ES2367142T3 - Procedimiento de moldeo. - Google Patents

Abstract

Un método para formar un cuerpo de espuma expandida que tiene una capa superficial unida, cuyo procedimiento comprende las etapas de: disponer en un molde un material plástico formador de una capa superficial porosa; introducir un material plástico expandible o por lo menos parcialmente expandido en el molde; y suministrar un medio de fusión en el molde de modo que el medio de fusión pueda pasar a través del material poroso; en donde dicho material formador de superficie se proporciona en forma de una lámina de fibra sin tejer, caracterizado porque la presión, temperatura y tiempo del suministro de dicho medio de fusión se controlan de modo que la capa superficial se funda totalmente de modo que se funda sobre el cuerpo de espuma expandida que se forma debajo.

Description

El presente invento se refiere a un procedimiento de moldeo y en particular a un procedimiento de moldeo para formar un cuerpo de espuma expandida que tiene una capa o piel superficial, de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1.

Para producir un cuerpo de espuma expandida se introducen usualmente perlas de un material plástico expandible y fusible en un molde en el que se introduce vapor u otro medio con el fin de expandir y fundir las pellas para formar un cuerpo de espuma expandida coherente. Típicamente se introduce vapor en un molde para calentar las perlas (por ejemplo estireno) a través de transición vítrea en un estado plástico. Esto permite un gas propulsor típicamente pentano, contenido dentro de la perla que expanda luego las perlas dentro del molde. La presión creada dentro del molde por la expansión de las perlas y la temperatura aumentada funde las perlas para formar una masa coherente.

Con frecuencia es deseable proporcionar un cuerpo de esta índole con una capa de piel o superficial con fines estéticos o técnicos. Hasta la fecha no ha sido posible proporcionar de forma satisfactoria una capa superficial de esta índole sobre el cuerpo durante su formación en un molde, puesto que el medio de expansión/fusión, se introduce normalmente en el molde a partir de todos los laterales para asegurar un tratamiento uniforme de las perlas en el molde. Esto significa que cualquier material que forma la capa superficial dispuesto sobre una capa de la cavidad del molde obstruirá el vapor, conduciendo a una fusión incompleta de las perlas entre sí y del material que forma la capa superficial.

En un método alternativo propuesto ambos componentes se obtienen por separado y se unen adhesivamente después. Sin embargo, ambos de estos procedimientos son costosos y también presentan problemas de tolerancia en vista de las diferentes naturalezas de las materiales que se utilizan.

El presente invento tiene por objeto superar los problemas anteriores y desde un primer aspecto proporciona un método de formación de un cuerpo de espuma expandida de conformidad con la reivindicación 1.

El material que forma la capa superficial se forma como una lámina de fibra sin tejer. Se ha encontrado que estos materiales se fusionan de modo muy efectivo al cuerpo espumado. Esto se considera que se debe a que el medio de fusión es capaz de pasar muy fácilmente a través del material, permitiendo la fusión completa de las perlas de espuma y fusión posterior de la capa para adhesión al cuerpo espumado.

El diámetro y longitud de las fibras utilizadas en el material sin tejer pueden elegirse para dar un efecto o propiedad superficial deseado . Una modalidad preferida utiliza fibras de 64 milímetros de largo, 10 deniers, apropiadamente bateadas para formar una capa sin tejer mediante procedimientos corrientes que serán conocidos por el experto en el arte del tejido sin tejer.

La porosidad de la piel que forma la capa necesaria para producir un efecto deseado puede determinarse de forma empírica. Sin embargo, en las modalidades preferidas del invento la porosidad debe ser, de preferencia, de modo que proporcione una limitación de flujo del medio de fusión de no mas del 30%. Esto se ha encontrado que permite el paso apropiado de medio de fusión tal como aire y vapor húmedo.

El espesor de la superficie que forma la lámina utilizada puede elegirse para dar un espesor de capa superficial deseado. Por ejemplo, una lámina mas espesa pueda dar por ejemplo resistencia a la compresión o tracción mejorada, resistencia a la penetración o resistencia la humedad. Típicamente el espesor del material se define en términos de peso por área de unidad y en las modalidades preferidas del invento la lámina tiene un peso por área de unidad de 90 g/m2 (gramos por medio cuadrado) hacia arriba, por ejemplo 150 g/m2. Para ciertas aplicaciones puede preverse un límite superior de 200 g/m2.

