ES2290314T3 - Maquina de moldeo por inyecciony procedimiento de moldeo por inyeccion para fabricar piezas moldeadas espumadas. - Google Patents
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Abstract
Máquina de moldeo por inyección para fabricar piezas moldeadas espumadas de materiales polímeros, especialmente termoplastos, por el procedimiento de moldeo por inyección mediante la introducción de un agente propulsor físico en la corriente de masa fundida, cuya máquina comprende un pistón de tornillo sinfín (3) que gira dentro de un cilindro de plastificación (2) y que presenta un tramo poroso o permeable (16) que puede ser solicitado con el agente propulsor a través de un dispositivo (18) de alimentación de agente propulsor dispuesto en el vástago del tornillo sinfín del pistón de tornillo sinfín (3) y que introduce el agente propulsor en la masa fundida, caracterizada porque el pistón de tornillo sinfín (3) es axialmente móvil y el tramo poroso o permeable (16) está dispuesto aguas abajo de una zona de dosificación (10), presentando el pistón de tornillo sinfín (3) aguas abajo del tramo poroso o permeable (16) unos elementos cizalladores (30) y unos elementos mezcladores (32) dispuestossobre el perímetro exterior del pistón de tornillo sinfín (3).
Description
Máquina de moldeo por inyección y procedimiento
de moldeo por inyección para fabricar piezas moldeadas
espumadas.
La invención concierne a una máquina de moldeo
por inyección según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un
procedimiento de moldeo por inyección para fabricar piezas moldeadas
espumadas empleando un agente propulsor físico según el preámbulo
de la reivindicación 13. Una máquina de moldeo por inyección y un
procedimiento de moldeo por inyección de tipo comparable son
conocidos, por ejemplo, por el documento
EP-A-1 072 375.
La fabricación de piezas moldeadas según el
procedimiento de moldeo por inyección, aparte de poder realizarse
mediante el moldeo por inyección compacto, puede efectuarse también
por medio de un moldeo por inyección de espuma u otros
procedimientos especiales. En contraste con las piezas normalizadas
compactas, las piezas moldeadas de espuma estructurada tienen una
constitución a manera de emparedado, es decir que comprenden una
piel exterior más o menos compacta y un núcleo de celdas cerradas.
Se caracterizan por favorables propiedades específicas del material
y, además, son económicamente interesantes. Así las piezas moldeadas
estructuradas presentan una rigidez específica mayor en comparación
con piezas moldeadas compactas debido a la traslación de los
momentos de inercia de superficie a las capas del borde de la pieza
normalizada. La escasez de deformaciones, las tensiones internas
reducidas y los pequeños sitios de hundimiento permiten una
fabricación ampliamente exenta de problemas de piezas moldeadas
nervadas con saltos de espesor de pared y con una buena exactitud de
cotas. Debido a la presión interna de la masa fundida durante el
espumado, se puede prescindir de una presión posterior, de modo que
se pueden producir piezas moldeadas de gran superficie con pequeñas
fuerzas de cohesión en máquinas más pequeñas. La reducción de la
densidad conduce no sólo a ahorros por el lado de los costes de las
materias primas, sino también a una reducción del peso de la pieza
normalizada. La insonorización y la calorifugación, así como la
estabilidad incrementada frente a medios fluidos redondean el perfil
de propiedades de piezas normalizadas espumadas.
La generación de una espuma de termoplasto se
efectúa con ayuda de agentes propulsores que pueden añadirse
dosificadamente de manera diferente al material polímero y que
forman una mezcla monofásica con la masa fundida. Análogamente al
procedimiento de moldeo por inyección convencional con tecnología
de maquinaria estándar se funde también aquí en primer lugar en el
grupo de plastificación una cantidad de material necesaria para
llenar la cavidad del útil. El grupo de plastificación o grupo de
inyección de una máquina estándar de moldeo por inyección se
caracteriza por un cilindro con boquilla y un pistón de tornillo
sinfín con bloqueo de corriente de retroceso. Durante la llamada
fase de plastificación se transporta granulado de plástico de la
tolva a la boquilla a través de la barrera contracorriente de
retroceso por rotación del pistón de tornillo sinfín. Aportando
calor a través de la pared del cilindro del grupo de inyección se
funde el material plástico. Durante la rotación del pistón de
tornillo sinfín se mueve axialmente al mismo tiempo este pistón de
tornillo sinfín en contra de una presión dinámica definida en
dirección a la tolva de material y se libera así volumen en la
antecámara del tornillo sinfín. Después de concluida la fase de
dosificación, se inyecta en la cavidad del útil el material
dosificado en la antecámara del tornillo sinfín por medio de la
carrera axial del pistón de tornillo sinfín con velocidad
generalmente alta. Desencadenado por la caída de presión al entrar
la masa fundida en el útil, se forman burbujas por expansión del
fluido propulsor. Se origina una estructura de espuma. Mediante
procesos de enfriamiento o procesos de calentamiento de elastómeros
o duroplastos en el útil se fija la estructura de la espuma.
