ES2587025T3 - Método de conformado para materiales en forma de lámina, particularmente materiales tipo papel - Google Patents

Abstract

Método de conformado para materiales tipo papel en forma de lámina, en el que después de colocar una lámina de material tipo papel en una cavidad de molde, la lámina se somete a por lo menos un arrastre parcial dentro del molde sin ser retenida a lo largo del borde de dicha cavidad, caracterizado por que el material tipo papel usado es extensible hasta por lo menos un 5% y además la lámina es sometida a por lo menos un estiramiento parcial dentro del molde, mientras que al mismo tiempo es retenida a lo largo del borde de dicha cavidad, independientemente del orden en el que se llevan a cabo las dos operaciones mencionadas con anterioridad e independientemente de cualquier solapamiento de dichas operaciones.

Description

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DESCRIPCION

Metodo de conformado para materiales en forma de lamina, particularmente materiales tipo papel.

La presente invencion se refiere a un metodo de formacion para materiales en forma de lamina, particularmente para materiales tipo papel.

Se conocen productos tridimensionales realizados en material tipo papel partiendo de laminas y bandas de materiales de varios tipos, y en particular de material tipo papel.

Estos se obtienen generalmente por procesos de conformado, usando moldes con cavidades mas o menos profundas configuradas de acuerdo con la forma final del contenedor que se tiene que obtener, y tambien usando sistemas de varios tipos para hacer que una lamina de material tipo papel, previamente opuesta a la abertura de la cavidad, se adhiera a la superficie interna de la misma.

Uno de estos sistemas conocidos usa un molde macho o punzon de configuracion complementaria a la de la cavidad; otro sistema conocido usa una membrana elastica, que es sometida a presion hasta que se adhiere a la superficie interior de la cavidad y provoca que la lamina de material tipo papel tambien se adhiera a ella; en otro metodo conocido la lamina de material tipo papel esta directamente sometida a una presion capaz de provocar que se adhiera a la superficie interior de la cavidad.

Dada la plasticidad del material tipo papel, el resultado final que se puede obtener, independientemente del metodo usado, es siempre deformar permanentemente la lamina de papel y hacer que su parte deformada adopte la configuracion de la cavidad del molde.

Hay sustancialmente dos metodos para obtener productos tridimensionales que parten de una lamina o banda de tipo papel u otro material realizado para adherirse mediante uno de los medios descritos anteriormente a la superficie interna de una cavidad de molde.

En uno de estos, la lamina de material es retenida a lo largo del borde de la cavidad del molde durante el conformado; en el otro, la lamina de material es arrastrada libremente a la cavidad del molde durante el conformado.

El primer caso utiliza la extensibilidad del material y lo somete a estiramiento; evidentemente, a medida que la profundidad de la cavidad incrementa, el grado de extensibilidad del material tiene que incrementar, y como este generalmente presenta limitaciones naturales, estas tienen como resultado limitaciones en la profundidad de la cavidad, la necesidad de evitar discontinuidades acentuadas repentinas en la superficie del contenedor que se puede obtener, y consiguientemente limitaciones en la configuracion del propio contenedor. Esto es valido tanto para el material tipo papel como para otros materiales compuestos particulares que comprenden papel, lamina de plastico con capas cristalinas muy poco extensibles, y aluminio gofrado que actua como barrera.

En el segundo caso, el material es arrastrado hacia el interior de la cavidad del molde. Como en este caso no se usa la extensibilidad del material, practicamente no hay limitaciones en la profundidad maxima de la cavidad del molde, sin embargo, el arrastre del material hacia el molde durante el moldeado tiene como resultado la formacion de una pluralidad de pliegues visibles en el contenedor. Por un lado, esto puede conferir en una apariencia antiestetica en el producto tridimensional obtenido, y por otro lado, evitar que la superficie del producto sea impresa o decorada por impresion. Ademas, en el caso de material asociado a una lamina de plastico, estos pliegues evitan la union hermetica.

El documento US 1912931 A1 divulga un producto compuesto y se refiere en particular a bandejas de material compuesto.