El material que forma la capa superficial puede ser de cualquier composición química apropiada. La composición puede determinarse por el material espumado al que la capa se adhiere y/o el fin o propiedades físicas deseadas de la capa superficial. Típicamente el material espumado subyacente será de poliestireno expandido, polipropileno expandido, sus derivados y/o sus mezclas. Materiales apropiados pueden ser, por consiguiente, polipropileno y poliestireno o sus mezclas. Se ha encontrado que una composición bi-filamento con aproximadamente 50% de polipropileno y 50% de poliestireno proporciona unión satisfactoria a substratos de poliestireno expandido y polipropileno expandido.

La resistencia de unión de la capa superficial al cuerpo espumado y también el aspecto visual de la capa superficial puede controlarse mediante el control de la presión, temperatura y tiempo de aplicación del medio de fusión. Por ejemplo, en una relativamente baja presión, temperatura o corto periodo de tiempo el acabado superficial puede todavía permanecer fibroso puesto que las fibras de la capa no han tenido la posibilidad de fundirse totalmente y fusionarse al substrato. Sin embargo, a temperaturas, presión o tiempos superiores la capa superficial puede fundirse totalmente de modo que se fusione sobre el substrato formado debajo, dando un acabado homogéneo. Por consiguiente los parámetros particulares del procedimiento pueden controlarse para dar el efecto deseado.

Una ventaja extremadamente importante del presente invento es que puede llevarse a cabo sobre equipo de moldeo de espuma expandida corriente sin modificación, ya que la porosidad de la capa que forma la superficie permite que el medio de fusión, por ejemplo vapor, pase a través de la capa para permitir que se produzca la expansión y fusión del cuerpo como en un procedimiento normal.

En un procedimiento preferido la lámina que forma la capa superficial se dispone primero en un molde, por ejemplo contra una región superficial deseada de una cavidad de molde. En una primera modalidad la lámina puede posicionarse en el molde mediante una herramienta de posicionado, por ejemplo, una herramienta lanzadera, que entra el molde, llevando la lámina con este. La herramienta de posicionado puede extraerse luego, y llenarse el molde con el material de espuma expandida. Luego se introduce en el molde vapor u otro medio de fusión de modo que expanda y funda el material expandible y fusione el material formador de superficie al cuerpo espumado. Aún cuando la lámina puede haber sido estirada o plegada localmente durante la etapa de posicionado, la fusión final de la capa al cuerpo formado se ha encontrado uniforme fuera de cualquier anomalía local que pueda haber ocurrido en la capa superficial durante el posicionado.

En una modalidad alternativa un cuerpo parcialmente fusionado y expandido puede formarse primero en el molde, abrirse el molde y extraerse de la cavidad del molde el cuerpo parcialmente fundido y expandido. La lámina que forma la capa superficial puede luego posicionarse en la cavidad de molde mediante el cuerpo parcialmente fundido y expandido cuando este se reinserta en la cavidad de molde.

En ciertos casos, por ejemplo cuando el cuerpo de espuma expendido ha de cubrirse por completo por una capa superficial puede ser deseable o necesario aplicar la capa superficial en mas de una etapa. Por consiguiente, en algunas realizaciones, el molde puede abrirse después en fusión por lo menos parcial del cuerpo y una primera sección del material que forma la capa superficial conjuntamente de modo que permita que una segunda sección del material que forma la superficie se posicione apropiadamente en el molde. Luego se vuelve a cerrar el molde y se completa el proceso de fusión. El molde puede luego abrirse y extraerse el cuerpo fundido con la capa superficial unida.

Se apreciará que el invento se extiende también a un producto formado de conformidad con el proceso del invento, y al aparato para llevar a cabo el método del invento.

Se describirán ahora dos modalidades preferida con referencia a los dibujos que se acompañan en donde:

Las figuras 1A a 1G muestran etapas en un primer proceso de conformidad con el invento; y

Las figuras 2A a 2G muestran etapas en una segunda modalidad del invento.

Haciendo primero referencia a las figuras 1A a 1G, se muestra una herramienta de molde 2 que tiene una parte de herramienta macho 4 y una parte de herramienta hembra 6. Cuando se montan las partes de molde se define una cavidad de molde 8 que se llena con material expandible, por ejemplo perlas de polipropileno o poliestireno a través de una abertura de llenado 10 prevista en la parte macho 4.