Después de transcurrida la fase de enfriamiento residual o la fase
de calentamiento residual se desmoldea la pieza moldeada de forma
estable y se comienza un nuevo ciclo. La naturaleza y la cantidad
del agente propulsor empleado deciden aquí sobre las densidades de
espuma obtenibles y sobre la tecnología de la instalación necesaria
para la fabricación.
Se diferencia básicamente entre agentes
propulsores químicos y agentes propulsores físicos, refiriéndose la
diferenciación menos a la iniciación de la espuma que, por el
contrario, a la clase de dosificación.
Los agentes propulsores químicos se añaden al
granulado de polímero en forma sólida y se descomponen al aportar
calor, disociándose uno o varios fluidos, generalmente nitrógeno,
dióxido de carbono o agua. Son desventajosos los productos
residuales que resultan durante la descomposición, los cuales pueden
conducir a la degradación de la matriz de polímero, la reducción de
las propiedades mecánicas, las decoloraciones en la pieza
normalizada y la corrosión y el ensuciamiento del útil. Además, con
agentes propulsores químicos se pueden lograr en la descomposición
tan sólo grados de espumado limitados debido al rendimiento de gas
relativamente pequeño.
Los fluidos que se añaden directamente en forma
dosificada a la masa fundida de polímero se denominan agentes
propulsores físicos. Éstos pueden ser gases inertes como nitrógeno y
dióxido de carbono, también hidrocarburos como pentano, o bien
agua. Con agentes propulsores físicos se pueden lograr grados de
espumado netamente mayores. Dado que no se originan productos de
descomposición, no hay que contar con decoloraciones ni con una
pérdida de propiedades mecánicas. Como desventaja se ha indicado
siempre en el pasado la costosa tecnología de la instalación y el
difícil control de la dosificación debido a la falta de
estacionaridad del proceso de moldeo por inyección.
Condición previa fundamental para la obtención
de una espuma de termoplasto por el procedimiento de moldeo por
inyección es la generación de un sistema de polímero/agente
propulsor a alta presión.
El fluido propulsor es puesto aquí en contacto
con el polímero de baja viscosidad. Dependiendo de las condiciones
del proceso, tienen lugar entonces operaciones de difusión que
conducen a una absorción del agente propulsor en la masa fundida.
Por tanto, después de un tiempo suficiente se origina un sistema
monofásico de polímero/agente propulsor.
Los procedimientos existentes se diferencian en
muy amplio grado en cuanto a la manera en que se pone en contacto
el fluido propulsor con la masa fundida:
Una posibilidad para disolver muy homogéneamente
el agente propulsor en el polímero consiste en la precarga del
material con el fluido propulsor. Antes del proceso de elaboración
se carga el polímero con dióxido de carbono con ayuda de una
instalación de gaseado a alta presión. El granulado de plástico es
solicitado en un autoclave a temperatura ambiente con CO_{2} de
una presión definida y el polímero absorbe gas debido a la
diferencia de concentración y de presión. La concentración de gas en
el polímero es aquí, entre otras cosas, función del tiempo de
gaseado. Después de que se ha alcanzado la concentración de
saturación, se reduce la presión hasta la presión ambiente y se
alimenta el polímero cargado a la máquina de moldeo por inyección a
través de la tolva de material. Se funde y homogeneiza el material
en el grupo de plastificación, presentándose el gas en forma
disuelta a consecuencia de la acumulación de presión a lo largo del
cilindro. A la salida de la boquilla, el polímero se espuma debido a
la rápida reducción de la presión.
