ES2284189T3 - Conjunto modular de tobera de inyeccion aislado. - Google Patents
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Abstract
UN SISTEMA (20) DE BOQUILLA DE INYECCION MODULAR PARA SU USO CON MAQUINAS DE INYECCION DE GUIAS DE DESLIZAMIENTO EN CALIENTE UTILIZA UN ELEMENTO TERMOAISLANTE (76) ENTRE LA PUNTA DE LA BOQUILLA DE INYECCION Y UN INSERTO (88) DESMONTABLE DE ORIFICIO DE INYECCION DE MOLDE. ESTE ELEMENTO TERMOAISLANTE (76) LIMITA LA PERDIDA DE CALOR DE LA PUNTA DEL INSERTO (88), CONTRIBUYE A SELLAR EL AREA DEL ORIFICIO DE INYECCION Y A ALINEAR ESTE Y LA BOQUILLA DURANTE EL ENSAMBLAJE. EL INSERTO FACILITA EL FUNCIONAMIENTO Y EL ENSAMBLAJE/DESENSAMBLAJE DEL SISTEMA DE BOQUILLA DE INYECCION Y SU CONTACTO CON LA CHAPA (28) PARA MOLDES ES LIMITADO. EN UNA VERSION, EL INSERTO (88) SE COLOCA EN LA BOQUILLA A TRAVES DEL ELEMENTO AISLANTE (76), QUE TIENE FORMA DE MANGUITO CON ROSCAS EXTERIORES CORRESPONDIENTES A ROSCAS INTERIORES DEL INSERTO. EL MANGUITO PUEDE FIJARSE POR PRESION EN LA BOQUILLA O PUEDE TENER ROSCAS INTERIORES QUE CORRESPONDEN A ROSCAS EXTERIORES DE LA BOQUILLA. EN CUALQUIER CASO, EL MANGUITO PUEDE CONTRIBUIR A ALINEAR LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE BOQUILLA. EN OTRA VERSION, EL ELEMENTO AISLANTE TAMBIEN INCLUYE UNA HENDIDURA ENTRE LA PUNTA DE LA BOQUILLA Y EL INSERTO QUE CONTIENE UN GAS AISLANTE ADECUADO O UN VACIO PARA PROPORCIONAR UN AISLAMIENTO ADICIONAL. EN OTRA VERSION, EL ELEMENTO AISLANTE CONSTA DE UNA CAPA DE MATERIAL AISLANTE EN LA PUNTA DE LA BOQUILLA, Y EL INSERTO PUEDE FIJARSE POR PRESION A LA CAPA O LA CAPA PUEDE TENER ROSCAS EXTERIORES QUE SE ACOPLAN A ROSCAS COMPLEMENTARIAS DEL INSERTO. EN OTRA VERSION, EL ELEMENTO AISLANTE ESTA MOLDEADO EN EL INSERTO E INCLUYE ROSCAS INTERIORES QUE SE CORRESPONDEN A ROSCAS EXTERIORES DE LA BOQUILLA.
Description
Conjunto modular de tobera de inyección
aislado.
La presente invención se refiere a un sistema de
toberas de inyección. Más particularmente, la presente invención se
refiere a un sistema de toberas de inyección que se compone de
componentes modulares, uno de los cuales comprende un inserto de
entrada del molde, unido al extremo de una tobera mediante un
elemento aislante térmico entre ambos, siendo el sistema de la
tobera de inyección particularmente adecuado para el moldeo de
productos relativamente grandes.
Los sistemas de toberas de inyección para
sistemas de inyección con conducto de colada caliente, resultan
bien conocidos e incluyen sistemas tales como la válvula de entrada
de asiento cónico SDVG 750, el canal único de colada caliente SDHT
750 y los sistemas ULTRA® vendidos por el concesionario de la
presente invención. Dichos sistemas de tobera de inyección están
fabricados con tolerancias muy estrictas para contener las altas
presiones empleadas típicamente en el moldeo por inyección de
conducto de colada caliente y para proporcionar el grado de control
del proceso, necesario para reducir las huellas de entrada visibles
en las piezas moldeadas, etc.
En particular, en la industria se pretende
evitar la formación de huellas visibles de entrada. Tal como es
sabido por los expertos en la materia, la formación de huellas
visibles en la entrada queda muy reducida mediante un buen control
del proceso, unas tolerancias estrictas utilizadas en la fabricación
del sistema de toberas y unas buenas propiedades térmicas de la
tobera. En particular, para obtener unas propiedades térmicas
aceptables, se pretende que los elementos calefactores del sistema
de toberas se dispongan tan cerca del extremo de la tobera como sea
posible para garantizar un calentamiento rápido y efectivo de la
resina en la zona de entrada. Por supuesto, las placas del molde
deben de ser asimismo capaces de proporcionar un enfriamiento
suficiente de la entrada para solidificar la resina cuando se ha
completado la parte de inyección del ciclo de moldeo.
A este respecto se hace referencia a la patente
US nº 5.046.942 de Gellert, que explica una tobera con entrada
térmica, en la que un segundo elemento calefactor se dispone
adyacente a la zona de entrada del molde y se encuentra encajado en
el interior del extremo de una tobera de dos piezas para
proporcionar el calentamiento deseado en el extremo de la
tobera.
Un problema que ocurre con algunos de los
sistemas anteriores de toberas, tales como el explicado en la
patente de Gellert, es que existe un contacto mecánico entre el
extremo de la tobera y el área de entrada del molde, que permite
que se produzca una transferencia térmica entre estos dos elementos.
De acuerdo con ello, se produce un enfriamiento indeseado del
extremo de la tobera así como un calentamiento no deseado de la
entrada por parte de los elementos calefactores en la tobera y/o en
el extremo de la tobera.