El cuerpo de espuma expandida que ha de producirse en el molde 2 ha de proporcionarse también con una piel sobre toda su superficie. Para este fin una primera lámina 12 de un material plástico sin tejer se deposita contra la superficie interna de la cavidad de molde 8. En esta modalidad la lámina "bateada" 12 puede tener una composición bi-filamento de polipropileno al 50%, poliestireno al 50%, siendo los filamentos de 64 mm de largo, 10 deniers. La lámina puede tener un espesor definido en términos de g/m2 de 150 g/m2.

La primera lámina 12 se posiciona en la cavidad de molde 8 mediante un miembro de posicionado 16 que tiene una parte en proyección 18 que empeña la lámina 12.

Como se muestra en la figura 1C la proyección 18 del miembro de posicionado se mueve en la cavidad de molde, traccionando y posiblemente estirando la primera lámina 12 con su movimiento. El miembro de posicionado no tiene que ajustarse exactamente a la forma de la cavidad. Este solo precisa crear suficiente espacio tras la lámina 12 para introducir la cantidad requerida de perlas parcialmente expandidas.

A continuación el miembro de posicionado 16 se extrae de la cavidad de molde 8 y se cierra el molde como se muestra en la figura 1D. La cavidad de molde se llena luego con, por ejemplo, perlas de poliestireno o polipropileno expandido a través de la abertura de llenado 10 en la parte 4 del molde macho. Luego se introduce vapor en la cavidad de molde 8 en la forma normal con el fin de expandir y fundir el material dentro de la cavidad de molde 8 y también fusionar parcialmente la primera lámina 12 a las superficies de contacto del cuerpo espumado que se forma en el molde 2. La lámina 12 se forzará en estrecho contacto con las paredes de la cavidad de molde durante esta etapa.

Con el fin de terminar el proceso, la herramienta de molde 2 se abre como se muestra en la figura 1E y se dispone a través del extremo abierto 20 de la cavidad de molde 8 una segunda lámina 18 de un material sin tejer que puede ser del mismo material o un material diferente del de la primera lámina 12) y luego se cierra el molde una vez mas, como se muestra en la figura 1F. En esta etapa se aplica vapor adicional a la cavidad de molde en la forma normal para completar la fusión del cuerpo de espuma, completar la fusión de la primera lámina 12 al cuerpo de espuma y también fusionar la segunda lámina 18 a la cara restante del cuerpo.

Luego se abre el molde 2 como se muestra en la figura 1G para permitir la separación del producto final 22. En esta etapa las porciones periféricas de las láminas primera y segunda 12 y 18 están todavía unidas al cuerpo 22, pero estas pueden recortarse en cualquier forma apropiada.

Los parámetros precisos del proceso pueden elegirse para proporcionar el acabado superficial deseado, pero típicamente se suministra vapor al molde 2 a una presión entre 1 y 4 bares y a temperaturas entre 100º y 160ºC. El tiempo del proceso puede durar típicamente entre uno y seis minutos.

Volviendo ahora a las figuras 2A a 2G, se describe una segunda modalidad del proceso.

El proceso es generalmente similar al de la primera modalidad, pero no utiliza un miembro de posicionado separado para posicionar la lámina de bateado en vez de utilizar un cuerpo de espuma expandida parcialmente fundido.

Como se muestra en la figura 2A el molde 30 de esta modalidad comprende una parte macho 32 y una parte hembra

34. La parte hembra 34 define una cavidad de molde 36 y tiene además una abertura de llenado 38 para la admisión de perlas en la cavidad de molde 36. En una primera etapa del proceso mostrado en la figura 2B el molde 30 se cierra, se introducen perlas en la cavidad de molde 36 a través de la abertura de llenado 38 y se expanden las perlas y fusionan en un cuerpo parcialmente fundido 38 en la forma normal (véase la figura 2C). Como se muestra también en la figura 2C, cuando el molde 30 se abre luego, el cuerpo parcialmente fundido 38 permanece unido a la parte de herramienta macho 32.