La desventaja del procedimiento con precarga en
el autoclave reside en la carga del granulado por tandas, la cual
es desventajosa para el uso industrial, y en la falta de
flexibilidad temporal debido a la difusión continua del agente
propulsor desde el polímero. Por tanto, este procedimiento no se
emplea en la práctica industrial.
Otro procedimiento hace posible que el agente
propulsor sea añadido en forma dosificada directamente en la
antecámara del tornillo sinfín. El fundamento de este procedimiento
es una boquilla de gaseado especial que está embridada entre el
cilindro y la boquilla de inyección (documento
DE-A-198 53 091). La pieza nuclear
de esta boquilla es una rendija anular que está hecha de un material
sinterizado poroso permeable al gas y que es atravesada por la masa
fundida durante el proceso de inyección. Un torpedo centrado en
canal de la masa fundida proporciona la disociación reotécnicamente
favorable de la masa fundida antes de la rendija anular y la
reagrupación de la misma sin esquinas muertas después de la
circulación. Unos elementos mezcladores y cizalladores estáticos
proporcionan, en caso necesario, una distribución homogénea de la
mezcla de polímero-agente propulsor. La
alimentación de gas se efectúa a través de una estación de
dosificación de gas que, regulada en caudal másico, admite
variaciones de la proporción del agente propulsor en la masa fundida
y, por tanto, grados de espumado diferentes.
Otra tecnología se basa en la inyección de un
agente propulsor físico en el cilindro de plastificación de una
máquina de moldeo por inyección (documento
EP-A-0 952 908). El agente propulsor
se inyecta aquí a través de varias aberturas radiales axialmente
dispuestas en la zona de la masa fundida del cilindro de
plastificación. Delante de las aberturas están montadas unas
respectivas válvulas controlables que pueden abrir y cerrar la
unión para el suministro de agente propulsor. Una regulación en
cascada correlaciona entonces el sistema de control de las válvulas
con la posición del tornillo sinfín durante la dosificación, es
decir que las válvulas se abren y se vuelven a cerrar
sucesivamente. Se intenta así conseguir una inyección lo más
homogénea posible del agente propulsor en la masa fundida. Unas
largas zonas de mezclado proporcionan a continuación una
homogeneización de la mezcla de agente propulsor/polímero, la cual,
en el caso ideal, se presenta en una sola fase antes del proceso de
inyección.
Las desventajas del procedimiento con boquilla
de inyección consisten en la homogeneización de la masa fundida. En
consecuencia, durante el proceso de inyección está disponible
solamente el tiempo de inyección para mezclar la masa fundida con
agente propulsor. Bajo el aspecto de que en aplicaciones de moldeo
por inyección de espuma se requiere en general una alta velocidad
de inyección para generar una densidad de nucleación grande, estos
tiempos, a pesar de cortos recorridos de difusión en la rendija
anular, no son suficientes, en ciertas circunstancias, para
conseguir una sorción suficiente y homogénea. Por el contrario, la
alimentación del agente propulsor durante la fase de dosificación
es también problemática, ya que el volumen de la masa fundida que se
encuentra en la rendija anular viene prefijado por la geometría.
Cuando el volumen de la pieza moldeada a inyectar es ahora mayor
que el volumen de la rendija anular, el volumen diferencia no se
mezcla entonces con agente propulsor y la estructura de la espuma
de la pieza moldeada resulta poco homogénea. Cuando el volumen de
inyección es menor que el de la rendija anular, se carga una parte
de la masa durante dos fases de dosificación consecutivas. Esto es
poco problemático tan sólo en caso de que ya un ciclo de
dosificación sea suficiente para enriquecer la masa fundida con
agente propulsor en el estado de saturación. Los elementos
mezcladores estáticos albergan, además, el riesgo de que, en el
caso de materiales térmicamente sensibles, se produzcan daños en la
matriz de polímero como resultado de un alto efecto de cizalladura
a consecuencia del calor de fricción. Debido al alto nivel de
presión durante el proceso de inyección es necesaria una estación de
dosificación que comprima el fluido propulsor en un grado
correspondientemente alto.