Anteriormente, se han realizado intentos para
paliar estos problemas proporcionando aislamiento entre la entrada
y la tobera. Por ejemplo, la patente US nº 5.208.052 de Schmidt y
otros, concedida al beneficiario de la presente invención, da a
conocer una tobera de inyección, con un extremo desmontable de la
tobera fabricado en un material de una conductibilidad térmica
relativamente elevada, que está rodeado por un manguito desmontable
de aislamiento térmico, realizado de un material con una
conductibilidad térmica menor, que actúa asimismo como un cierre
hermético contra la intrusión de resina en zonas no deseadas del
sistema de la tobera. En la patente US nº 5.299.928 de Gellert, se
describe un concepto similar, en el que el manguito de aislamiento
se dispone entre el extremo de la tobera y el alojamiento de tobera
de inyección. Más recientemente, la patente US nº 5.569.475 de Adas
et al. da a conocer diversos tipos de capas de recubrimiento
aislante que se utilizan en los sistemas con conductos de colada
caliente adyacentes a la zona de entrada del molde.
Sin embargo, cada uno de estos sistemas
anteriores y todos los demás, de los que el actual inventor es
conocedor, adolecen de una o varias desventajas y/o inconvenientes.
Por ejemplo, el planteamiento mostrado en la patente de Adas tiene
una aplicación muy limitada, dado que las capas de aislamiento
explicadas son muy delgadas y proporcionan un escaso impedimento a
una transferencia de calor no deseada. Asimismo, las capas
explicadas en la patente de Adas no son muy fuertes mecánicamente
y, por consiguiente, resultan susceptibles a fallos mecánicos.
Aunque el manguito aislante dado a conocer por
Schmidt en la patente 5.208.052 y el manguito similar dado a
conocer por Gellert en la patente 5.299.928 son unos razonablemente
aislantes y razonablemente robustos mecánicamente, estos sistemas
de tobera, generalmente no resultan satisfactorios para el moldeo de
artículos con resinas abrasivas, tales como las resinas denominadas
de grado técnico de las que NORYL® GTX constituye un ejemplo, ya
que dichas resinas deterioran la entrada del molde debido al
desgaste abrasivo, que requiere la sustitución de la totalidad de
la placa del molde en la que está conformada la entrada del molde.
Además, dichos sistemas de tobera, generalmente no resultan
generalmente satisfactorios para moldear artículos en materiales
sensibles al calor, tales como resinas cristalinas de las que la PA
66 constituye un ejemplo, ya que dichos materiales requieren más
calor en la zona de entrada que las demás resinas. Como, en dichos
sistemas anteriores, la entrada del molde está encajada en la placa
del molde y se encuentra sometida de este modo a pérdidas de calor
en la placa del molde que se encuentra refrigerada por medio del
sistema de enfriamiento del molde, se consigue un rendimiento
térmico deficiente y el calor requerido en la entrada del molde no
puede obtenerse de un modo fiable.
La patente
US-A-3.113.346 da a conocer un
conjunto de un conducto de colada caliente aislado según el
preámbulo de la reivindicación 1, en el que un inserto de entrada
del molde con una entrada del molde se dispone en la placa
estacionaria de moldeo del molde. Un colector distribuye la resina a
través de canales hasta las toberas de inyección que no dispone de
calentamiento. Con el fin de reducir la transferencia de calor entre
la entrada del molde y la tobera, se dispone una arandela aislante
entre la entrada del molde y la tobera. Por consiguiente, la tobera
de inyección comprende una parte ensanchada en sentido radial que
configura una superficie dispuesta como tope que se extiende
radialmente. Cuando se introduce axialmente el extremo de la tobera
en dicho inserto de entrada del molde, esta superficie dispuesta
como tope y que se extiende radialmente, queda comprimida contra la
arandela aislante de dicho inserto de entrada del molde, de tal modo
que dicho extremo de la tobera se mantiene adyacente a dicha
entrada del molde. Patent Abstracts of Japan, vol. 18, nº 452
(M-1661) &
JP-A-06 143358, da a conocer un
sistema que comprende un inserto de entrada de un molde encajado de
manera fija en la placa estacionaria del molde. Entre el extremo
cónico de la tobera y una superficie cónica adyacente de dicho
inserto de entrada del molde, se encuentra interpuesto un elemento
aislante.
Se pretende disponer de un sistema de tobera de
inyección con buenas propiedades térmicas y que proporcione un
mantenimiento mejorado y un montaje y un desmontaje relativamente
fácil.
Un objetivo de la presente invención es dar a
conocer un nuevo sistema modular de toberas de inyección aislados
con una entrada del molde desmontable que suprime o, por lo menos
palía, una de las desventajas de los sistemas de toberas de la
técnica anterior.
Según un primer aspecto de la presente
invención, se da a conocer un sistema modular de toberas de
inyección aislados, para utilizarse conjuntamente con una máquina
de moldeo por inyección, que comprende:
un inserto desmontable de entrada del molde, que
presenta una entrada del molde en el mismo;
un conjunto de tobera que comprende un
alojamiento de tobera térmicamente conductor y un extremo de la
tobera térmicamente conductor, definiendo dicho conjunto de tobera,
por lo menos, un canal interior de colada para recibir, en la
práctica, resina fundida y dirigir dicha resina fundida a dicha
entrada del molde; y
un elemento aislante dispuesto entre dicha
entrada del molde y dicho alojamiento conductor de la tobera, de
tal modo que dicho extremo de la tobera se mantiene adyacente a
dicha entrada del molde y dicho elemento aislante impide la
transferencia térmica entre el extremo de la tobera y el inserto de
entrada del molde;
en el que dicho inserto de entrada del molde se
encuentra conectado, de modo que puede desmontarse, a dicho
alojamiento de tobera por medio de dicho elemento aislante,
realizándose dicho elemento aislante mediante un manguito aislante
que presenta una superficie exterior roscada, y dicho inserto de
entrada del molde comprende una rosca interior complementaria de la
superficie roscada exterior del manguito aislante, para permitir la
conexión roscada y desmontable del inserto de entrada del molde al
manguito.
