforma de los labios 7, 8 impidiendo que se adhiera; y es posible
descargar la preforma de una máquina de moldeo giratoria con varias
unidades 4 de moldeo que operan de forma continua. El hecho de
colocar los labios 7, 8 desde la etapa mostrada en la figura 7, a
la altura en la que la preforma P quedará enganchada por un
dispositivo de extracción, tal como la rueda 32 de estrella,
facilita y acelera la descarga de la preforma moldeada. Por
ejemplo, ésta es una solución mejor comparada con el sistema, figura
10, de dejar que la preforma moldeada se caiga al abrir los labios
7, 8 en una descarga y posición de extracción predeterminadas.
Además, esta solución permite extraer las preformas del molde a una
temperatura mayor y cuando el material plástico aún no se ha
endurecido por completo.
Tener el émbolo 5 sujeto a una barra 15 de
sujeción del émbolo, deslizándose ambos en relación con el prensador
16 hueco y la pieza 22 de deslizamiento, posibilita, en primer
lugar, extraer el émbolo de forma más rápida de la preforma P al
extraerlo con la rueda 32 estrellada u otro dispositivo de
extracción, en la figura 8. Fabricar el émbolo 5 y la barra 15 de
sujeción del émbolo con un peso y una inercia reducidos de forma
adecuada facilita la rápida elevación, al menos por un segmento de
la carrera, de únicamente la barra 15 de sujeción del émbolo, en
lugar de toda la pieza 22 de deslizamiento.
En segundo lugar, esto hace posible operar el
prensador hueco o el cilindro 16 de compresión con una simple
cámara 24 cilíndrica que actúa como un resorte por gas, o con un
sistema de resortes de acero u otros elementos elásticos similares,
sin tener que recurrir a un cilindro hidráulico o neumático y el
circuito de alimentación y control relacionado. Obviamente, esto
hace que sea significativamente más sencillo y más económico
realizar múltiples unidades 4 de compresión que siguen siendo
capaces de operar el prensador 16 hueco con altas fuerzas de
compresión.
La versión descrita anteriormente puede
experimentar varios cambios y seguir manteniéndose dentro del
alcance de esta invención.
Por ejemplo, puede darse forma a la cavidad 6
interna de la preforma P u otro objeto hueco con múltiples émbolos
5, queriendo indicar un émbolo 5 que se compone de varios elementos
de movimiento, en lugar de un único émbolo 5; los labios 7, 8
pueden bloquearse y mantenerse cerrados durante el descenso
adicional del émbolo 5 con dispositivos de sujeción sujetos a la
placa 3 inferior de sujeción del molde, en lugar de en la pieza 22
de deslizamiento superior; de forma similar, las ranuras 20, 21 de
la leva para controlar la apertura y el cierre de los labios 7, 8 o
las carcasas de deslizamiento de la barra para elevar los labios
pueden sujetarse a un soporte diferente de la pieza 22 de
deslizamiento, por ejemplo, en la placa 3 inferior de sujeción del
molde, en lugar de en la pieza 22 de deslizamiento u otro; los
labios 7, 8 u otros elementos que se abren con un movimiento
transversal a la dirección de apertura principal del molde para
permitir la extracción de las partes cortadas pueden ser más o
menos de dos, o pueden estar formados por uno o varios elementos que
posibilitan, por ejemplo, extraer una parte moldeada roscada con
una rotación de desenrosque paralela al eje de la rosca; y,
finalmente, las partes operativas mecánicas pueden reemplazarse con
controles eléctricos, controles por aceite u otro tipo de
controles.
Claims (12)
1. Un dispositivo para el moldeo por
compresión de recipientes (P) de plástico que tiene una cavidad (6)
interna que comunica con el exterior a través de una abertura,
comprendiendo el dispositivo un molde (1) con un émbolo (5) para
dar forma a al menos parte de dicha cavidad (6) interna del
recipiente (P), un molde (14) hembra para dar forma a parte de la
superficie externa del recipiente (P), siendo capaz de alcanzar una
posición de acoplamiento recíproco para dar forma al recipiente (P)
deslizándose en la dirección de apertura o cierre del molde (1), al
menos dos elementos (7, 8) de terminación del molde que se mueven
para finalizar dicha superficie externa de la cavidad de moldeo, y
medios (800, 12, 23) para abrir y cerrar el molde (1), incluyendo
también dicho dispositivo una pieza (22) de deslizamiento que puede
deslizarse en la dirección de apertura o cierre del molde, estando
dotada la pieza de deslizamiento de una cámara (24) cilíndrica y un
cilindro (16) capaz de deslizarse dentro de la cámara (24)
cilíndrica en la dirección de apertura o cierre del molde y mantener
el molde (1) en la posición cerrada aplicando una fuerza de
retención sobre dichos elementos (7, 8) de terminación del molde, y
caracterizado porque dicha pieza (22) de deslizamiento está
adaptada para operar el émbolo de modo que dicho émbolo (5) pueda
deslizarse a lo largo de la dirección de apertura o cierre del molde
(1) dentro del cilindro (16) por al menos un segmento de su
longitud en relación con dicho cilindro (16), y medios (900) para
aplicar una fuerza de compresión continua adecuada sobre dicho
émbolo (5) para hacer descender adicionalmente dicho émbolo (5) en
el plástico, dependiendo del volumen de contracción, para compensar
la contracción térmica durante el enfriamiento.