Luego una primera lámina de material sin tejer 40 se posiciona en frente del cuerpo parcialmente fundido 38 y luego se cierra el molde 30 una vez mas como se muestra en la figura 2D. En esta modalidad, por consiguiente, el cuerpo de perlas parcialmente fusionado 38 actúa para posicionar la lámina 40 en la cavidad de molde 38.

Luego se admite vapor adicional en la cavidad de molde 36 en la forma normal para fusionar parcialmente la lámina 42 a la superficie del bloque parcialmente fundido 40.

Luego se abre una vez mas el molde 30, como se muestra en la figura 2E, y se posiciona una segunda lámina 44 de material sobre la boca abierta de la parte de molde hembra 34.

Luego se cierra una vez mas el molde 30, como se muestra en la figura 2F. La parte proyectada 46 de la parte de herramienta macho 32 actúa para posicionar la segunda lámina 44 en la boca de la cavidad de molde 36. Luego se admite vapor adicional a la cavidad de molde 36 en la forma normal con el fin de completar la fusión de las perlas espumadas entre sí y las láminas de formación de capa superficial 42, 44.

Por último, como se muestra en la figura 2G, se abre luego el molde y se extrae el cuerpo fundido y recubierto 48. Las porciones periféricas de las láminas 42 y 44 pueden recortarse según sea necesario.

El sistema del presente invento proporciona una muy buena unión entre la capa superficial y el substrato espumado debido a la porosidad de las láminas sin tejer que permiten que el vapor que pasa través de las superficies de la cavidad de molde y partes de molde se desplace en el cuerpo del molde, fundiendo de este modo las perlas dentro del molde y además actuando adicionalmente para fundir las capas superficiales 42, 44 sobre el material espumado formado dentro del molde.

Se apreciará que de conformidad con el invento el material que forma la capa superficial puede proporcionarse en el molde antes o después del material expandible/parcialmente expandido. Por consiguiente las reivindicaciones no deberán interpretarse que se requiera cualquier secuencia de eventos particular a este respecto.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Un método para formar un cuerpo de espuma expandida que tiene una capa superficial unida, cuyo procedimiento

   comprende las etapas de: disponer en un molde un material plástico formador de una capa superficial porosa; introducir un material plástico expandible o por lo menos parcialmente expandido en el molde; y suministrar un medio de fusión en el molde de modo que el medio de fusión pueda pasar a través del material poroso; en donde dicho material formador de superficie se proporciona en forma de una lámina de fibra sin tejer, caracterizado porque la presión, temperatura y tiempo del suministro de dicho medio de fusión se controlan de modo que la capa superficial se funda totalmente de modo que se funda sobre el cuerpo de espuma expandida que se forma debajo.

2. 2.

   El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la lámina comprende fibras de 64 milímetros de longitud, de 10 deniers.

3. 3.

   El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el espesor del material que forma la capa superficial es de 90 g/m2 o mas.

4. 4.

   El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la porosidad del material que forma la capa superficial es tal que proporciona una restricción del flujo del medio de fusión en el molde que no supera el 30%.

5. 5.

   El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el material que forma la capa superficial comprende polipropileno y/o poliestireno.

6. 6.

   El método de la reivindicación 5, en donde el material que forma la capa superficial comprende aproximadamente 50% de polipropileno y 50% de poliestireno.

7. 7.

   El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende la etapa de posicionar el material que forma la capa superficial en el molde utilizando una herramienta de posicionado que entra en el molde.

8. 8.

   El método de la reivindicación 7, que comprende las etapas de llenar el molde con material expandible después de retirar la herramienta de posicionado; e introducir luego medio de fusión en el molde.

9. 9.

   El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 que comprende las etapas de formar por lo menos un cuerpo parcialmente fundido y expandido dentro del molde; abrir el molde y retirar el cuerpo por lo menos parcialmente fundido y expandido del molde; y posicionar el material formador de la capa superficial en el molde mediante reinserción del cuerpo por lo menos parcialmente fundido y expandido en el molde.

10. 10.

    El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la capa superficial se aplica en mas de una etapa.

11. 11.- El método de la reivindicación 10, que comprende las etapas de: abrir el molde después de fundir por lo menos parcialmente el cuerpo y una primera sección del material que forma la capa superficial; posicionar una segunda sección del material que forma la capa superficial en el molde; volver a cerrar el molde y completar el proceso de fusión.