Preferentemente, el inserto de entrada del molde
comprende una parte de tope que se encuentra en contacto con una
placa del molde y que está dimensionado para reducir la
transferencia de calor entre la placa del molde y el inserto de la
placa del molde. Asimismo, de manera preferente, además de mejorar
las propiedades térmicas del sistema de tobera, el elemento de
aislamiento térmico contribuye asimismo a cerrar herméticamente la
zona de entrada. Asimismo, preferentemente, el elemento aislante
contribuye a la alineación del inserto de entrada del molde con
respecto al extremo de la tobera. Asimismo, preferentemente, la
entrada se realiza en un anillo de entrada que se dispone de modo
desmontable en el inserto de entrada del molde. En las
reivindicaciones subordinadas se definen formas de realización
preferidas adicionales.
A continuación, se describirán formas de
realización preferidas de la presente invención únicamente a título
de ejemplo, haciendo referencia a las Figuras adjuntas, en las
que:
la Figura 1 ilustra una sección transversal a
través de un sistema modular de toberas de inyección aislado para
máquinas de moldeo por inyección con conducto de colada caliente,
según una forma de realización de la presente invención;
la Figura 2 ilustra una sección transversal
explosionada de algunos de los componentes de la Figura 1;
las Figuras 3a, 3b y 3c ilustran unas secciones
transversales de insertos de entrada para ser utilizados con un
sistema de toberas según la presente invención;
la Figura 4 ilustra una sección transversal a
través de un sistema modular de toberas de inyección aislados, para
máquinas de moldeo por inyección de conducto de colada caliente,
según otra forma de realización de la presente invención;
la Figura 5 ilustra una sección transversal de
un elemento aislante según una forma de realización de la presente
invención;
la Figura 6 ilustra una sección transversal a
través de un sistema modular de toberas de inyección aislados, para
máquinas de moldeo por inyección de conducto de colada caliente,
según otra forma de realización de la presente invención;
la Figura 6a ilustra una sección transversal del
sistema de toberas de la Figura 6 y una pieza moldeada con el
mismo;
la Figura 6b ilustra una sección transversal del
sistema de toberas de la Figura 6 con tapones instalados en el
mismo;
la Figura 6c ilustra una sección transversal del
sistema de toberas de la Figura 6 con una placa de cobertura
instalada en el mismo;
la Figura 7 ilustra una sección transversal a
través de un sistema modular de toberas de inyección aislados, para
máquinas de moldeo por inyección de conducto de colada caliente,
según otra forma de realización de la presente invención;
la Figura 8 ilustra un extremo de tobera con un
elemento aislante moldeado según otra forma de realización de la
presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
En la Figura 1, se designa globalmente con el
número de referencia 20 un sistema modular de toberas de inyección
aislado, según una primera forma de realización de la presente
invención. El sistema 20 de tobera es un sistema de toberas de
inyección de conducto de colada caliente, que se dispone en un
orificio 24 del molde, en un molde de inyección, comprendiendo una
placa estacionaria 28 del molde, que se encuentra conectada a la
unidad de inyección de una máquina de moldear (no representada) y a
una placa móvil 32 del molde. Se realiza una cavidad 36 en el
molde, entre la placa estacionaria 28 del molde y la placa móvil 32
del molde, cuando el molde se encuentra en posición cerrada, tal
como se ilustra en la Figura.
La Figura 2 ilustra una vista explosionada de
algunos de los componentes del sistema de tobera 20. Tal como puede
apreciarse, el sistema de tobera 20 comprende un cuerpo alargado 40
de tobera que está realizado preferentemente de un material con una
conductividad térmica relativamente elevada y que define un canal
principal interior 44 para el producto fundido, a través del cual
puede pasar la resina fundida a presión. El cuerpo 40 de la tobera
comprende una parte de conexión 48 que, en esta forma de
realización, es un conjunto exterior de roscas, aunque se considera
que pueden utilizarse otras configuraciones aptas para la parte de
conexión, si se pretende.
El sistema de toberas 20 comprende además un
extremo desmontable 52 de la tobera que incluye una primera parte
de conexión 56 para conectar y acoplarse a la parte de conexión 48
del alojamiento de tobera 40 para formar un conjunto de tobera. Tal
como se ha mencionado anteriormente, en la presente forma de
realización, la parte de conexión 48 comprende un conjunto de
roscas exteriores, y la parte de conexión 56 comprende un conjunto
de roscas interiores complementarias que permiten que el extremo de
la tobera 52 pueda roscarse acoplándose al alojamiento de tobera
40. Aunque actualmente se prefiere que el extremo de tobera 52 se
encuentre conectado de modo desmontable al alojamiento de tobera
40, la presente invención puede utilizarse asimismo en sistemas en
los que el extremo de tobera 52 y el alojamiento de tobera 40
constituyan un elemento único, tanto un conjunto permanente que no
puede desmontarse, como un elemento único integral, y se pretende
que dichas configuraciones estén comprendidas dentro del ámbito de
la presente invención.
El extremo de tobera 52 comprende un canal
central de colada 60, que es coaxial con el canal de colada 44. El
extremo de tobera 52 está asimismo realizado preferentemente de un
material con una conductibilidad térmica relativamente elevada, tal
como aleaciones en base de cobre fabricadas, por ejemplo, por
Ampco.
Tal como resultará evidente para los expertos en
la materia, en la forma de realización de las Figuras 1 y 2, el
extremo de tobera 52 es de un tipo denominado habitualmente como
tipo de desviación y de este modo comprende, por lo menos, dos
canales inclinados interiores secundarios 64 del producto fundido.
Sin embargo, tal como resultará evidente para los expertos en la
materia, la presente invención no se limita en la práctica a toberas
con extremos del tipo de desviación, y con la presente invención
pueden emplearse con éxito muchos otros tipos de extremos de
toberas comprendiendo las no invertidas, de flujo pasante, de tres
desviaciones, de abertura en el borde y de tipo de
válvula.
válvula.
