ES2628830T3 - Procedimiento para termoconformar un elemento de tipo placa de un material de polímero composite y molde que funciona de acuerdo con el procedimiento - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para termoconformar un elemento de tipo placa (10) de material de polímero composite en el que se definen una región central (11) y una región periférica (12) que rodea dicha región central, que comprende: - proporcionar un molde (1) que incluye un elemento macho (3) formado en una configuración que se desea impartir a dicho elemento de tipo placa, y un elemento hembra (4) contra-formado en relación con dicho elemento macho (4) en el que dichos elementos macho o hembra pueden desplazarse entre una posición operativa de dicho molde en la que se presionan uno contra otro y una posición no operativa en la que se espacian uno del otro, - disponer dicho elemento de tipo placa (10) sobre dicho molde, de manera que su región central (11) queda colocado entre dicho elemento macho y dicho elemento hembra cuando se desplaza hacia la posición no operativa, - sujetar la región periférica (12) de dicho elemento de tipo placa con una serie de pasadores (7) que tienen un extremo libre (7a) asociado con dicho molde y enganchado a una pluralidad de agujeros (13) correspondientes en dicha región periférica, - desplazar dicho elemento macho (3) y dicho elemento hembra (4) hacia la posición operativa hasta que se apoyan sobre dicho elemento de tipo placa y se empieza a deformar dicho elemento de tipo placa en la configuración de dicho elemento macho y dicho elemento hembra, al mismo tiempo que se sigue sujetando la región periférica de dicho elemento de tipo placa, - completar el desplazamiento de dicho elemento macho y dicho elemento hembra hacia la posición operativa y mantenerlos en dicha posición operativa durante un período de tiempo predeterminado, para termoconformar la región central de dicho elemento de tipo placa en la configuración deseada, - desplazar dicho elemento macho y dicho elemento hembra hacia la posición no operativa y extraer dicho elemento de tipo placa termoconformado desde dicho molde, caracterizado porque dichos pasadores (7) están dispuestos sobre un bastidor móvil (6a) que se puede separar de dicho molde (1) para mover dicho elemento de tipo placa hacia el molde y desde dicho molde, al mismo tiempo que se sujeta dicho elemento con dichos pasadores (7).

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para termoconformar un elemento de tipo placa de un material de polimero composite y molde que funciona de acuerdo con el procedimiento

Campo tecnico

La presente invencion se refiere a un procedimiento para termoconformar un elemento de tipo placa de un material de polimero compuesto que tiene las caracteristicas que se exponen en el preambulo de la reivindicacion principal. Asimismo, se refiere a un molde dispuesto para termoconformar un elemento de tipo placa de un material polimero compuesto de acuerdo con dicho procedimiento

Antecedentes tecnoloqicos

La presente invencion es susceptible de aplicacion en el campo del tratamiento de materiales compuestos de matriz polimerica termoplastica.

Dichos materiales se componen generalmente de una matriz de polimero en la que estan embebidas fibras de refuerzo fabricadas de un material diferente, como por ejemplo carbono, vidrio u otro polimero, y proporcionan a la matriz de polimero propiedades mecanicas de alto nivel. Estas propiedades, en combinacion con la correspondiente ligereza de estos materiales, los convierten en unos materiales muy apreciados en el mercado.

La presencia de la matriz termoplastica hace que este tipo de material compuesto sea ventajosamente adecuado para termoconformado, haciendo posible producir componentes de forma curvada a partir de elementos planos de tipo placa utilizando procedimientos de trabajo relativamente sencillos.

En un procedimiento de termoconformado conocido, se calienta en primer lugar el elemento de tipo placa a una temperatura a la que se reblandece la matriz termoplastica y despues se somete a una etapa de embuticion profunda por medio de un molde de tipo macho-hembra con la forma adecuada en funcion de la forma que se quiera proporcionar al elemento de tipo placa.

En particular, el molde para la etapa de embuticion profunda comprende un elemento macho y un elemento hembra, respectivamente, con la forma y la contra-forma de manera que encajen, que se pueden desplazar uno hacia el otro a una presion determinada.

El elemento de tipo placa plano interpuesto entre los elementos macho y hembra se somete a continuacion a una deformacion plastica causada por el movimiento del elemento macho contra el elemento hembra.