El documento US 2832522 divulga unos elementos de cierre que estan destinados a soportar bienes que tienen que ser almacenados sin derramarse.

Un objetivo de la invencion es fabricar productos tridimensionales mediante el moldeado de materiales de lamina, practicamente sin limitaciones en su configuracion y en particular sin ninguna limitacion en la profundidad de la cavidad en la que se inserta la lamina de material tipo papel para formar el producto tridimensional.

Otro objetivo de la invencion es fabricar productos tridimensionales de material de lamina con una superficie plegada hasta una extension practicamente insignificante, y en cualquier caso, de manera que no altere ninguna impresion en la lamina de la cual se obtiene el producto tridimensional.

Estos y otros objetivos que se pondran de manifiesto a partir de la consiguiente descripcion son alcanzados,

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segun la invencion, por un metodo de conformado para materiales de lamina como se describe en la reivindicacion 1.

Algunas formas de realizacion de la presente invencion se aclaran a continuacion con referencia a los dibujos que acompanan, en los que:

Figura 1

muestra una seccion a traves de una lamina de material tipo papel simplemente extendida en un molde que comprende una cavidad,

Figura 2

muestra una seccion esquematica a traves de la primera etapa de estiramiento parcial de una lamina de material extensible dentro del molde por un punzon,

Figura 3

muestra una seccion esquematica a traves de la segunda etapa de arrastre del material ya parcialmente estirado en el molde,

Figura 4

muestra una seccion esquematica a traves de la primera etapa de arrastre parcialmente de una lamina de material extensible en el molde mediante una membrana sometida a una diferencia de presion entre sus superficies,

Figura 5

muestra una seccion esquematica a traves de la segunda etapa de estiramiento de la lamina en un molde diferente y con un punzon de membrana diferente,

Figura 6

muestra esquematicamente una segunda etapa de estiramiento de lamina, alternativa a la ilustrada en la Figura 5,

Figura 7

muestra una seccion esquematica a traves de la primera etapa de arrastre de una lamina de material tipo papel a un molde mediante un punzon de caucho,

Figura 8

muestra una seccion esquematica a traves de la segunda etapa de arrastre de la lamina de material tipo papel ya parcialmente estirado hacia el molde y su subsiguiente estiramiento por deformacion del punzon de caucho,

Figura 9

muestra una seccion esquematica a traves de una primera etapa de arrastre de la lamina de material tipo papel a un molde que presenta una cierta profundidad,

Figura 10

muestra una segunda etapa del mismo, en la que la banda periferica del contenedor bajo formacion esta sometida a estiramiento,

Figura 11

muestra un molde diferente para producir un contenedor de diferente configuracion,

Figura 12

muestra una lamina de papel perforado y con el marcado de los pliegues para ser insertado en el molde de la Figura 11,

Figura 13

muestra la etapa final para producir el contenedor obtenido partiendo de la lamina de la Figura 12 despues de la primera etapa de conformado en el molde de la Figura 11,

Figura 14

muestra una seccion a traves de un molde con dos semiarmazones en una primera etapa en la formacion de un contenedor con dos semiarmazones, y

Figura 15

muestra su etapa final,

Figura 16

muestra una vista en planta de un molde de dos impresiones para la aplicacion continua del metodo de la invencion,

Figura 17

lo muestra en seccion despues de posicionar una banda de material tipo papel y antes de la etapa de estiramiento,

Figura 18

es una seccion a traves de la banda ya estirada antes de su transferencia al molde de mayor profundidad para efectuar la subsiguiente etapa de arrastre, y

Figura 19

lo muestra en seccion en el final de la etapa de arrastre en este segundo molde.

Como se puede ver en las Figuras 1 y 2, en una primera forma de realizacion del metodo de la invencion, una lamina 2 de material extensible, con un grado de extensibilidad de por lo menos 5%, es posicionada en la cavidad de un molde 4 hembra fijo, encima del cual se posiciona un molde macho amovible o punzon 6, provisto de una parte protuberante de configuracion complementaria a la de la cavidad del molde 4 hembra.