El extremo de tobera 52 comprende además una
segunda parte de conexión 68 que coopera con una primera parte 72
de un elemento aislante 76. En esta forma de realización, la segunda
parte de conexión 68 comprende un conjunto de roscas exteriores que
se acoplan a un conjunto complementario de roscas interiores que
comprenden la primera parte de conexión 72 del elemento aislante
76.
En dicha forma de realización de la presente
invención, el elemento aislante 76 tiene la forma de un manguito
fabricado en un material aislante apto que tiene una conductibilidad
térmica relativamente baja. La selección de un material aislante
apto para el elemento de aislamiento 76 no se encuentra limitada
particularmente y, a los expertos en la materia se les ocurrirán
una diversidad de materiales aislantes adecuados, cuyos ejemplos
comprenden titanio y diversas cerámicas.
La primera parte de conexión 72 del elemento
aislante 76, comprende un conjunto de roscas interiores que son
complementarias de las roscas exteriores de la segunda parte de
conexión 68. El elemento aislante 76 comprende asimismo una segunda
parte de conexión 80 para conectar el elemento aislante 76 a una
parte de conexión 84 de un inserto de entrada 88 desmontable.
El inserto de entrada 88 comprende una entrada
92 del molde, y como se pondrá claramente de manifiesto, está
realizado de un material apto conocido, como los metales para
herramientas bien conocidos tales como H-13, P 20,
etc. De nuevo, en la presente forma de realización, dicha segunda
parte de conexión 80 del elemento aislante 76 comprende un conjunto
de roscas exteriores, y la parte de conexión 84 del inserto de
entrada 88 comprende un conjunto de roscas interiores
complementarias de las mismas. La forma geométrica real y las
dimensiones de la entrada 92 del molde dependen de la configuración
particular y del tamaño del extremo de tobera 52. El orificio 24
del molde termina con un orificio de entrada 108 que se utiliza para
localizar y alinear el inserto de entrada 88 con respecto al
extremo de tobera 52. En esta forma de realización particular, el
inserto de entrada 88 presenta una parte exterior 110 que es de un
diámetro mayor que el orificio de entrada 108.
Tal como puede apreciarse en la Figura 2, el
inserto de entrada 88 comprende una superficie de tope 82 adyacente
a la superficie inferior 83 que presenta un diámetro mayor que su
cuello 87. De este modo, tal como se ilustra en la Figura 1, el
contacto entre el inserto de entrada 88 y la placa 28 del molde se
produce únicamente en la superficie de tope 82. Como resultará
evidente para los expertos en la materia, mediante la limitación
del contacto entre el inserto de entrada 88 y la placa 28 del molde
y mediante la disposición de este contacto limitado en la
superficie inferior 83 adyacente a la posición de la entrada 92, se
mejoran las propiedades térmicas del sistema de toberas 20 ya que
la mayor parte 85 del inserto de entrada 88 no está en contacto
térmico directo con la placa 28 del molde, y de este modo la entrada
92 puede ser calentada y enfriada, según se requiera.
Se considera que la utilización del inserto
desmontable de entrada 88, proporciona diversas ventajas. En
particular, la utilización del inserto de entrada 88 evita la
necesidad de mecanizar la entrada del molde 92 como parte de la
placa 28 del molde. Esto puede tener como resultado una reducción
significativa de los costes de fabricación y un aumento de
precisión en el mecanizado de la entrada 92. Asimismo, el inserto de
entrada 88 puede estar fabricado en materiales diferentes de los de
la placa 28 del molde, tales como materiales conocidos aptos tales
como metales para herramientas H-13, 4140 ó P 20 y/o
materiales con una resistencia al desgaste relativamente elevada
para ser utilizados con resinas abrasivas. Como la sustitución de la
entrada 92 requiere únicamente la sustitución del inserto de
entrada 88, se considera asimismo que, en general, se reducirán los
costes de mantenimiento.
Además, en algunas circunstancias en las que la
cavidad del molde no tiene una superficie plana, el inserto de
entrada 88 puede realizares con una superficie inferior 83 que
presente la forma geométrica pretendida, tal como una forma
cóncava, como se ilustra en la Figura 3a, o una superficie
inclinada, tal como la mostrada en la Figura 3b. La presente
invención no no se limita a dichas formas geométricas y resulta
evidente para los expertos en la materia que son posibles otras
formas geométricas. Claramente, en muchas circunstancias, el
mecanizado del inserto de entrada 88 para obtener una forma
geométrica requerida del molde, resulta más simple y menos costoso
que el mecanizado de la placa 28 del molde para alcanzar dicha forma
geométrica.
Aunque la entrada 92 del molde puede mecanizarse
directamente en el inserto 88 de entrada, tal como se ilustra en
las Figuras 1 y 2, la entrada 92 puede mecanizarse en un anillo
separado desmontable 94, tal como se ilustra en la Figura 3c. En
esta alternativa, el anillo de entrada 94 se dispone en el inserto
de entrada 88 mediante un ajuste de interferencia con un reborde
inferior (no representado) adyacente a la superficie inferior 83,
para impedir la extracción del anillo de entrada 94 del inserto de
entrada 88, o mediante roscas u otros medios de montaje aptos tal
como se les puede ocurrir a los expertos en la materia, y la
utilización de dicho anillo de entrada desmontable 94 permite,
además, una fabricación a medida del material de la entrada y/o una
forma geométrica según se pretenda. Además, la sustitución de la
entrada 92 requiere simplemente la sustitución del anillo de
entrada 94, reduciendo además de esta manera, los costes de
mantenimiento. Esto permite asimismo, en el caso de que se utilicen
configuraciones convencionales de la válvula del canal de colada
caliente (no representadas), la fabricación del anillo de entrada
94 en un material resistente al desgaste compatible con el material
del vástago de la válvula de entrada.