Para evitar o al menos limitar la formacion de pliegues y arrugas en el elemento de tipo placa durante este procedimiento de deformacion plastica, preferentemente, se sujeta la region periferica del elemento de tipo placa con unas abrazaderas apropiadas.

El elemento de tipo placa se puede sujetar de varias maneras, utilizando abrazaderas fijas o abrazaderas que se puedan desplazar hacia los elementos macho y hebra del molde durante la deformacion (por ejemplo, se pueden asegurar las abrazaderas al molde por medio de resortes, o se puede controlar su movimiento con gatos hidraulicos).

Alternativamente, se pueden enganchar las abrazaderas y sujetar la region periferica del elemento de tipo placa a lo largo de su periferia o solamente en porciones especificas de la region periferica (por ejemplo, en las esquinas).

La categoria de los materiales compuestos tambien incluye una familia de materiales en los que tanto la matriz de polimero como las fibras de refuerzo estan fabricadas a partir del mismo polimero base, aunque de propiedades diferentes. Por ejemplo, se conocen materiales en los que tanto la matriz de polimero como las fibras de refuerzo estan hechas de materiales de poliolefina, en particular, polipropileno. En estos materiales, que son muy apreciados, ya que se pueden reciclar completamente, se orientan las fibras de refuerzo y se forman de un primer tipo de polipropileno que tiene un alto punto de fusion y propiedades mecanicas de alto nivel, y se cubren al menos parcialmente con una capa de recubrimiento formada por un segundo tipo de polipropileno que tiene un punto de fusion mas bajo o unas propiedades mecanicas inferiores. Las propiedades de las fibras de refuerzo se pueden obtener por tratamiento mecanico, por ejemplo, sometiendo las fibras de polipropileno a un procedimiento de estiramiento y/o a traves de un procedimiento diferente de polimerizacion que entrane un peso molecular superior.

Entre los ejemplos de materiales compuestos de este tipo se incluyen los productos comercializados con las marcas comerciales PURE® (producido por Lankhorst, B.V), CURV® (producido por Propex Fabrics GmbH) y ARMORDON® (producido por Don y Low Ltd.), todos ellos englobados bajo el termino “polipropileno auto-reforzado).

Los materiales compuestos analogos a los mencionados, pero a base de polimero poliester, en particular, politereftalato de etileno (PET) tambien son conocidos.

Estos materiales son suministrados generalmente por las companias que los fabrican en forma de laminas,

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enrolladas en bobinas formadas por cintas entrelazadas como telas, y que contienen las fibras de refuerzo descritas, o alternativamente, en forma de placas planas obtenidas a partir de estas laminas, en las que se superpone un numero predeterminado de dichas laminas y se somete despues a condiciones de temperatura y presion para fundir el polipropileno utilizado como capa de revestimiento (y que tiene un punto de fusion mas bajo) para que las laminas superpuestas se conviertan en una sola pieza.

Las placas planas tambien se pueden obtener de laminas superpuestas formadas por tiras o fibras tejidas de material de poliolefina estirado, ventajosamente espaciadas por laminas de material termoplastico que tiene un punto de fusion mas bajo que actua como agente de union entre las laminas de tela y que se someten despues a condiciones de temperatura y presion para fundir el material termoplastico con un punto de fusion mas bajo y unir las laminas de la tela entre si.

Por otra parte, se puede proporcionar laminas de diferente naturaleza quimica como capas externas del apilamiento de superposicion de laminas de tela para proporcionar propiedades en particular a la placa, por ejemplo, propiedades de resistencia al rayado, o un nivel superior de acabado superficial, o simplemente una estetica diferente.

En cualquier caso las placas planas obtenidas de esta forma se pueden tratar posteriormente por termoconformado para darles la forma final de los articulos que se van a producir, que pueden ser por ejemplo, cubiertas de maleta semi-rigidas, maleteros para motos, rodilleras, punteras de proteccion de calzado o parachoques para vehiculos de motor.

El procedimiento de termoconformado tiene lugar en moldes apropiados, de acuerdo con las etapas de trabajo que se han mencionado, y para asegurar que el procedimiento no lleva a un acabado de la superficie insatisfactorio, puede ser relativamente complejo tanto desde el punto de vista de la regulacion de los parametros del procedimiento como en lo que se refiere a la produccion y manejo de los componentes mecanicos del molde, los detalles de las abrazaderas y sus dispositivos de control.

