ES2284263T3 - Procedimiento de realizacion de una pieza de carroceria de vehiculo automovil por inyeccion de un material plastico, procedimiento de inyeccion secuencial de material plastico, molde para la realizacion de estos procedimientos, y pieza de material plastico asi obtenida. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de realización de una pieza de carrocería (1) de vehículo automóvil por inyección secuencial de un material plástico en un molde (3) alimentado por un o unos canales fríos (11, 12, 13), que consiste en llenar primero una primera zona extrema (A) del molde y después una segunda zona (B) adyacente a la primera y en repetir la operación que consiste en llenar siempre una nueva zona adyacente a la anterior, hasta alcanzar una última zona (C) extrema del molde, opuesta a la primera zona (A), caracterizado porque se obtura cada canal frío con ayuda de un vástago frío (18) axialmente móvil en una perforación (19) que intercepta el canal frío, recubriendo la sección longitudinal del vástago la sección transversal del canal.

Description

Procedimiento de realización de una pieza de carrocería de vehículo automóvil por inyección de un material plástico, procedimiento de inyección secuencial de material plástico, molde para la realización de estos procedimientos, y pieza de material plástico así obtenida.

La presente invención tiene por objeto un procedimiento de realización de una pieza de carrocería de vehículo automóvil por inyección de un material plástico, un procedimiento de inyección secuencial de material plástico, un molde para la realización de estos procedimientos, y las piezas de material plástico así obtenidas.

Las aletas y los paneles exteriores de las puertas de los vehículos automóviles constituyen unas piezas particularmente difíciles de realizar en material plástico debido a que deben presentar a la vez un muy buen estado de superficie, poseer buenas propiedades mecánicas y resistir el tratamiento de cataforesis indispensable para las partes mecánicas de la carrocería y el chasis del vehículo.

Además, debido a su escaso espesor, o sea, de aproximadamente 2 a 3 mm para una superficie del orden del m^{2}, estas piezas presentan una geometría que se presta mal a la inyección, lo que implica un buen control de las condiciones de inyección, excepto tolerar defectos de superficie que traducen particularmente una fluencia irregular del material plástico en el molde.

Para mejorar la calidad de la superficie de dichas piezas, es conocido, por ejemplo, por el documento "SEQUENTIAL SOLUTIONS" [H.Guyot], publicado en EUROPEAN PLASTICS NEWS, vol. 21, nº 9 de octubre, 1994, página 29, proceder a una inyección secuencial del material a fin de llenar la cavidad del molde por tramos sucesivos.

No obstante, este procedimiento de inyección secuencial únicamente es apropiado para materiales termoplásticos cuyo punto de fusión es relativamente bajo, como el polipropileno, ya que las boquillas con obturador que se utilizan únicamente funcionan en un intervalo limitado de temperaturas.

Ahora bien, para obtener unas propiedades mecánicas particulares, se realizan ciertas piezas de carrocería, en particular aletas, en una aleación de poliamida y polifenilenéter, que es un material que se inyecta a temperatura muy alta, preferentemente a 310ºC.

Dicha temperatura de inyección es incompatible con una inyección secuencial realizada gracias a las boquillas con obturador actualmente disponibles.

Por tanto, existe la necesidad de un procedimiento de inyección secuencial de un material plástico a temperatura muy alta.

La presente invención pretende proponer nuevos procedimientos que permiten resolver estos inconvenientes.

En primer lugar, la presente invención tiene por objeto un procedimiento de realización de una pieza de carrocería de vehículo automóvil por inyección secuencial de un material plástico en un molde alimentado por un o unos canales fríos, que consiste en llenar primero una primera zona extrema del molde y después una segunda zona adyacente a la primera, y en repetir la operación que consiste en llenar siempre una nueva zona adyacente a la anterior, hasta alcanzar una última zona extrema del molde, opuesta a la primera zona, caracterizado porque se obtura cada canal frío con ayuda de un vástago frío axialmente móvil en una perforación que intercepta el canal frío, recubriendo la sección longitudinal del vástago la sección transversal del canal.

Según la invención, se entiende por canal frío y vástago frío un canal y un vástago no calentados que, por tanto, se encuentran a la temperatura del molde en el momento de la inyección.