En cualquier caso, el inserto de entrada 88 da
como resultado un sistema de tobera 20, en el que resulta más fácil
limpiar la entrada 92 para eliminar las resinas quemadas u otros
contaminantes, limpiar la tobera cuando se llevan a cabo cambios de
resina (tales como de una resina de un primer color a una resina de
un segundo color) y para cambiar la entrada 92 si debe de
utilizarse un tipo de tobera, resina o molde diferentes, con el
sistema de tobera 20.
Haciendo referencia de nuevo a las Figuras 1 y
2, por lo menos un elemento de calentamiento 96 (mostrado en la
Figura 1) se dispone en contacto térmico con el alojamiento de
tobera 40 y con el extremo de tobera 52, preferentemente tan cerca
de la entrada 92 como resulte posible. El elemento de calentamiento
96 puede ser cualquier calefactor apto, tal como el descrito en la
patente US nº 5.411.392 de Von Buren y concedida al beneficiario de
la presente invención.
En la práctica, la resina de plástico fundida se
inyecta a presión, mediante el sistema de tobera 20, en la cavidad
36 del molde, a través de la entrada 92 del molde y la resina
plástica a presión se mantiene en estado de fusión mediante el
elemento de calentamiento 96. Una vez que la cavidad 36 del molde se
ha llenado con la resina de plástico a través del canal colada 44,
del canal de colada 60, de los canales secundarios de material
fundido 64 y de la entrada 92 del molde, se completa la inyección y
se activa un sistema de enfriamiento del molde. Los sistemas
corrientes de enfriamiento del molde comprenden un fluido de
enfriamiento que circula a través de pasos de enfriamiento 100 en
la placa 28 del molde cuando se activa el sistema de enfriamiento,
y este enfriamiento solidifica la resina en la entrada del molde 92,
denominado habitualmente "congelación" de la entrada,
permitiendo de este modo la abertura de la cavidad 36 del molde para
la expulsión de una pieza moldeada sólida y enfriada (no
representada).
En el siguiente ciclo de inyección, una vez que
la cavidad del molde 36 se ha cerrado, se desactiva el sistema de
enfriamiento del molde y la resina en la entrada 92 del molde pasa
de nuevo a estado líquido mediante el calor transmitido desde el
elemento de calentamiento 96, a través del extremo de tobera 52 y
empieza de nuevo la inyección de resina fundida.
Como se ha mencionado anteriormente, se pretende
colocar el elemento de calentamiento 96 tan próximo como resulte
posible a la parte final 104 del extremo de tobera 52 y por
consiguiente, tan próximo como sea posible de la entrada 92 del
molde para controlar el flujo de material fundido y mantener de este
modo un tamaño mínimo de la huella residual de entrada en el
artículo moldeado. Asimismo, tal como se ha mencionado
anteriormente, una vez detenida la inyección de resina, la entrada
92 del molde debe enfriarse de un modo eficaz mediante el sistema
de enfriamiento, para solidificar la entrada del molde y de este
modo impedir la fuga de resina a través de la entrada 92 del molde
hacia la cavidad 36 del molde. Dichos requisitos contradictorios
para una capacidad de calentamiento y de enfriamiento considerable
y rápida son difíciles de conseguir, especialmente dentro de los
estrechos límites de la zona alrededor de la parte final 104 de la
entrada 92. Para paliar dicha dificultad, se utiliza el elemento
aislante 76 como se ilustra en las Figuras 1 y 2, para proporcionar
un cierto grado de aislamiento térmico entre el inserto de entrada
88 (y por consiguiente de la entrada 92) y el extremo de tobera 52
y el alojamiento de tobera 40.
Además de mejorar las propiedades térmicas del
sistema de tobera 20, el elemento aislante 76 proporciona ventajas
adicionales porque resulta útil como indicador de posición para
ayudar a la alineación del extremo de tobera 52 con respecto a la
entrada 92 y de este modo a la cavidad 36 del molde, proporcionando
una conexión mecánica entre el extremo de tobera 52 y el inserto de
entrada 88. Además, el elemento aislante 76 actúa como un cierre
hermético para impedir fugas de la resina de plástico a presión
hacia áreas del interior del orificio 24 del molde o del orificio de
la entrada 108.
Como resultará evidente para los expertos en la
materia, el diseño modular del sistema de la tobera 20 proporciona
ventajas significativas sobre las toberas y entradas fabricadas de
manera integral, comprendiendo la facilidad de mantenimiento y/o la
simplificación de los cambios de las series de producción. En
particular, aunque los insertos de entrada de los moldes resultan
conocidos en la industria del moldeo por inyección, a diferencia de
los insertos de entrada anteriores, de los que el presente inventor
es conocedor, y que no son desmontables como un conjunto con el
alojamiento de tobera y/o el extremo (una vez instalados en la placa
del molde), en las formas de realización preferidas de la presente
invención el inserto de la entrada del molde puede desmontarse
junto con la tobera, y se considera que dicho inserto, en
combinación con la disposición del elemento aislante 76 tiene como
resultado un sistema de toberas particularmente ventajoso.
Aunque la disposición de aislamiento térmico ha
sido dada a conocer en la patente US nº 5.208.052 de Schmidt et
al., concedida al cesionario de la presente invención, el
sistema Schmidt y otros sistemas anteriores que el presente
inventor conoce, no son sistemas modulares y no utilizan insertos de
entrada. De este modo, dichos sistemas anteriores presentan un
mantenimiento difícil y resultan costosos de fabricar. Quizás es más
significativo que las entradas de molde no modulares de la técnica
anterior se encuentran encajadas en las placas del molde, dando
como resultado una transferencia térmica considerable desde la
entrada hasta la placa del molde, y teniendo en general unas
propiedades térmicas deficientes para el sistema de toberas. En
cambio, en la presente invención, el contacto entre el inserto de
entrada 88 y la placa del molde 28 se limita a la superficie de tope
82, permitiendo que el inserto de entrada 88, y de este modo la
entrada 92, se mantengan a una temperatura más elevada.
