ES2614916T3

ES2614916T3 - Procedimiento para la fabricación de conductos de aire de material plástico y molde utilizado

Info

Publication number: ES2614916T3
Application number: ES12822513.3T
Authority: ES
Inventors: Francisco Javier PLANTÀ TORRALBA; José Manuel NAVARRO ROBLES
Original assignee: Fundacio Privada ASCAMM; Sogefi Filtration Spain SA
Current assignee: Fundacio Privada ASCAMM; Fragola Iberia SA
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2017-06-02
Anticipated expiration: 2032-08-02
Also published as: US9327455B2; BR112014002741A2; ES2401617A2; AR087443A1; WO2013021083A1; EP2740581B1; EP2740581B8; BR112014002741B1; EP2740581A4; ES2401617R1; EP2740581A1; ES2401617B1; US20140246814A1

Abstract

Procedimiento y molde para la fabricación de conductos de aire (P) de material plástico especialmente blando, de dureza entre shore 5 y shore 65, del tipo que comprende un cuerpo principal (P1) hueco provisto de al menos una protuberancia o nipple (P2) que sobresale de la pared exterior del cuerpo principal (P1), comprendiendo las etapas de moldear por inyección al menos un nipple (P2) de material plástico en el interior de una primera cavidad (1) de un molde (M); la interconexión de la primera cavidad (1) con una segunda cavidad (3) dispuesta en el mismo molde (M) y situada adyacente a dicha primera cavidad (1) para formar un volumen único y moldear por soplado un cuerpo hueco a partir de un parison de material plástico moldeable en el interior de la segunda cavidad (3).

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para la fabricacion de conductos de aire de material plastico y molde utilizado OBJETO DE LA INVENClON

La solicitud de patente de invencion tiene por objeto el registro de un procedimiento y molde para la fabricacion de conductos de aire de material plastico.

Mas concretamente, la invencion propone el desarrollo de un procedimiento para la fabricacion de conductos de aire de material plastico especialmente blando, de durezas entre shore 5 y shore 65, del tipo de los que disponen de al menos una segunda geometna o conector unida al cuerpo principal, de especial aplicacion en el sector del automocion, permitiendo optimizar tiempos y costes de fabricacion.

ANTECEDENTES DE LA INVENClON

En el sector de las canalizaciones de aire y en especial en su aplicacion al sector de la automocion, son conocidas las piezas utilizadas para la conduccion de aire, estando dichas piezas conformadas por un cuerpo principal hueco que entre sus dos extremos dispone de una o varias boquillas acopladoras, tambien llamadas nipples, que permiten la derivacion del conducto principal para su conexion con otros dispositivos o canalizaciones, estando unidas y comunicadas dichos nipples al cuerpo principal.

Es bien conocida la fabricacion de piezas de material plastico constituidas por un cuerpo interiormente hueco y partes adicionales perifericas unidas a este, tales como por ejemplo, tubos de canalizaciones, depositos o cualquier otro elemento hueco cerrado que suele formar parte de un vehnculo motor. Este tipo de conectores o nipples suelen caracterizarse por ser de formas precisas, de espesores delgados (incluso menor a 2mm) y con una precision y/o tolerancia en la zona de union con el cuerpo principal muy exigente.

Para obtener un cuerpo principal hueco, se utiliza habitualmente un proceso de extrusion-soplado convencional mientras que la obtencion del resto de conectores unidos al cuerpo principal, tales como nipples, orejas, pipetas, inclusion de sensores, se realiza en etapas adicionales mediante procesos de inyeccion, corte, etc.

Para conseguir el producto final se requiere una union ffsica entre el cuerpo principal y los diferentes conectores. Esta union se realiza posteriormente al proceso de fabricacion unitaria y mediante procesos complementarios, tales como, soldadura, clipaje manual, etc.