El procedimiento según la invención es conveniente en particular para inyectar secuencialmente una aleación de poliamida y polifenilenéter, aun cuando este material sea muy sensible a las diferencias de temperatura y se coagule muy rápidamente justo después de su inyección, hasta tal punto que si esta aleación es inyectada en un molde a través de los canales fríos, es decir, de los canales de alimentación que no son precalentados en el momento de la inyección, se forma en el interior de cada canal una funda de viscosidad más elevada que el resto de la aleación fundida, funda que penetra en la cavidad del molde a una velocidad inferior a la de la aleación fundida, lo que se traduce en unos defectos de superficie que pueden provocar el rechazo de la pieza si ésta no satisface las condiciones mínimas de calidad de superficie.

Los inventores que han desarrollado la presente invención han constatado que, contra toda previsión, los defectos de superficie observados anteriormente, en particular en el caso de una inyección en varios puntos a través de los canales fríos, desaparecen si se llena el molde comenzando por un extremo de éste, progresando hasta su extremo opuesto.

La presente invención es en particular interesante cuando se trata de inyectar un material plástico a alta temperatura, como la aleación de poliamida y polifenilenéter antes citada, cuya inyección se realiza por encima de 290ºC, preferentemente a 310ºC.

Por tanto, en un modo de realización preferido de la invención, el material plástico utilizado es una aleación del tipo que debe inyectarse a más de 290ºC, en particular una aleación de poliamida y polifenilenéter, tal como la aleación comercializada bajo la marca NORYL GTX de la sociedad GENERAL ELECTRIC PLASTICS B.V.

Para proceder a la inyección del material plástico por llenado de zonas contiguas del molde partiendo de un extremo de este último, según un modo de realización particular de la invención se puede utilizar un molde que comprende varios canales fríos para encaminar el material plástico hacia la cavidad del molde y obturar estos canales fríos al principio de la inyección y después abrirlos secuencialmente para inyectar el material plástico en cada zona sucesiva del molde.

A este respecto, la presente invención tiene la ventaja de que los obturadores utilizados son muy poco voluminosos y pueden yuxtaponerse, estando muy próximos unos a otros, lo que permite realizar moldes que presentan haces apretados de canales, lo cual era imposible con las boquillas con obturador calentadas utilizadas hasta ahora, habida cuenta de su volumen.

En una variante particular de este modo de realización, después de haber abierto un canal frío, se le vuelve a cerrar individualmente antes de abrir el canal frío siguiente, y después se abren todos los canales fríos para compactar el material plástico y mantenerlo a presión durante su enfriamiento.

Se realiza así una inyección secuencial en varios puntos.

Dado que los canales de alimentación de la cavidad son canales fríos, se cuenta con que el hecho de obligar a que se estanque allí material plástico fundido tenga tendencia a coagular este último en los canales, pero los ensayos realizados por los inventores han mostrado que se puede abrir, cerrar y abrir de nuevo cada canal sin ocasionar ningún defecto en la pieza obtenida.

En una variante preferida, el vástago utilizado como obturador sirve asimismo de eyector para desmoldear el haz de material plástico que procede de los canales fríos durante el moldeo de la pieza de material plástico.

La presente invención tiene asimismo por objeto un procedimiento de inyección secuencial de material plástico en un molde alimentado por canales fríos, con vistas a obtener una pieza de carrocería de vehículo automóvil, caracterizado porque consiste en practicar en el molde unas perforaciones que interceptan los canales fríos y unos vástagos fríos axialmente móviles en estas perforaciones, recubriendo la sección longitudinal de cada vástago la sección transversal del canal correspondiente, en obturar los canales fríos con ayuda de los vástagos al principio de la inyección y en abrirlos individualmente desplazando los vástagos en las perforaciones.

Este procedimiento presenta la ventaja de poder realizarse de una manera simple, evitando recurrir a boquillas con obturador.

Además, el procedimiento según la invención permite realizar inyecciones secuenciales en moldes cuya cavidad no permitiría alojar boquillas con obturador.

Como ejemplo de aplicación de la inyección secuencial, se puede citar el procedimiento ya descrito que consiste en llenar el molde partiendo de uno de sus extremos en dirección a su extremo opuesto, pero resulta evidente que el procedimiento de inyección secuencial según la invención no está limitado a esta aplicación.