En la variante del procedimiento con inyección
en el grupo de plastificación es desventajosa en primer lugar la
necesidad de una máquina especial de moldeo por inyección. El
sistema de regulación en cascada requiere una correlación con el
sistema de control de la máquina, lo que no está previsto en
máquinas convencionales. Dado que el enriquecimieno de la masa
fundida con agente propulsor se produce durante la fase de
dosificación, en cuyo desarrollo el tornillo sinfín completa un
movimiento axial hacia atrás, se tiene que, para materializar una
dosificación aproximadamente uniforme del fluido propulsor en la
masa fundida, son necesarias varias lumbreras de gaseado con la
tecnología de válvulas correspondientemente costosa. Esta compleja
tecnología de la instalación no sólo presupone altos costes de
inversión. En principio, con la complejidad de la tecnología
empleada aumenta también la probabilidad de perturbaciones en el
desarrollo de la producción y se incrementa el coste para el
mantenimiento. La garantía de una dispersión suficiente del agente
propulsor después de la inyección puntual en la masa fundida
presupone zonas de mezcla dedicadas que, aparte de un tornillo
sinfín especial con largas piezas mezcladoras debido a la longitud
del tornillo, prevean también un grupo especial. Asimismo, es
necesaria una unidad de dosificación para la inyección del fluido
propulsor.
Otro procedimiento de espumado de plásticos
prevé la inyección de un fluido propulsor en la zona de un extrusor
(documento EP-A 1 072 375). En este caso, se añade
dosificadamente el fluido propulsor a la masa fundida de plástico a
través de una zona porosa dispuesta en el tornillo sinfín del
extrusor. Por tanto, este procedimiento es adecuado en primer lugar
para la fabricación continua de perfiles de plástico mediante un
procedimiento de extrusión. No obstante, para permitir aplicaciones
semejantes al moldeo por inyección, está prevista una combinación
de un extrusor de esta clase con una unidad de inyección por pistón.
La adición dosificada del fluido propulsor se sigue efectuando en
el extrusor. Por tanto, en la realización de un proceso discontinuo
esto significa un coste incrementado en la construcción de la
máquina y en la tecnología de la instalación, así como la necesidad
de una máquina especial acomodada a los requisitos.
Partiendo del documento EP 1 072 375 A2, la
invención se basa en el problema de proporcionar un procedimiento y
un dispositivo para introducir y distribuir homogéneamente un agente
propulsor físico, con alta reproducibilidad y seguridad del
proceso, en la corriente de masa fundida de una máquina de moldeo
por inyección a fin de generar una solución homogénea de
polímero/agente propulsor, todo ello empleando una máquina
convencional de moldeo por inyección.
El problema se resuelve según la invención por
medio de un dispositivo con las características de la reivindicación
1 y por medio de un procedimiento con las características de la
reivindicación 13. Perfeccionamientos ventajosos de la invención
son objeto de las correspondientes reivindicaciones subordinadas. La
invención prevé de manera ventajosa que el pistón de tornillo
sinfín presente aguas abajo de una zona de dosificación un tramo
poroso o permeable que pueda ser solicitado con el agente propulsor
a través de un equipo de alimentación de agente propulsor en el
conducto del tornillo sinfín del pistón de tornillo sinfín y que
introduzca el agente propulsor de plano en la masa fundida.
Con ayuda de la invención es posible fabricar
con sólo pequeñas variaciones en una máquina convencional de moldeo
por inyección unas piezas moldeadas de espuma estructurada
físicamente propulsada que se caracterizan por una piel exterior
compacta y un núcleo espumado y, por tanto, en comparación con
piezas normalizas compactas, ligan ventajas específicas del
material con ahorros de peso, material y, por tanto, costes. Además,
no es necesaria ninguna intervención en el sistema de control de la
máquina, de modo que los costes de inversión son reducidos.
En comparación con el estado de la técnica, la
invención tiene las ventajas siguientes:
- Pequeños costes de inversión, ya que no es
necesaria una complicada máquina especial, sino únicamente un cambio
del pistón de tornillo sinfín de una máquina convencional de moldeo
por inyección.
- Introducción uniforme del agente propulsor
debido a una zona de gaseado plana, axialmente codesplazable y
rotativa durante la dosificación del polímero.
- Alto grado de homogeneización debido a
intensos procesos de cizalladura y de mezclado con una longitud
eficaz de las zonas de mezclado y de cizalladura del pistón de
tornillo sinfín que es siempre la misma durante el transcurso del
gaseado.
- Optimo comportamiento de la solución debido a
largos tiempos de difusión y grandes superficies de difusión junto
con pequeños recorridos de difusión.