En general, el tipo de piezas anteriormente mencionadas, obtenidas en diversas etapas del proceso de fabricacion, presentan una gran incerteza en lo que se refiere a la calidad del producto acabado, produciendose de forma indeseada un elevado numero de rechazos del producto debido a la pobre robustez del proceso, el cual esta vinculado a tareas manuales y procesos imperfectos (soldadura y encolado), hecho que se acentua especialmente cuando el tipo de plastico a utilizar es del tipo blando con una dureza entre shore 5 y shore 65.

Tales deficiencias en el producto final, frecuentemente estan asociadas a defectos en la union de los nipples asociados al conducto principal.

Ademas, otro inconveniente no menos importante es el hecho de que el metodo de fabricacion actual implica unos elevados costes derivados, por un lado, por la necesidad de disponer de utillajes para la realizacion de los tres procesos de transformacion (molde extrusion-soplado, molde de inyeccion y utillajes destinados a la union de las multiples partes) y, por otro lado, de los elevados tiempos de ciclo debido a que cada uno de los tres procesos de fabricacion son completamente independientes entre sf.

En el estado de la tecnica son conocidas por el solicitante diversas tecnicas con la finalidad de resolver los problemas anteriormente citados. Tales tecnicas pueden resumirse basicamente en tres metodos:

1) Metodo tradicional: Consiste en la obtencion del cuerpo principal del conducto por extrusion soplado y los nipples por inyeccion, en utillajes y procesos totalmente independientes. De este modo, una vez obtenidas las dos geometnas, se unen mediante un proceso de soldadura (placa caliente, ultrasonidos, etc.) lo que requiere una maquina y un utillaje espedfico para esa parte del proceso. El problema principal de este metodo se encuentra en un incremento de coste derivado de los costes individuales de los subprocesos de fabricacion, control de calidad de los subprocesos, logfstica del propio proceso, mayor necesidad de espacio en una planta de fabricacion, costes de la no calidad, etc.; ademas de los problemas derivados de que las piezas no soportan de forma adecuada el ciclo de vida para el cual han sido disenadas,

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especialmente cuando el plastico empleado tiene una dureza entre shore 5 y shore 65.

2) Metodo integrado: Es una variante del metodo anterior, consistente en fabricar primero el nipple por inyeccion y disponerlo en el interior del molde del proceso de extrusion soplado como si fuera un inserto, de modo que el poUmero abrazana la pieza o inserto en el soplado de forma que el nipple quede solidario al cuerpo principal hueco obtenido en el segundo proceso. El problema de este metodo consiste en que requiere de un tercer proceso, externo, que comunique interiormente el nipple y el cuerpo principal hueco. Ademas, como la union entre ambas geometnas se realiza de forma ffsica o de interferencia mecanica y no en caliente (ya que el nipple ha sido producido en una etapa anterior independiente) las prestaciones mecanicas de dicha union y la flexibilidad en cuanto al diseno se ven drasticamente reducidas, hecho que se acentua de una forma extrema cuando el material utilizado tiene una dureza comprendida entre shore 5 y shore 65.

3) Metodo de extrusion soplado e inyeccion integrado: Es la tecnica de extrusion soplado e inyeccion en el mismo utillaje pero de forma secuencial. Este metodo no es aplicable cuando el material empleado es de dureza entre shore 5 y shore 65 debido a que la sobre presion derivada del proceso de inyeccion sobre la geometna obtenida por soplado deforma esta haciendola invalida para su uso final.

En este sentido, es conocida la patente n° US 5198174 que describe la obtencion de soportes radiales adicionales a un tubo a partir de la aplicacion de un proceso de sobremoldeado que consiste en una primera fase de obtencion del tubo hueco por soplado, posteriormente, el molde es modificado a una segunda disposicion y se suministra material al mismo. En ultimo lugar, la parte movible del molde es modificada a una tercera posicion que hace que el material sea presurizado y forme la porcion radial integrada en la primera porcion soplada anteriormente.