En la patente alemana 20207919 y en la patente japonesa 2008279700 se describen sus correspondientes procedimientos y moldes para termoconformado de un elemento de tipo placa de material de polimero.

Se podra apreciar que, dentro del contexto de la presente memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas, ha de entenderse que un “elemento de tipo placa” es un elemento que tiene una construccion predominantemente en dos dimensiones con un grosor relativamente pequeno que es al menos la decima parte de las dos dimensiones predominantes, independientemente de las propiedades de rigidez de dicho elemento. Es decir, un elemento de tipo placa puede ser rigido o facilmente deformable. Del mismo modo, un elemento de tipo placa puede ser una unidad que puede manejarse individualmente o que se puede formar con una pluralidad de componentes separados o independientes como por ejemplo un apilamiento de laminas superpuestas.

Asimismo, en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, un pasador disenado para sujetar un elemento de tipo placa durante la etapa del procedimiento de termoconformado se define por tener un “extremo libre” cuando se configura de manera que, durante esa etapa, se pueda ajustar libremente el elemento de tipo placa sobre el pasador y retirarse por el extremo libre sin retirar del pasador otros elementos de retencion, como puedan ser tuercas o bastidores auxiliares.

Descripcion de la invencion

El problema tecnico subyacente de la presente invencion es proporcionar un procedimiento para termoconformar un elemento de tipo placa de un material de polimero compuesto y un molde dispuesto para operar de acuerdo con dicho procedimiento, que esta estructural y funcionalmente disenado para remediar los inconvenientes que se han explicado en relacion con la tecnica anterior citada.

Dicho problema se resuelve con la presente invencion a traves de un procedimiento de termoconformado de un elemento de tipo placa de un material de polimero compuesto y un molde operativo de acuerdo con dicho procedimiento, implementado de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripcion de los dibujos

Otras ventajas y caracteristicas de la invencion se pondran de manifiesto con la descripcion detallada de las realizaciones preferentes de la misma, que se dan como referencia de los dibujos adjuntos, con el unico fin ilustrativo no limitativo en los que:

- La Fig. 1 es una vista en diagrama de una planta de termoconformado de un elemento de tipo placa del material de polimero compuesto, que comprende un molde dispuesto para operar de acuerdo con el procedimiento de la presente invencion.

- La Fig. 2 es una vista en diagrama del molde de la Fig. 1 en una posicion no operativa;

- La Fig. 3. Es una vista superior en diagrama de un elemento de tipo placa dispuesto para ser termoconformado en el molde de la Fig. 2.

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- La Fig. 4 es una vista desde arriba en diagrama de un bastidor dispuesto para sujetar el elemento de tipo placa durante el termoconformado en el molde de la Fig. 2.

- La Fig. 5 es una vista en diagrama de seccion transversal del elemento de tipo placa de la Fig. 3 montado sobre el bastidor de la Fig. 4 antes de su tratamiento en el molde de la Fig. 2.

- La Fig. 6 es una vista en diagrama de seccion transversal de un detalle de una variante del molde de la Fig. 1.

Realizaciones preferentes de la invencion

En los dibujos adjuntos, se muestra de forma global el molde disenado para termoconformar un elemento de tipo placa 10 del material de polimero compuesto de acuerdo con el procedimiento de la invencion mediante 1.

En la realizacion preferente descrita en el presente documento, el elemento de tipo placa 10 comprende un apilamiento de laminas superpuestas de polipropileno auto-reforzado, un material que, tal como se ha mencionado, comprende una pluralidad de fibras de refuerzo, hechas de polipropileno estirado cubierto por una matriz que tambien es a base de polipropileno pero que tiene un punto de fusion mas bajo que las fibras de refuerzo.

En particular, el polipropileno que forma las fibras de refuerzo tiene propiedades de resistencia mecanica y un punto de fusion mas alto que el del polipropileno que forma la matriz.

Las laminas estan fabricadas preferentemente de ARMORDON®, producido por Don y Low Ltd. o de PURE®, producido por Lankhorst, B.V.