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El material extensible 2 puede consistir en papel extensible, material de lamina de metal (aluminio, aluminio estampado, placa estano, etc.), material compuesto que comprende una capa de papel extensible unida a una o mas capas de pelfcula de plastico, pelfcula de polfmero extensible con calor, etc.

Una vez se ha extendido la lamina de material extensible 2 sobre el molde 4 hembra, es retenida a lo largo del borde de la cavidad mediante sistemas tradicionales, por ejemplo, mediante un anillo 8 presionado contra la superficie del molde 4 de manera apropiada para fijarla a sus bordes.

Posteriormente, se hace descender el punzon 6 sobre el molde 4 hembra hasta que su parte protuberante se estira parcialmente en la cavidad del molde de la lamina 2 de material extensible retenida a lo largo del borde de cavidad.

Debido a la extensibilidad de la lamina 2, esta operacion provoca que se deforme parcialmente, por una extension relacionada con la carrera de descenso del punzon 6.

Cuando se ha completado este avance y la lamina 2 se ha deformado parcialmente en el molde 4 mediante estiramiento, el anillo 8, el cual puede ser plano o troncoconico y que retiene la lamina que se adhiere a la superficie del molde 4 hembra, se eleva y se hace que el punzon 6 continue su carrera hasta que su parte protuberante haya entrado completamente en la cavidad del molde 4 hembra y haya arrastrado una parte de la lamina 2 hacia ella.

Resulta evidente que en esta etapa todo el material 2 que entra en la cavidad del molde 4 da lugar, junto con la cara adyacente a la parte plana, a una pluralidad de pliegues cuyas extension, en terminos en cuanto a longitud y profundidad, esta relacionada con la extension de la parte de lamina arrastrada hacia el molde 4 y la inclinacion de la banda de la cavidad cerca de su borde libre.

Dependiendo de la configuracion del punzon 6 en esa banda, los pliegues que se forman pueden estar dispuestos de manera libre u ordenada, pero en cualquier suceso, durante la etapa final de la carrera del punzon 6 se vuelven aplanados entre la propia superficie y la superficie de la cavidad del molde 4 hembra, y ser practicamente invisibles en ciertas condiciones.

Sin embargo, con el mismo equipo es posible invertir las dos etapas del tratamiento, en el sentido de que, en la primera etapa el punzon 6 puede arrastrar una parte de la lamina de material tipo papel 2 hacia la cavidad del molde 4 hembra, pero como en esta etapa dicha lamina no esta retenida contra el molde hembra, su entrada a la cavidad no tiene como consecuencia ningun estiramiento sustancial, sino solo su arrastre con la formacion de pliegues.

En la siguiente etapa, la lamina 2 es retenida a lo largo del borde de cavidad, causando la continuacion de la carrera del punzon 6, el estiramiento de la lamina y la consiguiente eliminacion parcial de los pliegues previamente formados.

El moldeo tambien se puede efectuar no solo con dos etapas, concretamente una etapa de estiramiento y otra etapa de arrastre de la lamina de material tipo papel 2, sino con varias etapas, alternando una etapa de estiramiento con una etapa de arrastre y posteriormente otra etapa de estiramiento y asf hasta que se obtenga el contenedor final.

Dependiendo de la configuracion del contenedor que se tiene que obtener, tambien puede ser ventajoso usar varios punzones diferentes y materiales diferentes, para efectuar las dos etapas diferentes del metodo; esto permite dar una forma precisa al contenedor en formacion al final de la primera etapa de moldeado, y puede ser particularmente ventajoso, especialmente, para minimizar la presencia de pliegues y para localizarlos en una region precisa del contenedor. Por ejemplo, las Figuras 4 y 5 muestran esquematicamente las dos etapas del metodo, especialmente la primera etapa de arrastre de lamina y la segunda etapa de estiramiento de lamina. Si se usa un punzon 6 con una parte plana protuberante en la primera etapa, los pliegues claramente no se formaran en esa superficie plana, asf que la banda en la que se pueden formar estos pliegues se puede controlar con mayor precision.

