ES2318479T3 - Dispositivo de inyeccion. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de inyección para moldeo de objetos de plástico, que comprende: una matriz hueca (13) provista de un entrante (18) y de uno o más agujeros de inyección (6) de plástico en un área de dicho entrante, un cuerpo alargado (2), posicionado dentro del entrante (16), provisto en un extremo de una o más boquillas de calentamiento, estando cada boquilla de calentamiento combinada con al menos un orificio de descarga (14) de plástico y con un respectivo agujero de inyección (6) de plástico, formando el cuerpo alargado (2), con una pared interna de dicho entrante (16), un espacio vacío anular (50, 51) en dicho entrante (16), un tubo (1) colocado alrededor de dicha una o más boquillas cerca del agujero de inyección, teniendo dicho tubo (1) un extremo abierto (17) más cercano al agujero de inyección (6), en el que dicho extremo abierto (17) forma, junto con las paredes del entrante (16), una sección estrecha (52) y dicho tubo (1) rodea el al menos un orificio de descarga (14) a una distancia tal como para dejar un espacio para descarga del plástico, en el que el flujo de plástico que sale de dicho al menos un orificio de descarga (14) está contenido y guiado hacia dicho al menos un agujero de inyección, en el que dicha sección estrecha separa una primera parte (51) de dicho espacio vacío, distal de dicho agujero de inyección, de una segunda parte (50) del espacio vacío proximal a dicho agujero de inyección (6), siendo el área de dicha sección estrecha (52) sustancialmente menor que las áreas respectivas de las secciones de dichas áreas proximal y distal, caracterizado porque se proporciona una tuerca anular de centrado (3) para formar el espacio vacío anular (50, 51) en dicho entrante y porque dicho tubo (1) no está en contacto con dicha pared interna.
Description
Dispositivo de inyección.
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La presente invención se refiere a un
dispositivo para el moldeo de materiales inyectables, en particular,
plástico, para evitar o, en cualquier caso, reducir la
contaminación de los objetos moldeados al pasar del moldeo de un
material inyectable al moldeo de un material diferente, por ejemplo,
durante cambios de proceso entre dos lotes de producción
diferentes.
El documento
WO-A-03086734 describe un
dispositivo de moldeo por inyección según el preámbulo de la
reivindicación 1.
En la denominada "técnica del canal
caliente" para moldeo de plástico por inyección, el plástico
fundido que llega del husillo de plastificación se transfiere a una
cavidad caliente, la "mitad caliente", desde la que salen una
serie de canales que transfieren el plástico a cada una de las
cavidades o impresiones de moldeo de un molde.
Por lo tanto, el plástico fundido se inyecta en
la cavidad de moldeo individual por medio de un terminal de
inyección que comprende una boquilla de calentamiento sujeta en un
soporte para boquillas por medio de una tuerca anular de
centrado.
Cuando el molde está en la posición de
inyección, normalmente, la boquilla se introduce en una cavidad
aproximadamente cilíndrica de mantenimiento de temperatura formada
por la matriz del molde.
El soporte para boquillas tiene la función de
transferir el plástico y mantenerlo caliente, si es necesario por
medio de una resistencia eléctrica, dentro de la cavidad de
retención.
La tuerca anular de centrado tiene la función de
centrar el extremo de la boquilla respecto al agujero de inyección,
que con frecuencia es relativamente pequeño, menos de un milímetro,
sujetando la boquilla y evitando pérdidas de plástico fundido que,
de lo contrario, se saldría de la cavidad de retención.
La boquilla puede tener formas diferentes según
el tipo de plástico inyectado y tiene la función principal de
mantener el plástico que se va a moldear en un estado fluido en un
área sin calentar por componentes eléctricos. De hecho,
transfiriendo el plástico fundido de la cavidad de retención a la
cavidad de moldeo del molde, a través de un agujero de inyección
suficientemente pequeño y, de manera más general, con el apropiado
diseño térmico del terminal de inyección, se puede lograr la
denominada "ruptura térmica" de la rebaba, es decir, evitar o,
en cualquier caso, reducir considerablemente la formación de
rebabas, testigos de moldeo u otros defectos antiestéticos en el
punto (o puntos) de inyección del objeto de plástico final moldeado,
de manera que el límite entre el plástico, que siempre se mantiene
en el estado fundido en la cámara de retención, y el plástico del
objeto moldeado, que se solidifica, está situado al nivel exacto del
agujero de inyección.