La invención tiene asimismo por objeto un molde de inyección para realizar los procedimientos descritos anteriormente, caracterizado porque comprende, como obturador de un canal frío, un vástago cuya sección longitudinal recubre la sección transversal del canal frío, siendo el vástago axialmente móvil en una perforación que intercepta el canal frío entre una posición de cierre, en la cual se encuentra atravesando el canal frío, y una posición de apertura en la cual se encuentra retirado del canal frío y deja libre la sección transversal de este último.

Dicho molde presenta la ventaja de ser particularmente económico de fabricar y de mantener.

En efecto, desde el punto de vista de la fabricación, el recurso a simples vástagos fríos para obturar los canales fríos disminuye el precio de coste del molde en un factor de cinco o siete. En lo que concierne al mantenimiento, la ausencia de un bloque caliente en el molde elimina los tiempos de enfriamiento y de calentamiento, que prolongan generalmente la duración de las paradas del mantenimiento.

En una variante preferida, el vástago sirve asimismo de eyector para desmoldear el haz de material plástico que procede de los canales fríos durante el desmoldeo de la pieza de material plástico.

Esta variante proporciona un molde de utilización muy flexible, ya que este molde puede utilizarse tanto para realizar la invención, es decir, con obturación de los canales fríos por los eyectores y después con eyección de la pieza obtenida, como para efectuar un moldeo sin obturación de los canales fríos, sirviendo entonces los eyectores únicamente para expulsar la pieza obtenida.

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En un modo de realización particular, el vástago está montado sobre un gato autónomo que permite que se desplace en la perforación y obturar el canal frío mientras el molde está cerrado.

En otros términos, este gato permite que el vástago realice las dos funciones de obturador y de eyector, cumpliéndose la función del obturador cuando el molde está cerrado y el gato autónomo hunde el vástago en la perforación para interceptar el canal frío, y cumpliéndose la función de eyección cuando, después de la inyección, el vástago devuelto a la posición normal por el gato autónomo sirve para eyectar el haz resultante del llenado de los canales fríos en el momento del desmoldeo del conjunto de la pieza.

La presente invención tiene asimismo por objeto las piezas de material plástico obtenidas por la realización de los procedimientos descritos anteriormente.

Al objeto de comprender mejor la invención, se describirá ahora un modo de realización de la misma dado a título de ejemplo no limitativo con referencia al dibujo anexo, en el cual:

- la figura 1 representa esquemáticamente el principio de inyección del material plástico en el molde,

- la figura 2 es una vista en perspectiva de un molde abierto,

- la figura 3 es una sección según III-III de la figura 2,

- la figura 4 es una vista a mayor escala de la parte IV de la figura 3 después de cerrar el molde, y

- la figura 5 es una vista en sección según V-V de la figura 4.

La pieza de carrocería 1 representada en la figura 1 es una aleta delantera izquierda de un vehículo automóvil.

Para fabricar esta aleta, se ha utilizado el dispositivo 2 representado en las figuras 2 a 5.

Este dispositivo comprende un molde 3 en dos partes, una fija 3a y otra móvil 3b, y una placa de eyección 4 asimismo móvil gracias a dos grandes gatos hidráulicos 5.

En las figuras 1 y 2, la aleta 1 está representada en el estado en que se encuentra justo después de su moldeo, siendo ésta la razón por la que un haz de inyección 6 está solidarizado a su borde replegado hacia el interior 7 que delimita el paso de rueda.

Este haz de inyección 6 está constituido por el material plástico presente, al final de la inyección, en los canales fríos del molde, como se explicará con más detalle.

En la práctica, este haz 6 se desprende espontáneamente de la aleta 1 en el momento de su eyección fuera del molde 3 debido a que los tres testigos 8, 9, 10 del haz, unidos a la aleta, presentan un estrechamiento de sección en su extremo solidario del borde replegado 7 de la aleta.

Cada uno de estos testigos 8, 9, 10 corresponde a un canal frío de inyección 13, 11, 12 (visibles los tres en la figura 5) designado posteriormente como canal secundario, alimentándose colectivamente los tres canales secundarios por medio de un canal principal 14, perpendicular a los anteriores, y unido a un tornillo de inyección (no representado) que proporciona el material plástico fundido a presión.

Se puede observar que los canales secundarios 11, 12, 13 están definidos en el molde de inyección, el cual no comprende ningún medio de calentamiento, de modo que los canales secundarios pueden calificarse de canales fríos.