A continuacion, cuando la lamina 2 deformada de este modo se ha transferido a un molde 4' hembra diferente y se ha retenido a lo largo del borde mediante un anillo 8, se hace que se adhiera a las cavidades de dichos moldes 4' mediante el estiramiento con un punzon de membrana 6', que es capaz de asumir la forma de cualquier molde hembra (ver la Figura 5).

Alternativamente, la lamina 2 deformada en la primera etapa de arrastre puede ser transferida (ver la Figura 5) a otro molde 4'' hembra diferente, donde se estira mediante un punzon 6'' diferente que consiste en un globo inflable, tambien capaz de expandirse lateralmente para generar de esta manera un contenedor con un rebaje.

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Con referencia a las Figuras 7 y 8, se puede ver que las dos etapas de arrastre y estiramiento tambien se pueden llevar a cabo mediante la utilizacion de la deformabilidad del punzon 6, que en la primera etapa esta limitada al arrastre de la lamina 2 de material extensible al molde 4 hembra, mientras que en la segunda etapa, despues de que la lamina este retenida a lo largo del borde del anillo 8, hace que se adhiera a la cavidad del molde hembra mediante estiramiento.

Esta solucion presenta la ventaja de no requerir un punzon 6 diferente para obtener cada forma de contenedor, pero permite obtener diferentes contenedores con moldes 4 hembra diferentes, con un unico punzon 6 deformable.

En las formas de realizacion descritas e ilustradas anteriormente, la lamina de material tipo papel 2 es moldeada por efecto mecanico entre un molde complementario y un molde, en este caso la unica caracterfstica requerida de la lamina de material tipo papel es un grado de extensibilidad de por lo menos un 5%.

Sin embargo, se pueden usar diferentes tecnicas de moldeado. Por ejemplo, se puede usar un molde hembra en el que la cavidad comprende una pluralidad de canales que comunican con una fuente de vacfo y, en combinacion o como alternativa a ello, la parte protuberante del punzon 4 puede comprender una pluralidad de otros canales que comunican con una fuente de presion.

De esta manera, se puede obtener un efecto de moldeo mas acentuado y uniforme sobre toda la superficie de la lamina que se tiene que deformar.

De nuevo, en este caso, la unica caracterfstica requerida de la lamina de material tipo papel es que tenga un grado de extensibilidad de por lo menos un 5%.

Una tecnica de moldeo diferente usa, en lugar del punzon, una membrana deformable asociada con una fuente de presion en la superficie opuesta a ella de cara a la cavidad del molde hembra. De esta manera, la lamina de material tipo papel es deformada por la membrana elastica, deformada ella misma por efecto neumatico.

Esta tecnica requiere, de manera evidente, el uso de una bomba neumatica, pero permite producir diferentes contenedores usando diferentes moldes 4 hembra pero solo una unica membrana de punzon, permitiendo incluso la formacion de rebajes.

Otra tecnica, de nuevo basada en el principio de efectuar el moldeado en dos etapas de estiramiento y arrastre o viceversa, consiste en deformar la lamina de material tipo papel 2 directamente por efecto neumatico. En este caso, es conveniente aplicar a la lamina de material tipo papel, previamente posicionada en la cavidad del molde 4 hembra, una cubierta de campana con la que se retiene con sus bordes la lamina que se adhiere al molde hembra mientras al mismo tiempo proporciona un sello neumatico a lo largo del borde de la cubierta.

Posteriormente, se suministra aire comprimido a la cubierta de campana para estirar el papel.

Es evidente que esta tecnica requiere que la lamina de material tipo papel 2 sea impermeable al aire, la cual se puede conseguir tanto introduciendo un agente impermeabilizante al material durante su produccion, como aplicando una pelfcula impermeabilizante a la lamina de material tipo papel extensible que presenta un grado de extensibilidad no menor que el del papel.

Tambien es evidente que esta tecnica solo permite que se efectue la etapa de estiramiento, mientras que para la etapa de arrastre requiere un punzon diferente, que deja la lamina de material tipo papel 2 libre para que sea arrastrada al molde.