Por lo tanto, por lo general, la boquilla está
hecha de un material con buena conductividad térmica.
Una vez colocado el molde, durante el
funcionamiento, el plástico fundido rellena todas las cavidades,
incluso la cavidad de mantenimiento, solidificándose cerca de las
paredes frías, como las de la matriz, y manteniéndose fluido cerca
de las paredes calientes, como las de la boquilla.
Durante las fases de inyección, se puede
producir un retorno de plástico en la cavidad de retención, es
decir, plástico fundido puede fluir del canal del interior de la
boquilla a la cavidad de retención y de ahí a la cavidad de
moldeo.
Este fenómeno es especialmente problemático
durante cambios de proceso al cambiar de plástico de un color a
otro. En este caso residuos de plástico del color antiguo pueden
salir de la cavidad de retención, incluso tras varias operaciones
de moldeo, al inicio del nuevo lote de proceso y dichos residuos
contaminan una cantidad determinada de productos moldeados hasta que
disminuye el fenómeno.
Asimismo, el fenómeno de retorno es perjudicial
cuando se moldean materiales plásticos que son especialmente
susceptibles al deterioro. Cuando una cantidad determinada de
plástico se mantiene mucho tiempo en la cavidad de retención, se
puede deteriorar y liberar lentamente, contaminando los productos
finales moldeados.
Para solucionar dichos problemas se han
propuesto "plantillas", en forma de casquillos, hechas de un
plástico que se funde a una temperatura más elevada que la de la
cámara de retención y que tienen la forma de dicha cavidad. De este
modo, la "plantilla" rellena toda la cavidad y no permite que
el plástico fundido la ocupe.
Algunos inconvenientes de esta solución
incluyen, por ejemplo, deterioro de las plantillas debido a las
elevadas temperaturas de funcionamiento, el coste relativamente
elevado de las plantillas propiamente dichas y la necesidad de
paradas periódicas de las máquinas para cambiarlas.
\global\parskip1.000000\baselineskip
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un dispositivo para la inyección de materiales
plásticos que evita o, en cualquier caso, reduce el fenómeno de
retorno que se ha descrito anteriormente y que representa una
mejora respecto a los dispositivos de inyección que se conocen
actualmente.
Dicho objetivo se logra, según la presente
invención, con un dispositivo para moldeo por inyección con las
características de la reivindicación 1. El dispositivo
comprende:
- -
- una matriz hueca provista de un entrante y de al menos un agujero de inyección en un área de dicho entrante, en el que dicho al menos un agujero de inyección está adaptado para inyectar el material que se va a moldear en una cavidad de un molde;
- -
- al menos una boquilla de calentamiento que se introduce en el entrante formando, junto con el entrante propiamente dicho, al menos parte de una cavidad de retención, en el que la boquilla está diseñada para calentar el material que se va a moldear posiblemente contenido en la cámara de retención;
- -
- dispositivos de alimentación diseñados para transferir el material que se va a moldear a la cámara de retención.
La cavidad de retención comprende una sección
estrecha que separa un área trasera de la cavidad de retención, más
alejada del área o áreas en que los dispositivos de alimentación
introducen el material que se va a moldear en la cavidad de
retención, de un área delantera de la cavidad de retención, más
cercana al área o áreas en que los dispositivos de alimentación
introducen el material que se va a moldear en la cavidad de
retención, en la que, en la sección estrecha, las secciones de paso
a través de las que el material inyectable puede pasar a la cavidad
de retención son sustancialmente más pequeñas que las secciones de
paso hacia arriba y hacia abajo de la misma y al menos en el área
circundante.
De este modo, la cámara de mantenimiento se
puede separar en dos partes, una con una inversión muy buena y
rápida del material fluido que se va a moldear y la otra con una
inversión que puede ser mala o incluso nula. La sección estrecha
reduce o evita completamente el intercambio de material fluido que
se va a moldear entre las dos áreas, reduciendo, de ese modo, el
fenómeno de retorno y la contaminación de las piezas moldeadas
cuando se inicia un nuevo lote de producción usando un material
diferente que se va a moldear, por ejemplo, un tipo diferente de
plástico.