- Reproducibilidad del proceso con independencia
del volumen de dosificación.
- Alto rendimiento del agente propulsor.
Como quiera que el agente propulsor se introduce
de plano en la masa fundida de polímero por el tramo poroso o
permeable, es posible una introducción uniforme del agente propulsor
durante la dosificación del polímero. Resulta un comportamiento
mejorado de la solución debido a largos tiempos de difusión y
grandes superficies de difusión junto con pequeños recorridos de
difusión. Además, se pueden verificar la presencia de una alta
reproducibilidad del proceso de moldeo por inyección con
independencia del volumen de dosificación y un aprovechamiento
óptimo del agente propulsor. Por último, la invención tiene la
ventaja de pequeños costes de inversión, ya que no es necesaria una
compleja máquina especial, sino únicamente un cambio del pistón de
tornillo sinfín de la máquina convencional de moldeo por inyección.
Tampoco es necesaria una unidad de inyección alargada. Es
suficiente una longitud estándar de la unidad de inyección en el
intervalo de 20 a 25 veces el diámetro exterior del pistón de
tornillo sinfín.
Preferiblemente, se ha previsto que el diámetro
del pistón de tornillo sinfín esté reducido en la zona del tramo
poroso o permeable del pistón de tornillo sinfín. La profundidad
básica incrementada del tornillo sinfín hace posible, debido al
pequeño nivel de presión de la masa fundida de polímero en la zona
de gaseado, que el agente propulsor pueda ser alimentado
directamente sin que sea necesaria una estación de dosificación.
Preferiblemente, el agente propulsor es
alimentado al pistón de tornillo sinfín durante la fase de
dosificación a través de una carcasa de junta de alta presión que
rodea radialmente al pistón de tornillo sinfín. El agente propulsor
físico se presenta entonces en forma de un fluido.
La carcasa de junta de alta presión recibe el
agente propulsor de al menos una botella de presión. Esto tiene la
ventaja de que no es necesaria una estación de dosificación.
La carcasa de junta de alta presión se mueve
simultáneamente con el movimiento axial del pistón de tornillo
sinfín sin rotación en dirección axial. Esto hace posible una
introducción uniforme del agente propulsor durante la dosificación
del polímero debido a la zona de gaseado plana, axialmente
codesplazable y rotativa.
La solución de polímero/agente propulsor es
homogeneizada en una longitud activa de elementos de mezclado y de
cizalladura del pistón de tornillo sinfín que es siempre la misma en
el transcurso del gaseado. La inyección del agente propulsor tiene
lugar durante la fase de dosificación.
En lo que sigue se explica con más detalle la
invención haciendo referencia al dibujo único:
La única figura muestra una unidad de inyección
2 de una máquina 1 de moldeo por inyección con un pistón de
tornillo sinfín 3 que gira en la unidad de inyección 2 y que se
mueve axialmente durante la fase de inyección.
El granulado de polímero se alimenta a través de
una tolva de material 5 y se lleva al área de una zona de entrada 5
por medio del pistón de tornillo sinfín rotativo 3. La zona de
compresión 8 y la zona de dosificación 10 adyacentes una a otra
provocan, con ayuda de la calefacción externa 12 del cilindro, la
fusión, compresión y homogeneización del material polímero, de modo
que al final de la zona de dosificación 10 se presenta una masa
fundida de polímero térmica y materialmente homogénea. En el extremo
14 de la zona de dosificación 10 del pistón de tornillo sinfín 3 se
ha agrandado bruscamente el fondo del de tornillo sinfín, es decir
que se ha reducido bruscamente el diámetro del pistón de tornillo
sinfín 3. En la zona del diámetro reducido está previsto un tramo
poroso o permeable 16 del pistón de tornillo sinfín 3 que puede ser
solicitado con un agente propulsor físico a través de un
dispositivo 18 de alimentación de agente propulsor y un taladro 20,
introduciéndose el agente propulsor de plano en la masa de
polímero.