Tambien es conocida la patente n° ES 2104846, que describe un proceso de fabricacion integrado para el mismo tipo de componentes. Este proceso implica en una primera fase de moldeo por soplado que permite obtener el cuerpo hueco, la modificacion del molde y la posterior fase de inyeccion de unas pestanas adheridas al primer cuerpo.

Por otro lado, las patentes americanas n° US 6793870 y US 5266262 hacen referencia a sendos procesos de union de dos componentes hechos de material plastico de manera que el componente hueco ha sido obtenido en un primer proceso. Posteriormente, esta pieza conformada es introducida en un segundo molde donde tiene lugar el proceso para obtener el segundo componente, de manera que durante el segundo proceso, se crea una union entre ambos componentes.

Sin embargo, a pesar de las ventajas que los procesos citados anteriormente pueden presentar respecto al proceso de fabricacion convencional, estos tambien presentan una serie de inconvenientes:

- No resultan adecuados para la fabricacion de tubos con espesores inferiores a 2mm ya que la presion en el segundo proceso de sobremoldeado deforma el cuerpo principal hueco;

- Son aplicables en materiales muy tecnicos (PA, pA6, PA66, PPS, PET, PBT, PEEK, etc.) habitualmente reforzados, no resultando aptos para la transformacion de otros materiales, tales como elastomeros termoplasticos blandos, PP, PE o EPDM, con una dureza entre shore 5 y shore 65.

- El tiempo de ciclo es elevado (sobre un 30% mayor que en los procesos tradicionales), debido a que es la unica forma de minimizar las deformaciones durante el proceso de llenado en la fase de sobremoldeado pero que en cambio afecta en la compactacion interna de la pieza hecho que imposibilita obtener una estructura polimerica adecuada, afectando este aspecto sobre todo a la calidad final de la pieza ya que la parte sobremoldeada esta siempre alineada a los ejes radiales y/o axiales del cuerpo hueco.

- Los metodos antes descritos no son adecuados para obtener piezas y componentes completamente huecos, cuerpo principal y protuberancias, en una sola fase de manufactura. Siempre han de disponer de un mecanismo externo que comunica ambas oquedades, en cambio el sistema y metodo aqrn propuesta el componente o pieza obtenido se obtiene completamente unifica en y durante el mismo proceso de fabricacion.

La patente EP 0 618 056 A1 describe un conducto de aire de material elastomerico formado por al menos dos regiones segun el preambulo de la reivindicacion 1. Tambien, es conocido en WO 89/04755A1 un metodo y dispositivo para la fabricacion de artfculos que muestran una forma tubular parecida a la invencion a partir de moldeado por soplado.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

Esta invencion se ha desarrollado con el fin de proporcionar un procedimiento y un sistema de molde que resuelva los inconvenientes anteriormente mencionados, aportando, ademas, otras ventajas adicionales que seran evidentes

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a partir de la descripcion que se acompana a continuacion.

Es por lo tanto un objeto de la presente invencion proporcionar un procedimiento para la fabricacion de conductos de aire, en particular de material plastico especialmente blando, con una dureza entre shore 5 y shore 65, del tipo que comprende un cuerpo principal interiormente hueco provisto de al menos una protuberancia o nipple que sobresale de la pared exterior de dicho cuerpo, obtenido en un unico molde espedfico que comprende al menos dos semi- moldes, que permite la obtencion de un conducto de aire del tipo descrito en un procedimiento unico compuesto por tres etapas que consisten en:

a) Moldeo por inyeccion de al menos una protuberancia o nipple hueca de material plastico blando con una dureza entre shore 5 y shore 65 en el interior de la primera cavidad del molde definida por dichos semi- moldes y un dispositivo cilmdrico interior;

b) Desplazamiento del dispositivo cilmdrico interior que confiere el volumen interno de la protuberancia o nipple de la etapa a) hacia una segunda cavidad dispuesta en el mismo molde de la etapa a), estando tal segunda cavidad situada de forma adyacente a la primera cavidad, intersectando y comunicando las cavidades internas del cuerpo principal y la protuberancia o nipple; y

c) Moldeo por soplado del cuerpo principal hueco a partir de un parison de material plastico moldeable con una dureza comprendida entre shore 5 y shore 65 en el interior de la segunda cavidad; en el que dicha protuberancia o nipple es sostenida por elementos de bloqueo movibles perpendicularmente respecto el eje central de dicha protuberancia o nipple.