El material plástico presente en el canal principal 14 en el momento del enfriamiento de la pieza forma un cuarto testigo 15 perpendicular a los testigos 8, 9, 10.

El material plástico utilizado para realizar la aleta de carrocería descrita en este caso es el producto conocido bajo la marca NORYL GTX de la sociedad GENERAL ELECTRIC PLASTICS B.V.

Este producto se ha inyectado a una temperatura de 310ºC.

Para llenar el molde, se han obturado los tres canales secundarios 11, 12, 13 alimentados colectivamente por el canal principal 14 y después se ha abierto el canal secundario 13 más próximo al extremo delantero de la aleta para llenar una primera zona del molde correspondiente a la parte A de la aleta de la figura 1. A continuación, se ha cerrado este primer canal secundario 13 para abrir el segundo canal secundario 11 situado sensiblemente en el medio de la aleta para llenar una segunda zona del molde correspondiente a la parte B de la aleta y contigua a la primera zona, y después se ha cerrado este segundo canal 11 secundario para abrir el tercer canal secundario 12 y llenar una tercera zona del molde, contigua a la segunda y correspondiente a la parte C de la aleta situada en la parte opuesta de su parte delantera A.

A continuación, se han abierto los tres canales secundarios para permitir la compactación del material plástico inyectado y su mantenimiento a presión durante el enfriamiento de la pieza.

Llenando así progresivamente todo el volumen del molde a partir de un extremo de la pieza, se han podido obtener piezas que no presentan defectos visibles de superficie y, en particular, el que resulta una diferencia de viscosidad en el seno del material plástico inyectado.

Se explicarán ahora los medios utilizados para obturar los canales secundarios en el modo de realización descrito.

La cavidad de la aleta está definida entre las partes fija 3a y móvil 3b del molde, las cuales están dispuestas de manera que, después de la inyección del material plástico y el enfriamiento de la pieza, cuando se abre el molde alejando su parte móvil de su parte fija (desplazándose la placa de eyección solidariamente con la parte móvil), la aleta 1 y el haz de eyección 6 siguen siendo solidarios de la parte móvil 3b del molde.

Como se aprecia en la figura 5, la sección trapezoidal de los canales secundarios 11, 12, 13 está íntegramente incluida en el espesor de la pared de la parte móvil del molde, formando la parte fija 3a del molde la base grande del trapecio.

Por el contrario, el canal principal 14, que alimenta colectivamente los tres canales secundarios 11, 12, 13, atraviesa la parte fija 3a del molde y desemboca por el lado de la parte móvil en el punto de intersección de los tres canales secundarios.

Una vez abierto el molde, la pieza de material plástico debe eyectarse desde la parte móvil del molde, lo que es realizado por los eyectores montados sobre la placa de eyección 4.

Los eyectores de la aleta propiamente dicha están constituidos por unos bloques móviles 16 (figura 3) recortadas en el espesor de la parte móvil 3b y aptas para desplazarse gracias a unos vástagos 17 con la placa de eyección 4 en dirección a la parte fija del molde, gracias a los dos grandes gatos hidráulicos 5.

Para la eyección del haz de material plástico, tres vástagos 18 están montados en la placa de eyección 4, atravesando cada una de estos vástagos 18 la parte móvil 3b del molde y desembocando en un canal secundario 11, 12, 13.

Un gato hidráulico pequeño individual 20 está montado en la base de cada uno de los vástagos para permitir el desplazamiento individual de cada vástago, independientemente de los otros vástagos con respecto a la placa de eyección.

Como se observa en la figura 5, cada vástago 18 está alojado en una perforación 19 que atraviesa la parte móvil 3b del molde y se prolonga en la parte fija 3a del molde sobre una profundidad de aproximadamente 2 cm.

Así, en el estado cerrado del molde, como se representa en las figuras 4 y 5, cada vástago 18 puede adoptar una posición de cierre en la cual ocupa toda la perforación 19, penetrando en la parte fija 3a del molde y obturando el canal secundario 11 correspondiente, y una posición de apertura en la que su extremo delantero 18a se encuentra retirado del canal secundario 11 y deja libre la sección de paso de este último.

En la figura 5 se aprecia que la sección longitudinal de cada vástago 18 es superior a la sección transversal de cada cavidad secundaria 11, 12, 13, de modo que, cuando el vástago 18 se extiende a través del canal secundario, éste lo obtura completamente.