El tramo poroso o permeable 16 sirve de
superficie de contacto entre el agente propulsor y la masa fundida
de polímero. La variación de la profundidad del fondo del pistón de
tornillo sinfín conduce en este tramo 16 a un descenso de la
presión. El medio propulsor comprimido, por ejemplo un fluido
propulsor, es alimentado a través del taladro 20 dispuesto en el
eje longitudinal del pistón de tornillo sinfín y uno o varios
taladros radiales 22 para su distribución sobre la superficie de
metal sinterizado, por ejemplo permeable. La configuración del
tramo poroso o permeable 16 puede presentar, por ejemplo, la forma
de un casquillo, un cilindro, un cilindro hueco o bien puede
consistir en al menos un tapón o anillo inserto en el vástago del
pistón de tornillo sinfín.
El tramo poroso o permeable 16 puede estar
formado por material sinterizado o por otro material permeable, tal
como, por ejemplo, cerámica.
Los taladros 20, 22 están unidos aguas arriba de
la tolva de carga 5 con un dispositivo 18 de alimentación de agente
propulsor. A este fin, la carcasa de junta 24 rodea al pistón de
tornillo sinfín 3 con un núcleo de carcasa y una tapa
atornillable.
La carcasa de junta 24 está montada entre un
dispositivo de accionamiento no representado para el pistón de
tornillo sinfín 3 y el cilindro de plastificación 2 y está asegurada
contra giro. La carcasa de junta 24 se mueve simultáneamente con el
movimiento axial del pistón de tornillo sinfín 3. La carrera axial
del pistón de tornillo sinfín 3 corresponde, por ejemplo, al triple
del diámetro del cilindro de inyección 2. La carcasa de junta 24
presenta juntas de rotación especiales y está centrada sobre el
vástago del pistón de tornillo sinfín con ayuda de anillos
deslizantes. Se impide un desplazamiento axial de la carcasa de
junta 24 por medio de elementos de sujeción mecánicos. Como juntas
de rotación 26 se pueden utilizar juntas de anillos deslizantes o
retenes de árbol radiales. Uno o varios taladros radiales 28 unen el
espacio de presión del dispositivo 18 de alimentación del agente
propulsor con el taladro axial 20 dispuesto en el eje longitudinal
del pistón de tornillo sinfín 3.
Después de la alimentación del agente propulsor
a través de la superficie del tramo 16, unos elementos de
cizalladura 30 y unos elementos mezcladores 32, que son eficaces
para el transporte, reparten la mezcla de polímero/agente propulsor
en forma dispersiva y distributiva. Tanto la geometría de los
elementos cizalladores 32 y de los elementos mezcladores 32 como el
orden de su disposición pueden ser diferentes de la representación
de la figura única.
El dispositivo 18 de alimentación del agente
propulsor recibe el medio propulsor preferiblemente a través de
botellas de gas comprimido usuales en el mercado. Una válvula 34
eléctrica, neumática o hidráulicamente accionable une, durante la
respectiva fase de dosificación del material polímero, la
alimentación de agente propulsor, eventualmente estrangulada con
ayuda de una válvula reductora de presión, con la carcasa de junta
24 de alta presión.
Claims (16)
1. Máquina de moldeo por inyección para fabricar
piezas moldeadas espumadas de materiales polímeros, especialmente
termoplastos, por el procedimiento de moldeo por inyección mediante
la introducción de un agente propulsor físico en la corriente de
masa fundida, cuya máquina comprende un pistón de tornillo sinfín
(3) que gira dentro de un cilindro de plastificación (2) y que
presenta un tramo poroso o permeable (16) que puede ser solicitado
con el agente propulsor a través de un dispositivo (18) de
alimentación de agente propulsor dispuesto en el vástago del
tornillo sinfín del pistón de tornillo sinfín (3) y que introduce el
agente propulsor en la masa fundida, caracterizada porque el
pistón de tornillo sinfín (3) es axialmente móvil y el tramo poroso
o permeable (16) está dispuesto aguas abajo de una zona de
dosificación (10), presentando el pistón de tornillo sinfín (3)
aguas abajo del tramo poroso o permeable (16) unos elementos
cizalladores (30) y unos elementos mezcladores (32) dispuestos
sobre el perímetro exterior del pistón de tornillo sinfín (3).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el diámetro del pistón de tornillo
sinfín (3) está reducido en la zona del tramo poroso o permeable
(16).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el agente propulsor puede ser alimentado
durante la fase de dosificación al pistón de tornillo sinfín (3) a
través de una carcasa de junta (24) de alta presión que abraza
radialmente a dicho pistón de tornillo sinfín (3).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque el cilindro de plastifiación (2)
presenta una longitud correspondiente a un valor de 20 a 25 veces el
diámetro del pistón de tornillo sinfín (3).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 ó 4, caracterizado porque la carcasa de junta (24) de alta
presión recibe el agente propulsor de al menos una botella de
presión.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 a 5, caracterizado porque la carcasa de junta (24) de alta
presión se mueve en dirección axial, sin rotación, simultáneamente
con el movimiento axial del pistón de tornillo sinfín (3).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 a 6, caracterizado porque el sellado de la carcasa de junta
(24) de alta presión contra el pistón de tornillo sinfín rotativo
se efectúa por medio de retenes de árbol de rotación (26) con
pretensado de muelle.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 a 6, caracterizado porque el sellado de la carcasa de junta
(24) de alta presión contra el pistón de tornillo sinfín rotativo
(3) se efectúa por medio de juntas de anillo deslizante (26).