Como se pondrá claramente de manifiesto a partir
de la descripción anterior, el sistema de toberas 20 presenta una
construcción modular que puede comprender elementos normalizados que
se han optimizado en lo que se refiere a materiales y/o formas
geométricas permitiendo conseguir unas operaciones de inyección de
alta calidad y además que pueden montarse y mantenerse con mayor
simplicidad que los sistemas anteriores de toberas que el presente
inventor conoce. Asimismo, la utilización de componentes
normalizados permite la sustitución o el cambio de componentes
individuales, en vez de requerir la sustitución del sistema completo
de tobera, como era a menudo el caso con los sistemas
anteriores.
La Figura 4 ilustra otra forma de realización de
un sistema de tobera 20' según la presente invención, y en el que
los componentes similares a los de la forma de realización de las
Figuras 1 y 2 se identifican con números de referencia similares, y
los componentes que son distintos se identifican mediante números de
referencia con una comilla (') añadida. En esta forma de
realización, las propiedades de aislamiento térmico del elemento
aislante 76' quedan todavía más mejoradas al disponer un espacio 112
entre la circunferencia interior del elemento aislante 76' y el
extremo de la tobera 52'.
Aunque en muchos casos el espacio 112 estará
lleno de aire, se considera que en el interior del espacio 112
pueden utilizarse otros gases con una conductibilidad térmica menor
o, incluso para una mejor capacidad de aislamiento, puede
utilizarse el vacío si se pretende en el interior del espacio 112.
Si se utilizan otros gases o el vacío, se dispondrá una válvula de
retención apta, tal como una válvula de retención de bola en
miniatura 114 ilustrada en la Figura 5 u otros medios aptos para
recibir el gas o para crear el vacío en el espacio 112, tal como
resultará evidente para los expertos en la materia. En el caso en
que se emplee el vacío en el espacio 112, puede obtenerse una
mejora adicional en la capacidad de aislamiento del elemento
aislante 76' mediante el recubrimiento de la superficie interior
del elemento aislante 76' con una capa de material reflectante 116,
tal como de cromo o plata para reducir la transferencia de calor por
radiación.
Cuando se dispone el espacio 112, la segunda
parte de conexión 68' de la tobera 52' y la primera parte de
conexión 72', no se encuentran roscadas y en cambio el elemento
aislante 76' comprende una parte interior de un reborde 117 en su
extremo inferior que acopla herméticamente la parte inferior de la
parte de conexión 68' a la parte superior de la parte de conexión
68', acoplando de manera hermética el borde superior de la primera
parte de conexión 72' del elemento aislante 76'. En dicho caso, el
elemento aislante 76' puede instalarse mediante clavado con prensa
o con cualquier otra técnica apta, tal como podrán concebir los
expertos en la materia. Se considera que dicho elemento aislante
76' puede quedar retenido en posición mediante la soldadura del
borde superior del elemento aislante 76' con la segunda parte de
conexión 68', o por medio de roscas complementarias en las partes
superior e inferior de las partes de conexión 68' y 72', o con
cualquier otra técnica apta de retención, tal como se podrán
concebir los expertos en la materia. Asimismo, puede utilizarse un
sellador apto para el montaje del elemento aislante 76' al extremo
52' de la tobera si se pretende.
Tal como sucede con la forma de realización
comentada anteriormente con respecto a las Figuras 1 y 2, la segunda
parte de conexión 80 del elemento aislante 76', todavía se acopla a
la primera parte del inserto de entrada 88, preferentemente a
través de roscas complementarias tal como se ilustra.
Se considera que, dependiendo de las dimensiones
del sistema de toberas 20' y del material del que está realizado el
elemento aislante 76', el huelgo entre la superficie interior del
elemento aislante 76' y la superficie exterior del extremo de la
tobera 52' (es decir, la anchura del espacio 112) puede variar
preferentemente dentro de un margen de 0,1 mm hasta aproximadamente
10 mm.
La Figura 6 ilustra otra forma de realización de
un sistema de toberas 20'' según la presente invención, y en el que
los componentes similares a los de la forma de realización de las
Figuras 1 y 2 están identificados con números de referencia
similares y los componentes que son distintos están identificados
mediante números de referencia con dos comillas ('') añadidas. En
la presente forma de realización, el inserto de entrada 88'' puede
eliminarse desde el lado del área de moldeo de la placa 28'' del
molde sin necesidad de eliminar el resto del sistema de toberas
20'' de la placa del molde 28''. Específicamente, el orificio de
entrada 108'' del molde tiene un diámetro ligeramente superior al
de la parte exterior 110'', para permitir el desmontaje del inserto
de entrada sin desmontar el sistema de toberas 20''. El inserto de
entrada 88'' se mantiene en conexión con el extremo de tobera 52 a
través de las conexiones entre la segunda parte de conexión 68 y la
primera parte de conexión 72, y entre la segunda parte de conexión
80 y la primera parte de
conexión 84.
conexión 84.
Puede utilizarse una herramienta adecuada (no
ilustrada) para acoplar los receptáculos de la herramienta 122 para
hacer girar el inserto de entrada 88'' y desacoplar el inserto de
entrada 88'' del extremo de la tobera 52, permitiendo que el
inserto de entrada 88'' sea extraído del orificio 24 del molde a
través del orificio de entrada 108''. Si se pretende, una vez que
se ha extraído el inserto de entrada 88'', el elemento aislante 76
y/o el extremo de tobera 52 puede extraerse también a través del
orificio de entrada 108'' para su mantenimiento, su sustitución o
para permitir cambios en los requisitos de producción y/o en los
procesos. En la presente forma de realización en particular, se
considera asimismo que el elemento aislante 76 actuará de manera
favorable apara ayudar a la alineación de la entrada 92 con la
parte final 104 del extremo de tobera 52. Además, en esta forma de
realización el elemento calefactor 96 puede extraerse a través del
orificio de entrada 108'' si fallara o precisara ser sustituido.