Gracias a estas caractensticas, se obtiene una reduccion en los costes de fabricacion en la obtencion de piezas de plasticos del tipo que se ha descrito con anterioridad, debido a la integracion de los procesos de moldeo de las diversas partes que conforman la pieza, y un incremento en la calidad del producto acabado, en lo que se refiere a la resistencia mecanica en las zonas de union de las fijaciones a la pieza, que se ha obtenido por soplado. El procedimiento descrito tambien permite obtener cuerpos tubulares huecos con unos espesores inferiores a 2mm.

Se entiende por protuberancia como aquella parte o zona maciza, es decir, desprovista de un orificio pasante que sobresale hacia fuera con respecto a la pared exterior del cuerpo principal.

Es otro aspecto de la presente invencion proporcionar el citado molde para la fabricacion de conductos de aire de material plastico blando con una dureza entre shore 5 y shore 65 para moldear una pieza formada por una parte con un tramo interiormente hueco o cuerpo principal y al menos una segunda parte adicional denominada protuberancia o nipple adherida lateralmente y exteriormente respecto a la primera parte, comprendiendo al menos dos semi- moldes y un dispositivo cilmdrico interior situado entre ambos semi-moldes, definiendo dichos semi-moldes y dicho dispositivo cilmdrico interior al menos una primera cavidad para conformar la segunda parte adicional que esta vinculada con una region de entrada de material fluido procedente de un proceso de moldeo por inyeccion a traves de una boquilla, una camara o del propio husillo de inyeccion y una segunda cavidad alargada para conformar mediante soplado la parte interiormente hueca situada adyacente a la primera cavidad, y unos elementos de bloqueo movibles ubicados entre las dos cavidades que pueden desplazarse perpendicularmente respecto el eje central de la protuberancia o nipple de modo que permiten la sujecion de dicha protuberancia o nipple durante la conformacion del cuerpo principal.

Preferentemente, los elementos de bloqueo comprenden un mecanismo desplazable mediante una corredera, patm o esclusa para separar la primera y segunda cavidades, disponiendo la union de una geometna en forma de escalon o cola de milano que garantiza la union de ambos materiales.

Dicho dispositivo cilmdrico interior puede desplazarse a lo largo del eje central de la protuberancia o nipple, de manera que el cuerpo principal y dicha protuberancia o nipple entran en contacto para conformar la pieza.

Otras caractensticas y ventajas del procedimiento objeto de la presente invencion resultaran evidentes a partir de la descripcion de una realizacion preferida que se ilustra en los dibujos que se acompanan:

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Figura 1.- Vista en perspectiva de un conducto de aire de material plastico obtenido a partir del procedimiento de fabricacion de acuerdo con la presente invencion;

Figura 2.- Vista esquematizada en alzado secuencial de las diversas etapas del procedimiento de fabricacion de la invencion; y

Figura 3.- Vista en perspectiva de una porcion de un conducto de aire de material plastico resultante despues de la tercera etapa.

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DESCRIPCION DE UNA REALIZACION PREFERIDA

El procedimiento para la fabricacion de piezas de material plastico especialmente blando, con una dureza entre shore 5 y shore 65, esta especialmente previsto para la fabricacion de conductos de aire (P) para el sector de automocion, los cuales comprenden esencialmente un cuerpo principal (P1) interiormente hueco, por ejemplo, con forma tubular, provisto de al menos un protuberancia o nipple (P2) que sobresale de la pared exterior del cuerpo principal (P1) hueco, como se ha representado en la figura 1.