Por tanto, se comprende que, según la posición de los vástagos de eyectores 18 en el molde, la sección de paso de cada canal secundario está libre u obturada.

Por consiguiente, cada vástago 18 puede cumplir, además de su función de eyector, la función de obturador del canal secundario correspondiente,

Así, durante la inyección del material plástico para realizar la aleta de la figura 1, los tres vástagos 18 están situados, en primer lugar, en posición de cierre.

El vástago 18 correspondiente al canal secundario 13, que alimenta el extremo delantero de la aleta, se sitúa a continuación en posición de apertura durante 0,7 segundos y después se sitúa de nuevo en posición de cierre, tras lo cual el vástago 18 correspondiente al canal secundario 11 que alimenta el centro de la aleta se sitúa en posición de apertura durante 0,7 segundos y después se vuelve a poner en posición de cierre. Finalmente, se repite la misma operación con el vástago 18 del tercer canal secundario 12.

Los tres vástagos son llevados a continuación a la posición de apertura para asegurar la compactación del material plástico y su mantenimiento a presión durante el enfriamiento.

Los vástagos en posición de apertura son apropiados a continuación para servir de eyectores, tal como ya se ha descrito.

Por tanto, a la apertura del molde únicamente es preciso eyectar la aleta y el haz desplazando la placa de eyección en dirección a la parte móvil del molde accionando únicamente los gatos grandes 5.

Resulta evidente que el modo de realización que acaba de ser descrito no presenta ningún carácter limitativo y que podrá admitir cualquier modificación deseable sin apartarse por ello del marco de la invención.

Claims (10)

1. Procedimiento de realización de una pieza de carrocería (1) de vehículo automóvil por inyección secuencial de un material plástico en un molde (3) alimentado por un o unos canales fríos (11, 12, 13), que consiste en llenar primero una primera zona extrema (A) del molde y después una segunda zona (B) adyacente a la primera y en repetir la operación que consiste en llenar siempre una nueva zona adyacente a la anterior, hasta alcanzar una última zona (C) extrema del molde, opuesta a la primera zona (A), caracterizado porque se obtura cada canal frío con ayuda de un vástago frío (18) axialmente móvil en una perforación (19) que intercepta el canal frío, recubriendo la sección longitudinal del vástago la sección transversal del canal.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el material plástico es del tipo que debe inyectarse a más de 290ºC, en particular una aleación de poliamida (PA) y de polifenilenéter (PPE).

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se utiliza un molde (3) que comprende varios canales fríos (11, 12, 13) para encaminar el material plástico hacia la cavidad del molde, porque se obturan estos canales fríos al inicio de la inyección y porque se les abre secuencialmente para inyectar el material plástico en cada zona (A, B, C) sucesiva del molde.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque, después de haber abierto cada canal frío (11, 12, 13), se le cierra individualmente antes de abrir el canal frío siguiente, y se abren a continuación todos los canales fríos para compactar el material plástico y mantenerlo a presión durante su enfriamiento.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el vástago (18) sirve asimismo de eyector para desmoldear el haz (6) de material plástico que procede de los canales fríos durante el desmoldeo de la pieza de material plástico.

6. Molde de inyección para realizar el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende, como obturador de un canal frío, un vástago (18) cuya sección longitudinal recubre la sección transversal del canal frío, siendo el vástago axialmente móvil en una perforación (19) que intercepta el canal frío entre una posición de cierre, en la que se encuentra atravesado en el canal frío, y una posición de apertura en la que se encuentra retirado del canal frío y deja libre la sección transversal de este último.

7. Molde según la reivindicación 6, caracterizado porque el vástago (18) sirve asimismo de eyector para desmoldear el haz (6) de material plástico que procede de los canales fríos durante el desmoldeo de la pieza de material plástico.

8. Molde según la reivindicación 7, caracterizado porque el vástago (18) está montado sobre un gato autónomo (20) que permite que se desplace en la perforación y obturar el canal frío mientras el molde está cerrado.

9. Molde según la reivindicación 6, caracterizado porque está configurado para permitir fabricar una aleta de vehículo automóvil.

10. Molde según la reivindicación 6, caracterizado porque está configurado para permitir fabricar un panel exterior de puerta de vehículo automóvil.