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 a 8, caracterizado porque el tramo poroso o permeable (16)
forma una superficie de contacto para la masa fundida de polímero en
el cilindro de plastificación (2) hecho de un material poroso o
permeable.
10. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 3 a 9, caracterizado porque el tramo poroso
o permeable (16) consiste en un casquillo, cilindro, cilindro hueco
o al menos un tapón o anillo inserto en el vástago del tornillo
sinfín.
11. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el tramo poroso
o permeable (16) consiste en un material poroso o permeable, por
ejemplo metal sinterizado o un material de cerámica.
12. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el pistón de
tornillo sinfín (3) presenta en el eje longitudinal del tornillo
sinfín un taladro (20) a través del cual se puede alimentar el
agente propulsor al tramo poroso o permeable (16).
13. Procedimiento de moldeo por inyección para
fabricar piezas moldeadas espumadas empleando agentes propulsores
físicos mediante plastificación de un polímero alimentado a una zona
de entrada (6) de un cilindro de plastificación (2), mediante
alimentación de un agente propulsor a la corriente de masa fundida
del polímero a través de una zona de gaseado rotativa plana formada
por un tramo poroso o permeable (16) de un pistón de tornillo sinfín
(3), y mediante inyección de la solución homogeneizada de
polímero/agente propulsor en un molde, caracterizado porque
la solución de polímero/agente propulsor es homogeneizada por
elementos mezcladores y cizalladores (30, 32) del pistón de
tornillo sinfín (3) con una longitud eficaz que es siempre la misma
durante el transcurso del gaseado, desplazándose a la vez
axialmente la zona de entrada.
14. Procedimiento de moldeo por inyección según
la reivindicación 13, caracterizado porque el agente
propulsor se alimenta directamente, sin estación de dosificación,
al pistón de tornillo sinfín (3) desde botellas de presión a través
de una carcasa de junta (26).
15. Procedimiento de moldeo por inyección según
la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque la inyección
del agente propulsor tiene lugar durante la fase de
dosificación.
16. Procedimiento de moldeo por inyección según
una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque se
mejora la distribución del agente propulsor en la masa fundida y se
acortan los caminos de difusión por medio de elementos mezcladores
y cizalladores (30, 32) del pistón de tornillo sinfín (3) dispuestos
aguas abajo de la zona de gaseado en el recorrido ulterior del
cilindro de plastificación (2).
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DE602005009118D1 (de) * | 2004-12-28 | 2008-10-02 | Everfocus Worldwide Co Ltd | Vorrichtung und Verfahren zum Kontrollieren der Nukleierung von microskopischen Blasen in der Herstellung von flüssigen polymeren Materialien |
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JP2022500289A (ja) * | 2018-09-17 | 2022-01-04 | トレクセル・インコーポレイテッドTrexel, Inc. | ポリマー・フォーム処理のシステム及び方法 |
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US4357025A (en) * | 1980-06-09 | 1982-11-02 | General Motors Corporation | Regenerator seal design |
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DE19853021B4 (de) | 1998-11-18 | 2006-02-23 | Vereinigung zur Förderung des Instituts für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an der Rhein.-Westf. Technischen Hochschule Aachen eV | Vorrichtung zur Herstellung geschäumter Kunststoff-Formteile durch Einbringen eines physikalischen Treibmittels in den Schmelzestrom einer konventionellen Spritzgießmaschine |
DE19934693C2 (de) * | 1999-07-23 | 2002-03-07 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Polymerschäumen |
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