2. Un dispositivo según la reivindicación 1,
en el que dichos medios para aplicar una fuerza de compresión
continua adecuada sobre dicho émbolo (5) comprenden una leva
(900).
3. Un dispositivo según la reivindicación 1 ó
2, en el que dichos elementos (7, 8) de terminación se desplazan
moviéndose transversalmente a dicha dirección de apertura y cierre
del molde para separarse del recipiente (P) moldeado.
4. Un dispositivo según la reivindicación 3,
en el que la pieza (22) de deslizamiento y el émbolo (5) presentan
primeras superficies (29, 31) de contacto aptas para empotrarse una
contra otra durante las operaciones de compresión y cierre del
molde para deslizarse conjuntamente.
5. Un dispositivo según una o varias de las
reivindicaciones precedentes, en el que la pieza (22) de
deslizamiento y el émbolo (5) presentan segundas superficies (37,
39) de contacto relacionadas aptas para empotrarse una contra otra
de forma recíproca durante la operación de apertura del molde para
deslizarse conjuntamente.
6. Un dispositivo según una o varias de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicho cilindro (16)
comprende una parte moldeada como un pistón que se desliza dentro de
dicha cámara (24) cilíndrica que contiene gas para crear un resorte
por gas.
7. Un dispositivo según la reivindicación 6,
en el que el émbolo (5) en el segmento que se encuentra en el
interior de dicha cámara (24) presenta dos segmentos de su longitud
de un diámetro diferente.
8. Un dispositivo según una o varias de las
reivindicaciones precedentes, en el que dichos elementos (7, 8) de
terminación pueden deslizarse a lo largo de una dirección paralela a
la dirección de apertura y cierre del molde para acercarse al molde
(14) hembra y/o a la pieza (22) de deslizamiento o alejarse de éstos
durante etapas específicas de la operación de moldeo.
9. Un dispositivo según la reivindicación 8,
en el que dichos movimientos de apertura y cierre y deslizamiento
de los elementos (7, 8) de terminación se controlan mediante un
dispositivo (17) de tipo leva sujeto a la pieza (22) de
deslizamiento.
10. Un procedimiento para moldear recipientes
(P) de plástico implementado por medio de un dispositivo según una
de las reivindicaciones precedentes, que comprende las siguientes
etapas:
- llenar una cavidad de un molde (14) hembra con
una dosis de plástico líquido;
- alimentar la pieza (22) de deslizamiento con
el cilindro (16) y el émbolo (5) hacia dicho molde (14) hembra;
- cerrar los elementos (7, 8) de terminación
entre dicho molde y dicho cilindro (16);
- cerrar el molde (1) y moldear por compresión
el recipiente (P) haciendo avanzar el émbolo (5) dentro del molde
(14) hembra;
- aplicar una fuerza de compresión continua
adecuada sobre el émbolo (5) para hundir adicionalmente dicho
émbolo en el plástico, dependiendo del volumen de contracción, para
compensar la contracción térmica durante el enfriamiento;
- separar el émbolo (5) de la cavidad del molde
(14) hembra haciendo que se deslice con una primera carrera a lo
largo de dicha dirección de apertura y/o cierre del molde, mientras
dicho cilindro (16) y dichos elementos (7, 8) de terminación
permanecen en la posición cerrada del molde.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
en el que el recipiente (P) se extrae totalmente del émbolo (5)
haciendo que el émbolo y los elementos (7, 8) de terminación
realicen movimientos de separación recíprocos.
12. Procedimiento según la reivindicación 11,
en el que dichos elementos (7, 8) de terminación se abren para
liberar el agarre en el recipiente (P) y permiten que el recipiente
sea agarrado por medios (32, 33) de extracción.
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