Debe tenerse en cuenta que en la Figura 6, las dimensiones relativas
de la parte de tope 82'' y del orificio de entrada 108'' se han
exagerado un poco en aras de una mayor claridad y pueden ser de
unas dimensiones relativas diferentes.
Con el fin de instalar y extraer el inserto de
entrada 88'' de la placa 28'' del molde, se considera que dos o más
receptáculos 122 de la herramienta se dispondrán en la superficie
exterior del inserto de entrada 88''. En el caso en que los
receptáculos 122 de la herramienta se dispongan en el interior de la
cavidad 36 del molde, tal como se ilustra en la Figura 6a, pueden
aparecer algunos salientes residuales 123 de plástico en los
artículos moldeados 125. Si dichos salientes fueran inaceptables,
puede utilizarse un tapón apto 127 en los receptáculos 122 para
impedir que se formen dichos salientes de colada, tal como se
ilustra en la Figura 6b. En otras circunstancias, tales como las
ilustradas en la Figura 6c, puede utilizarse una placa de cobertura
126 para recubrir los receptáculos 122 y formar la superficie de la
cavidad 36 del molde. La placa 126 puede mantenerse en posición
mediante imanes 140 o unos medios aptos cualesquiera tales como
pueden concebir los expertos en la materia, y se dispondrá un
orificio 146 para permitir la entrada de la resina fundida en la
cavidad 36 del molde desde la entrada 92, disponiéndose los
receptáculos 122 de la resina al exterior de la cavidad 36 del
molde.
El desmontaje y la instalación sencillos del
inserto de entrada 88'' desde el lado del área de moldeo de la
placa de moldeo 28'', facilitados mediante la presente forma de
realización, presenta diversas ventajas, comprendiendo un
mantenimiento y un servicio simplificados del sistema de toberas
20'' sin ser necesario desmontar la placa del molde 28 de la
máquina. En particular, en las aplicaciones de moldeo que requieran
cambios de color, el desmontaje del inserto de entrada 88'' del
lado del molde de la placa del molde 28'', permite la eliminación
simple de la burbuja de la resina del color anterior que permanece
en el área del inserto de entrada 88'', entre el extremo de la
tobera 52 y la entrada 92. Además, esto permite asimismo unos
cambios fáciles de la entrada 92 para aceptar cambios en los
parámetros de la resina durante la fabricación. Asimismo, si el
inserto de entrada 88'' tiene una entrada 92 provista de un anillo
de entrada 94, la reparación o la sustitución de la entrada 92
puede llevarse a cabo con un esfuerzo y unos costes mínimos.
La Figura 7 ilustra un sistema de tobera 20'''
según la presente invención y en el que los componentes similares a
los de la forma de realización de las Figuras 1 y 2 se identifican
con números de referencia similares, y los componentes distintos se
identifican mediante números de referencia con tres comillas (''')
añadidas. En esta forma de realización, el elemento aislante 76'''
comprende una capa de un material aislante apto, tal como óxido de
zirconio que se aplica al extremo de la tobera 52''' tal como se
ilustra. Dependiendo del material aislante utilizado, esta capa
puede realizarse por pulverización, deposición química, metalizado o
aplicarse al extremo de la tobera 52''' mediante cualquier otro
medio adecuado como podrán concebir los expertos en la materia, ya
que en otro caso se encontraría en contacto directo con el inserto
de entrada 88. Como es evidente, el elemento aislante 76''' puede
realizarse, en cambio, en la superficie interior del inserto de
entrada 88 mediante métodos de formación similares. Asimismo,
dependiendo del material aislante utilizado, la conexión de la
tobera 52''' con el inserto de entrada 88, a través de la segunda
parte de conexión 68 de la tobera 52''' y la parte de conexión 84,
pueden realizarse mediante unas roscas complementarias, mediante
clavado con prensa, o con cualquier otro medio adecuado tal como
podrán concebir los expertos en la materia.
Se considera que la capa de material aislante
sobre la tobera 52''' puede aplicarse de nuevo de vez en cuando, si
resultase necesario. Se considera asimismo que el elemento aislante
76''' puede comprender la combinación de un manguito tal como el
representado en las Figuras 1 y 2 y una capa de material aislante
tal como la representada en la Figura 7.
La Figura 8 ilustra un extremo 52'''' de tobera,
según la presente invención, en el que los componentes similares a
los de la forma de realización de las Figuras 1 y 2 se identifican
con números de referencia similares, y los componentes distintos se
identifican mediante números de referencia con cuatro comillas
('''') añadidas. En la presente forma de realización, el elemento
aislante 76'''' se ha moldeado sobre el propio extremo de la tobera
52''''. Específicamente, el extremo de la tobera 52'''' se ha
dispuesto en un molde apto, como un inserto, y se ha inyectado un
compuesto moldeable apto sobre la superficie exterior de la parte
pertinente del extremo de la tobera 52'''' para formar el elemento
aislante 76''''. El elemento aislante 76'''', si se pretende, puede
ser moldeado con un conjunto de roscas exteriores 80'''' para
acoplarse a la parte de conexión correspondiente del inserto de
entrada 88.
Un ejemplo de un compuesto moldeable apto es
"salon" (Si, Al, O, N) y por lo menos, un elemento adicional
seleccionado entre el grupo que comprende Ce, La, Dy, Hf y Zr. dicho
material cerámico presenta la elevada resistencia pretendida y una
baja conductividad térmica y se describe en: "Microstructure and
Mechanical Properties of F'Si_{3}Al_{3}O_{3}N_{5}
Ceramics" por Kokmeijer et al., en el Journal of
European Ceramic Society, vol. 8, nº 2, 1991, páginas 71 a 80,
cuyo contenido se incorpora a la presente como referencia.