Otras ventajas que se pueden obtener con la
presente invención resultarán más evidentes, para un experto en la
materia, gracias a la siguiente descripción detallada de una forma
de realización específica que se ofrece a modo de ejemplo no
limitante, en relación con las siguientes figuras.
La fig. 1 muestra esquemáticamente una vista
lateral en corte de una primera forma de realización de un
dispositivo de inyección según la presente invención;
la fig.1A muestra esquemáticamente un detalle a
escala ampliada de la Figura 1;
la fig. 2 muestra una vista esquemática en
perspectiva y en despiece ordenado de la manguera tubular y del
cuerpo central de la boquilla de calentamiento del dispositivo de la
Figura 1;
las figs. 3 y 4 muestran, respectivamente, una
vista lateral en corte de una segunda y una tercera forma de
realización de un dispositivo de inyección según la presente
invención;
la fig. 5 muestra esquemáticamente una vista en
corte de un detalle del dispositivo de la Figura 4, en una
condición de funcionamiento específica;
la fig. 6 muestra esquemáticamente un detalle
adicional a escala ampliada de la vista de la Figura 5.
Las Figuras 1, 1A y 2 se refieren a una primera
forma de realización de un dispositivo de inyección según la
presente invención. En dicha forma de realización, el dispositivo de
inyección comprende un soporte para boquillas 4 y una boquilla de
calentamiento sujeta en el mismo por medio de la tuerca anular de
centrado 3.
La boquilla de calentamiento comprende un cuerpo
2 provisto en su interior de un canal 8 adaptado para conectarlo,
por medio de conductos adecuados, a una mitad caliente de un molde
para moldeo por inyección de materiales plásticos. El número de
referencia 7 indica el extremo del canal 8 en el lateral de la mitad
caliente.
El número de referencia 13 indica una matriz
hueca más cercana a una cavidad de moldeo, no se muestra, del
molde.
Durante la inyección, el material plástico que
llega de la mitad caliente del molde a través del canal interno 8
sale del cuerpo 2 a través de los orificios de salida 14 y, guiado
por las paredes cónicas del entrante 16 de la matriz, llega al
agujero de inyección 6 y, a continuación, a la cavidad de moldeo
diseñada para dar al objeto moldeado su forma definitiva.
En esta forma de realización, el soporte para
boquillas 4 y el cuerpo 2 se calientan con resistencias eléctricas
apropiadas (no se muestran) a fin de mantener en un estado fluido al
menos la mayoría del plástico que rellena la cavidad de retención 5
que rodea el cuerpo 2 y que está definida por las paredes del
entrante 16, el cuerpo 2, la tuerca anular de centrado 3 y el tubo
1, este último se describe en más detalle más adelante.
Como se ha mencionado, el tamaño adecuadamente
pequeño del agujero de inyección 6 y la apropiada calibración
térmica, en general, permiten la "ruptura térmica" de la rebaba
o testigo de la piezas moldeadas, que se ha mencionado
anteriormente.
Según la presente invención, en el extremo de la
boquilla de calentamiento más cercano al agujero de inyección 6 y a
los orificios de salida 14 está colocado un cuerpo tubular 1, en el
presente ejemplo de forma de realización una manguera tubular o,
simplemente, manguera, cuyo extremo abierto 17, más cercano al
agujero de inyección, forma junto con las paredes del entrante 16
una sección estrecha 52 (Figura 1A) que divide la cavidad de
retención 5 en dos partes, una parte delantera 50, más cercana a
los orificios de salida 14 y al agujero de inyección 6, y una parte
trasera 51, más alejada de los orificios de salida 14 y del agujero
de inyección 6. En la sección estrecha 52, las secciones de paso a
través de las que el plástico fluido puede pasar a la cavidad de
retención 5 son sustancialmente más pequeñas que las secciones de
paso hacia arriba y hacia abajo de la misma y al menos en el área
circundante.
En la presente forma de realización, el tubo 1 y
la pared del entrante 16 tienen una forma sustancialmente
axialsimétrica respecto al eje central longitudinal AL (Figura 1A)
de la boquilla de calentamiento y, por lo tanto, la sección
estrecha 52 tiene una forma sustancialmente anular, también
axialsimétrica.