Tal como puede verse mas claramente en la figura 2, en una primera etapa del procedimiento se lleva a cabo el moldeo por inyeccion a alta presion de una protuberancia o nipple (P2) interiormente hueco de material plastico en el interior de una primera cavidad (1) definida por dos semi-moldes (M1, M2) y un dispositivo cilmdrico interior (6), que forman parte de un molde (M) que se describe mas adelante. En esta primera etapa, inicialmente se realiza el cierre de los semi-moldes (M1, M2), y la entrada de material mediante una boquilla, una camara o del propio husillo de inyeccion (2) de tipo conocido, para la salida del material plastico en un estado lfquido con una temperatura de fusion predeterminada. A continuacion, se abren dichos semi-moldes (M1, M2) desplazandose perpendicularmente respecto al eje central de la protuberancia o nipple (P2), quedando adherida dicha protuberancia o nipple (P2) sobre el dispositivo interior (6).

En una segunda etapa, para facilitar la conformacion de la pieza (P), el dispositivo interior (6) se desplaza a lo largo del eje central de la protuberancia o nipple (P2), hacia una segunda cavidad (3) dispuesta en el mismo molde (M) de la primera etapa, estando tal segunda cavidad (3) situada de forma adyacente a la primera cavidad (1). Esta previsto que en dicha segunda cavidad (3) se configure el cuerpo principal (P1).

Posteriormente, tal como se muestra en la figura 2, en una tercera etapa, y tras un periodo de tiempo predeterminado, se moldea por soplado el cuerpo principal (P1) hueco a partir de un parison de material plastico moldeable en el interior de la segunda cavidad (3). De esta manera, la protuberancia o nipple (P2) queda dispuesta alrededor del cuerpo principal (P1) de forma tubular. La protuberancia o nipple (P2) queda posicionada firmemente en esta etapa mediante sendos elementos de bloqueo (5) que se desplazan perpendicularmente al eje central de la protuberancia o nipple (P2).

En dicha tercera etapa, se aplica material plastico en un estado lfquido y a una temperatura de fusion predeterminada y seguidamente se insufla aire en el interior de la segunda cavidad (3) por medios de soplado (4) de tipo conocido, que no estan descritos en esta memoria ya que no son objeto de la invencion.

Cabe senalar que el movimiento del dispositivo interior (6) esta sincronizado con el tiempo de ciclo de las dos etapas de moldeado, es decir, con la primera y la tercera etapa.

Finalmente, y tras un tiempo de enfriamiento, la pieza (P) es expulsada del molde (M) con la ayuda de expulsores, iniciandose de nuevo un ciclo de fabricacion para la siguiente pieza.

Es posible que la protuberancia o nipple (P2) sobremoldeada este desvinculada de los ejes radiales y/o axiales del cuerpo hueco (P1), y puede tener disposiciones en cualquier angulo sobre la superficie del cuerpo hueco (P1).

Dicho molde (M) presenta en su interior una segunda cavidad (3) disenada para obtener el cuerpo principal (P1) interiormente hueco con una forma alargada y al menos una primera cavidad (1) destinada a la protuberancia o nipple (P2) con un forma espedfica dependiendo de la geometna de dicha protuberancia o nipple (P2) a moldear. En la figura 3, puede apreciarse una vista de una region de una pieza (P) donde se muestra la forma geometrica de la union existente entre la protuberancia o nipple (P2) y el cuerpo principal (P1), que es ventajosamente del tipo escalon o cola de milano para garantizar la union permanente entre ambos elementos.

En lo que respecta al unico molde (M) utilizado en el procedimiento descrito, comprende dos semi-moldes (M1, M2) de metal que pueden estar acoplados entre sf y que estan asociados a medios de apertura y cierre conocidos, y un dispositivo cilmdrico interior (6) encargado de conferir el volumen interior hueco a la protuberancia o nipple (P2).