Independientemente de la tecnica usada para llevar a cabo las dos etapas del metodo de la invencion, puede ser ventajoso acompanar estas etapas con calentamiento de molde, esto hace que la deformacion del material tipo papel sea mas regular, con un resultado mas estable.

Tambien puede ser ventajoso pretratar la lamina de material extensible para que luego sea sometida al tratamiento de la invencion. Este pretratamiento puede consistir en precalentar la lamina plana, si consiste de material tipo papel unido a una pelfcula de plastico, y posteriormente deformarla en moldes frfos, que de este modo anulan el efecto memoria de la pelfcula de plastico.

Puede ser de nuevo ventajoso humedecer el papel antes de que sea introducido al molde, para facilitar su deformacion.

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A partir de lo expuesto anteriormente, resulta evidente que el metodo de la invencion es particularmente ventajoso, ya que permite obtener contenedores tridimensionales de material extensible sometido a moldeado profundo, sin que esta profundidad de moldeado cause pliegues visibles en el contenedor, y de hecho permite que se localicen y que se distribuyan homogeneamente en regiones controladas diferentes a aquellas que llevan el impreso.

Una forma de realizacion diferente, ilustrada en las Figuras 9 y 10, comprende una primera etapa de arrastre de la lamina 2 al molde 4 que tiene una cavidad de cierta profundidad, con la formacion de pliegues, que luego se pueden suavizar en una etapa subsiguiente en un molde 4' que tiene una cavidad menos profunda, eliminandolos de este modo completamente o parcialmente. En esta forma de realizacion, se usan dos moldes hembra diferentes, asf como dos punzones diferentes, siendo el proposito del segundo retener el contenedor bajo formacion con su base adhiriendose a la base de la cavidad del molde hembra. De nuevo en este caso, la etapa de estiramiento se consigue por el anillo 8, por ejemplo de caucho, operando en la banda del contenedor que emerge de la cavidad del segundo molde 4' hembra para darle la vuelta hacia fuera.

En las Figuras 11-13 se muestra una forma de realizacion de la invencion diferente. En este caso, se usa un primer molde 4 hembra en el que se coloca una lamina 2 perforada y con los pliegues marcados de material tipo papel extensible unida a una pelfcula de polietileno (ver la Figura 12). Un punzon 6 arrastra la lamina 2 hacia el molde hembra hasta que adopta la configuracion de la cavidad del molde (ver la Figura 11). La estabilidad de la configuracion se obtiene soldando las capas de polfmero de las laminas 2 mediante el calentamiento y termosoldadura del molde 4 y el punzon 6.

El contenedor tridimensional formado se transfiere, a continuacion, a un molde 4' hembra diferente, se retiene a lo largo del borde mediante el anillo 8 y se somete a una accion de estiramiento por un punzon 6' diferente (ver la Figura 13).

Para obtener configuraciones tridimensionales cerradas formadas por dos semicontenedores acoplados, la invencion usa moldes de doble impresion provistos con dos partes hembras articuladas juntas para pasar de una posicion abierta a una posicion enfrentada.

En este caso, despues de que cada semicontenedor se haya obtenido por una de las tecnicas mencionadas con anterioridad, se cierran juntas las dos partes hembras para permitir que los dos semicontenedores se suelden juntos a lo largo de sus bordes de contacto.

Si el metodo usado para obtener cada semicontenedor comprende una primera etapa de arrastre de la lamina hacia la cavidad en el molde hembra y una segunda etapa de estiramiento, las dos partes de molde hembra pueden cerrarse juntas antes de la etapa de estiramiento. Esto se ilustra esquematicamente en las Figuras 14 y 15.

El metodo de la invencion tambien se pude aplicar de manera continua (ver las Figuras 16-19) usando una banda de material extensible 2 y un molde 4 multiple, es decir, con varias impresiones y varias porciones.

Anteriormente, la banda de partida 2 es pregrabada a lo largo de lfneas transversales 10 que separan parcialmente las partes que corresponden a los productos individuales que se tienen que formar (ver la Figura 16).