En el presente ejemplo de forma de realización,
el tubo 1 forma una pared cilíndrica 53 que rodea los orificios de
salida 14 de la boquilla, se extiende hacia abajo de los mismos
hacia el agujero de inyección 6 y, por consiguiente, posiciona la
sección estrecha 52 hacia abajo de los orificios de salida 14. De
este modo, el área delantera 50 de la cámara de retención 5 se
limpia de manera muy eficaz con el flujo del material plástico
fundido que sale de los orificios 14, garantizando una inversión muy
rápida de dicho plástico fundido en la parte delantera 50. Por oro
lado, la parte trasera 51, dado que está relativamente aislada de la
sección estrecha 52, tiene una inversión del plástico mucho más
lenta que la parte delantera 50.
Preferentemente, el tubo 1 está hecho de un
material con una conductividad térmica relativamente baja y, en
cualquier caso, inferior a la del cuerpo 2 o, en cualquier caso, del
cuerpo central de la boquilla de calentamiento alrededor del que
está colocada la manguera tubular, de manera que el plástico
acumulado en la parte trasera 51 suele solidificarse más que el
plástico presente en la parte delantera 50. Esto reduce aún más o
evita totalmente la mezcla y el intercambio de plástico entre las
áreas delantera y trasera y da lugar, en algunos casos, a la
formación de un manguito de plástico solidificado propiamente dicho
en la parte trasera 51.
En las Figuras 5 y 6, se muestra un ejemplo de
una situación que se puede obtener en un dispositivo según la
presente invención. En la condición de funcionamiento específica que
se muestra en dichas figuras, el plástico que se va a inyectar está
solidificado en el área más cercana a la pared 16 del entrante de la
matriz, creando un manguito externo aproximadamente cilíndrico PL
de plástico solidificado o, en cualquier caso, más viscoso. Cerca
de las paredes del cuerpo 2, que están más calientes, el plástico
que se va a inyectar se mantiene líquido o, en cualquier caso, más
fluido (referencia PL). En la condición de funcionamiento específica
de las Figuras 5, 6, el manguito de plástico sólido PS tapa
completamente la sección estrecha 52, evitando todo intercambio de
plástico fluido entre la parte delantera 50 y la parte trasera 52 de
la cámara de mantenimiento.
De este modo se ha observado que se reduce
considerablemente el problema de retorno de plástico acumulado en
la cámara de mantenimiento 5, en particular, el fenómeno posterior a
un cambio de proceso, al cambiar, por ejemplo, de moldeo de
plástico de un color a moldeo de plástico de otro color. Según las
enseñanzas de la presente invención son necesarias muchas menos
operaciones de moldeo para purgar el sistema que sin el tubo 1, a
fin de obtener piezas moldeadas sin vetas de color o, en cualquier
caso, sin residuos de plástico del lote anterior.
En cuanto a la solución conocida de las
"plantillas" o casquillos de plástico con un punto de fusión
más elevado, con la presente invención se pueden reducir las
operaciones de purgación con menos costes y sin el riesgo de
contaminar el plástico inyectado con restos del plástico fundido a
temperatura elevada de plantillas que se hayan podido deteriorar.
Además, se reducen considerablemente los tiempos de parada y
mantenimiento de las máquinas, dado que no hay que retirar los
sedimentos de plástico solidificado presentes en un dispositivo
según la presente invención o, en cualquier caso, se pueden mantener
en la cámara de mantenimiento 5 por períodos mucho más
prolongados.
Las Figuras 3, 4 se refieren a otras dos formas
de realización de un dispositivo para moldeo por inyección según la
presente invención.
\newpage
En la forma de realización de la Figura 3, el
borde del extremo abierto del cuerpo tubular 11, que forma la
sección estrecha, tiene una forma sustancialmente cilíndrica en
lugar de estar curvado hacia el eje central longitudinal AL de la
boquilla de calentamiento (Figura 1A).
En la forma de realización de la Figura 4, el
borde del extremo abierto del tubo 12, que forma la sección
estrecha, está sustancialmente curvado hacia el exterior de la
boquilla de calentamiento, abriéndose como una trompeta.
El dispositivo de moldeo se puede aplicar
también al moldeo de materiales inyectables distintos de plástico.