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REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricacion de conductos de aire de material plastico con una dureza entre shore 5 y shore 65 (P), en particular del tipo que comprende un cuerpo principal (P1) interiormente hueco provisto de al menos una protuberancia o nipple (P2), interiormente tambien hueco, que sobresale de la pared exterior del cuerpo principal (P1), estando el cuerpo principal (P1) y la protuberancia o nipple (P2) comunicados entre sf y formando un solo volumen interior al final del procedimiento, siendo la union entre el cuerpo principal (P1) y la protuberancia o nipple (P2) del tipo escalon o cola de milano, caracterizado por el hecho de que dicho volumen interior unico es obtenido con las siguientes etapas del procedimiento:

a) Moldeo por inyeccion de al menos una protuberancia o nipple (P2) hueca en su interior, de material plastico con una dureza comprendida entre shore 5 y shore 65 en el interior de una primera cavidad (1) definida por al menos dos semi-moldes (Ml, M2) de un molde (M) y un dispositivo cilmdrico interior (6) situado entre dichos semi-moldes (M1, M2), mediante el suministro del material por el lado perpendicular o al menos no paralelo o alineado con el eje central del nipple (P2) que confiere su volumen interior;

b) Desplazamiento del dispositivo cilmdrico interior (6) que confiere el volumen interno de la protuberancia o nipple (P2) de la etapa a) hacia una segunda cavidad (3) dispuesta en el mismo molde (M) de la etapa a), estando tal segunda cavidad (3) situada de forma adyacente a la primera cavidad (1), intersectando y comunicando las cavidades internas del cuerpo principal (P1) y la protuberancia o nipple (P2); y

c) Moldeo por soplado del cuerpo principal (P1) hueco a partir de un parison de material plastico moldeable con una dureza comprendida entre shore 5 y shore 65 en el interior de la segunda cavidad (3); en el que dicha protuberancia o nipple (P2) es sostenida mediante unos elementos de bloqueo (5) que pueden moverse perpendicularmente respecto el eje central de dicha protuberancia o nipple (P2).
2. Molde (M) para fabricacion de conductos de aire (P) de material plastico con una dureza comprendida entre shore 5 y shore 65 para moldear una pieza (P) formada por un cuerpo principal interiormente hueco y al menos una protuberancia o nipple (P2) adicional adherida lateralmente y exteriormente respecto al cuerpo principal (P1), caracterizado por el hecho de que comprende al menos dos semi-moldes (M1, M2) y un dispositivo cilmdrico interior (6) situado entre dichos semi-moldes (M1, M2), y unos elementos de bloqueo (5) movibles ubicados entre las dos cavidades (1, 3), caracterizado por el hecho de que dichos semi-moldes (M1, M2) y dicho dispositivo cilmdrico interior (6) definen al menos una primera cavidad (1) para conformar la protuberancia o nipple (P2), de geometna cilmdrica, hueca en su interior y de espesor constante, mediante un proceso de moldeo por inyeccion, estando vinculada dicha primera cavidad (1) con una region de entrada de material fluido a traves de una boquilla, una camara o del propio husillo de inyeccion, comprendiendo ademas una segunda cavidad (3) alargada para conformar el cuerpo principal (P1), mediante soplado y unos elementos de bloqueo (5) movibles ubicados entre las dos cavidades (1, 3), siendo capaces dichos elementos de bloqueo (5) de desplazarse perpendicularmente respecto el eje central de la protuberancia o nipple (P2) de modo que dicha protuberancia o nipple (P2) puede ser fijada durante la conformacion del cuerpo principal (1) y conformados por un mecanismo desplazable mediante una corredera, patm o esclusa para la separacion de las primera y segunda cavidades (1, 3), disponiendo la union de una geometna en forma de escalon o cola de milano que garantiza la union de ambos materiales.
3. Molde (M) segun la reivindicacion 2, caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo cilmdrico interior (6) es desplazable a lo largo del eje central de la protuberancia o nipple (P2), tal que el cuerpo principal (P1) y dicha protuberancia o nipple (P2) entran en contacto para conformar la pieza (P).