Despues de que la banda 2, predispuesta de esta manera, se haya predoblado a lo largo de las lfneas de separacion 10, para formar pliegues enriquecedores de material 12, se posiciona en la impresion del molde 4 hembra y se retiene en la posicion correcta mediante anillos 8 correspondientes (ver Figura 17).

Posteriormente, se estira para adherirse a las impresiones (ver la Figura 18) y luego se transfiere a un molde 4' hembra diferente, en el que la formacion es completada por el arrastre por un punzon multiple diferente (sin representacion). Durante esta etapa se usa el exceso de material que forma los pliegues 12 (ver la Figura 19).

En las diferentes formas de realizacion del metodo de la invencion, independientemente de la secuencia en la que se llevan a cabo las dos etapas de arrastre y estiramiento, siempre estan separadas, en el sentido que cada una tiene lugar despues de que la etapa anterior haya terminado. Sin embargo, segun la invencion, alguna parte de las dos etapas puede tener lugar simultaneamente, es decir, se pueden solapar parcialmente en el sentido que una de ellas puede empezar antes de que la otra haya acabado. Esto es posible, por ejemplo, variando los tiempos y extension de retencion de la lamina 2 por el anillo 8.

Si las dos etapas de arrastre y estiramiento estan completamente separadas, tambien es posible que la etapa de arrastre implique simultaneamente varias laminas superpuestas, que luego se suministran individualmente a la etapa de estiramiento subsiguiente.

Claims (14)

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   REIVINDICACIONES

   1. Metodo de conformado para materiales tipo papel en forma de lamina, en el que despues de colocar una lamina de material tipo papel en una cavidad de molde, la lamina se somete a por lo menos un arrastre parcial dentro del molde sin ser retenida a lo largo del borde de dicha cavidad, caracterizado por que el material tipo papel usado es extensible hasta por lo menos un 5% y ademas la lamina es sometida a por lo menos un estiramiento parcial dentro del molde, mientras que al mismo tiempo es retenida a lo largo del borde de dicha cavidad, independientemente del orden en el que se llevan a cabo las dos operaciones mencionadas con anterioridad e independientemente de cualquier solapamiento de dichas operaciones.
2. 2. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que las dos etapas de estiramiento y arrastre estan mutuamente separadas, caracterizado por que la etapa de arrastre implica una pluralidad de laminas superpuestas.
3. 3. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que las etapas de estiramiento y/o arrastre se efectuan por accion mecanica dentro de unos moldes que comprenden un semimolde hembra provisto de por lo menos una cavidad y por lo menos un punzon de configuracion complementaria.
4. 4. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que las etapas de estiramiento y/o arrastre se efectuan sometiendo la lamina de material a una diferencia de presion entre sus dos caras.
5. 5. Metodo segun la reivindicacion 4, caracterizado por que se usa un molde hembra en el que la cavidad comprende una pluralidad de canales conectados a una fuente de vacfo.
6. 6. Metodo segun la reivindicacion 4, caracterizado por que se usa un punzon cuya superficie comprende una pluralidad de canales conectados a una fuente de presion.
7. 7. Metodo segun la reivindicacion 3, caracterizado por que se usa un punzon realizado en un material elasticamente deformable.
8. 8. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la etapa de estiramiento se lleva a cabo usando un punzon que consiste en una membrana inflable.
9. 9. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que las etapas de estiramiento y/o de arrastre se llevan a cabo en una lamina de material sometida a calentamiento.
10. 10. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que durante la etapa de estiramiento, la lamina de material esta retenida por un anillo elasticamente deformable.
11. 11. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que las dos etapas diferentes de estiramiento y arrastre se llevan a cabo usando dos moldes diferentes.
12. 12. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la lamina de material se somete a un marcado de pliegues antes de ser sometida a deformacion.
13. 13. Metodo segun reivindicacion 1, caracterizado por que se usa una lamina de papel extensible unido a por lo menos una pelfcula de plastico.
14. 14. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que las etapas de estiramiento y arrastre se llevan a cabo dentro de un molde con dos cavidades, que despues de la etapa de arrastre, se disponen cara a cara para someter la lamina a la etapa de estiramiento dentro de una cavidad cerrada.