Se considera que la forma de realización de la
Figura 8 resulta particularmente conveniente para sistemas que
requieren una elevada cavitación, es decir, varias toberas de
inyección por cavidad del molde, debido a los costes económicos de
fabricación del extremo de la tobera 52''''.
La presente invención proporciona un nuevo
sistema de tobera de inyección con unas propiedades térmicas
mejoradas mediante la utilización de un elemento aislante y un
inserto de entrada desmontable. Además, la modularidad del sistema
puede tener como resultado un montaje y un mantenimiento
simplificados del sistema y unos menores costes de fabricación.
Está previsto que las formas de realización de
la presente invención descritas anteriormente constituyan ejemplos
de la presente invención, pudiendo realizarse alteraciones y
modificaciones a las mismas por los expertos en la materia sin
apartarse del alcance de la invención, que se han definido
únicamente por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (18)
1. Sistema modular de tobera de inyección
aislado (20, 20', 20'', 20''') para ser utilizado conjuntamente con
una máquina de moldeo por inyección, comprendiendo el sistema de
toberas de inyección:
un inserto de entrada del molde desmontable (88,
88'', 88''') que presenta una entrada del molde (92) en el
mismo;
mismo;
un conjunto de molde que comprende un
alojamiento de tobera (40) térmicamente conductor y un extremo de
tobera (52) térmicamente conductor, definiendo dicho conjunto de
tobera, por lo menos, un canal interior de colada (44) para
recibir, durante la utilización, resina fundida y para dirigir dicha
resina fundida a dicha entrada del molde (92);
por lo menos, un elemento de calentamiento en
contacto térmico con dicho conjunto de tobera y que puede actuar
para mantener dicha resina en estado de fusión a través de dicho,
por lo menos, un canal interior de colada; y
un elemento aislante (76) dispuesto entre dicho
inserto de entrada (88) del molde y dicho alojamiento de tobera
(40) conductor, de modo que dicho extremo de la tobera (52) se
mantiene adyacente a dicha entrada (92) del molde y dicho elemento
aislante impide la transferencia térmica entre el extremo de tobera
(52) y el inserto de entrada del molde (82);
sistema de toberas de inyección que está
caracterizado porque:
dicho inserto de entrada del molde está
conectado de manera desmontable a dicho alojamiento de tobera (40),
por medio de dicho elemento aislante, cuyo elemento aislante (76)
está realizado mediante un manguito aislante que tiene una
superficie exterior roscada, y dicho inserto de entrada del molde
(88), comprende una rosca interior complementaria a la superficie
exterior roscada del manguito de aislamiento, para permitir la
conexión roscada y desmontable del inserto de entrada del molde
(88), al manguito.
2. Sistema de toberas de inyección según la
reivindicación 1, en el que dicho extremo de la tobera (52, 52',
52''', 52'''') está unido de modo desmontable a dicho alojamiento de
tobera (40).
3. Sistema de toberas de inyección según la
reivindicación 1 ó 2, en el que dicho manguito comprende asimismo
un juego interior de roscas (72) y dicho conjunto de tobera
comprende un juego exterior de roscas complementarias (68) para
conectar de modo desmontable dicho manguito de dicho conjunto de
tobera.
4. Sistema de toberas de inyección según la
reivindicación 1, en el que dicho manguito está ajustado a presión
hasta acoplarse con dicho conjunto de tobera.
5. Sistema de toberas de inyección según las
reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho elemento aislante (76')
comprende asimismo un espacio (112) definido entre dicho manguito y
dicho conjunto de tobera.
6. Sistema de toberas de inyección según la
reivindicación 5, en el que dicho espacio (112) presenta un vacío
formado en el interior del mismo.
7. Sistema de toberas de inyección según las
reivindicaciones 5 ó 6, en el que, por lo menos, una superficie
interior de dicho espacio (112) comprende una capa de material (116)
reflectante de la radiación térmica.
8. Sistema de toberas de inyección según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho
elemento aislante (76''') comprende una capa de material aislante
formada en dicho conjunto de tobera.
9. Sistema de toberas de inyección según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho
elemento aislante (76''') comprende una capa de material aislante
formada en dicho inserto de entrada.
10. Sistema de toberas de inyección según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho
elemento aislante (76, 76', 76''') está realizado a partir de
titanio.
11. Sistema de toberas de inyección según la
reivindicación 10, en el que dicho elemento aislante (76, 76',
76''') está realizado a partir de óxido de zirconio.
12. Sistema de toberas de inyección según las
reivindicaciones 8 ó 9, en el que dicha capa comprende óxido de
zirconio.
13. Sistema de toberas de inyección según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho
inserto de entrada del molde (88, 88'', 88''') está realizado a
partir de material diferente al de dicha placa del molde
(28, 28'').
(28, 28'').
14. Sistema de toberas de inyección según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha
entrada del molde (92) está formada por un anillo de entrada (94)
montado de modo desmontable en dicho inserto de entrada del molde
(88).
15. Sistema de toberas de inyección según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho
inserto de entrada del molde (88'') puede ser desmontado del lado
del área del molde de una placa de molde (28'').
16. Sistema de toberas de inyección según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho
elemento aislante (76, 76', 76''', 76'''') ayuda a impedir la
entrada de resina fundida en las zonas no deseadas en el interior
de dicha máquina de moldeo por inyección.
17. Sistema de toberas de inyección según la
reivindicación 15, en el que dicho extremo de la tobera (52) se
puede desmontar de dicho lado del área del molde de dicha placa de
molde, una vez que dicho inserto de entrada del molde se ha extraído
del mismo.
18. Sistema de toberas de inyección según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho
inserto de entrada del molde (88, 88'') comprende una parte de tope
(82, 82'') para acoplarse a una placa del molde (28, 28''),
disponiéndose dicha parte de tope adyacente a dicha entrada del
molde (92) y siendo de unas dimensiones tales que reduce la
transferencia de calor entre dicha entrada del molde (92) y dicha
placa del molde (28, 28'').
Applications Claiming Priority (2)
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