El tubo 1 de longitud predeterminada se puede reemplazar por otros
dispositivos de contención diseñados para contener y guiar el flujo
del material que se va a moldear o inyectar que sale de los
orificios de salida 14 hacía el agujero de inyección 6 al menos
hasta la sección estrecha. El tubo 1 puede ser parte integral de la
boquilla o puede estar colocado en la misma en toda su longitud o
sólo en una parte, puede tener forma cilíndrica u otra forma
adecuada a tal efecto. El tubo 1 se puede sujetar de varias formas:
pegado, engarzado, atornillado o por apriete. Dentro del entrante
de la matriz se pueden alojar varios cuerpos de inyector 2 y los
mismos se pueden combinar con respectivos orificios de salida o
descarga, de los que sale el plástico fluido.
Según la aplicación y el tipo de plástico que se
va a inyectar, son posibles diferentes configuraciones de
inyectores. En el extremo del cuerpo 2 se pueden proporcionar uno o
más agujeros de descarga de plástico y, por lo general, cada
agujero está combinado con una boquilla para transferir el calor
recibido del cuerpo caliente 2 lo más cerca posible del agujero de
inyección. En algunas variaciones de inyectores con una boquilla se
combinan varios canales de descarga.
Las boquillas pueden estar situadas no sólo
cerca del agujero de inyección 6 y del extremo libre de los cuerpos
2, sino también en otras áreas de los cuerpos, por ejemplo, cerca de
su base, o el material plástico que se va a inyectar se puede
introducir en la cámara de mantenimiento o espacio vacío 5 por medio
de dispositivos de alimentación apropiados que no necesariamente
tienen que ser los mismos que el canal de alimentación del interior
del cuerpo 2 que termina en los orificios de salida 14, sino que
también pueden ser distintos de éstos.
Claims (4)
1. Dispositivo de inyección para moldeo de
objetos de plástico, que comprende:
una matriz hueca (13) provista de un entrante
(18) y de uno o más agujeros de inyección (6) de plástico en un
área de dicho entrante,
un cuerpo alargado (2), posicionado dentro del
entrante (16), provisto en un extremo de una o más boquillas de
calentamiento, estando cada boquilla de calentamiento combinada con
al menos un orificio de descarga (14) de plástico y con un
respectivo agujero de inyección (6) de plástico, formando el cuerpo
alargado (2), con una pared interna de dicho entrante (16), un
espacio vacío anular (50, 51) en dicho entrante (16),
un tubo (1) colocado alrededor de dicha una o
más boquillas cerca del agujero de inyección, teniendo dicho tubo
(1) un extremo abierto (17) más cercano al agujero de inyección
(6),
en el que dicho extremo abierto (17) forma,
junto con las paredes del entrante (16), una sección estrecha
(52)
y dicho tubo (1) rodea el al menos un orificio
de descarga (14) a una distancia tal como para dejar un espacio
para descarga del plástico, en el que el flujo de plástico que sale
de dicho al menos un orificio de descarga (14) está contenido y
guiado hacia dicho al menos un agujero de inyección,
en el que dicha sección estrecha separa una
primera parte (51) de dicho espacio vacío, distal de dicho agujero
de inyección, de una segunda parte (50) del espacio vacío proximal a
dicho agujero de inyección (6), siendo el área de dicha sección
estrecha (52) sustancialmente menor que las áreas respectivas de las
secciones de dichas áreas proximal y distal, caracterizado
porque se proporciona una tuerca anular de centrado (3) para formar
el espacio vacío anular (50, 51) en dicho entrante y porque dicho
tubo (1) no está en contacto con dicha pared interna.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que dicho extremo abierto (7) del tubo (1) tiene una de las
siguientes formas: sustancialmente cilíndrico, curvado hacia el eje
central longitudinal de la al menos una boquilla, curvado hacia el
exterior de la boquilla.
3. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones 1 a 2, en el que el tubo (1) está adaptado para
calentar el plástico del área distal (51) del espacio vacío menos
que en el área proximal (50) del espacio vacío.
4. Dispositivo según la reivindicación 3, en el
que el tubo tiene una conductividad térmica sustancialmente inferior
a la del cuerpo alargado (2).
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