El solicitante considera, sin embargo, que el procedimiento de la presente invencion se puede aplicar a elementos de tipo placa fabricados de diferentes materiales de polimero compuestos, como por ejemplo, a base de polietileno y sus copolimeros, por ejemplo etileno acetato de vinilo (EVA) o PET auto-reforzados, o a base de poliamidas o poliesteres, mezclados con polimeros o en solitario, utilizados para las fibras de refuerzo y/o para la matriz.

Asimismo, se considera que las fibras de refuerzo pueden formarse con polimeros que no son poliolefina o a partir de materiales inorganicos, como vidrio o carbono.

El numero de laminas superpuestas del polipropileno auto-reforzado utilizadas para formar el elemento de tipo placa 10 es al menos tres y depende de las propiedades mecanicas requeridas del producto final y el grado de deformacion que se imparta al termoconformado. El numero de laminas superpuestas del material compuesto es preferentemente entre 6 y 20.

El elemento de tipo placa 10 tiene por lo general una forma rectangular y tiene una region central 11 y una region periferica 12 que se extiende alrededor de la region central 11.

Las dimensiones del elemento de tipo placa pueden variar dentro de un amplio intervalo y pueden tener por ejemplo una longitud y un ancho comprendidos entre 100 y 2000 mm y un grosor comprendido entre 0, y 5 mm.

El molde 1 comprende un bastidor de soporte 2 en el que esta asegurado un elemento macho 3, que tiene la forma apropiada en la configuracion que se desea impartir al elemento de tipo placa 10, y un elemento hembra, con la forma contraria a la del elemento macho 3, para encajar su configuracion, de acuerdo con las etapas de operacion conocidas de por si en los procedimientos de moldeo. El elemento macho en particular comprende un cabezal saliente 3a que puede ser recibido en la cavidad 4a del elemento hembra 4.

El elemento macho 3 y el elemento hembra 4 tambien pueden moverse uno respecto al otro entre una posicion de operacion del molde 1 en la que estan presionados uno contra el otro, con el cabezal 3a alojado en la cavidad 4a y una posicion no operativa, tal como se muestra en la Fig.2 en la que estan espaciados el uno del otro, con el cabezal 3a completamente fuera de la cavidad 4a.

El elemento hembra 4 esta fijo en particular en lo que se refiere al bastidor soporte 2, mientras que el elemento macho 3 esta acoplado en los postes 2a del bastidor movil 2 y se puede deslizar en cualquier direccion de desplazamiento Y hacia el elemento hembra 4 y fuera de el.

El molde 1 comprende ademas un dispositivo de movimiento 5 dispuesto para desplazar el elemento macho 3 hacia el elemento hembra 4 y fuera de el entre dichas posiciones operativa y no operativa.

El dispositivo de movimiento 5 en particular comprende una prensa de accionamiento mecanico o hidraulico asociada con el elemento macho 3 para desplazarlo a lo largo de la direccion Y e impelerlo contra el elemento hembra 4a una presion predeterminada.

El molde 1 comprende ademas un sistema para controlar la temperatura del elemento macho 3 y el elemento hembra 4 capaz de mantener las superficies del cabezal 3a y la cavidad 4a una temperatura predeterminada.

El molde 1 comprende ademas un dispositivo de sujecion 6 en el que se asegura el elemento de tipo placa 10 durante la etapa de moldeo. En particular, el dispositivo de sujecion 6 puede estar posicionado con respecto al elemento hembra 4 para que el elemento de tipo placa 10, en particular, su region central 11, quede intercalada

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entre el elemento macho 3 y el elemento hembra 4 cuando se asegura a dicho dispositivo de sujecion.

El dispositivo de sujecion 6 esta configurado en particular para sujetar el dispositivo de tipo placa 10 en su region periferica 12, al mismo tiempo que el elemento macho 3 y el elemento hembra 4 se desplazan uno hacia el otro en la posicion operativa de manera que se apoyan en (y deforman) el elemento de tipo placa 10 en su region central 11.

De acuerdo con una realizacion preferente de la invencion, el dispositivo de sujecion 6 comprende una pluralidad de pasadores 7 que tienen un extremo libre 7a mediante los cuales los pasadores 7 pueden enganchar el elemento de tipo placa 10a traves de una pluralidad de los correspondientes agujeros 13, preferentemente transversales obtenidos en su region periferica 12.

Los pasadores 7 estan asegurados preferentemente en un bastidor 6a configurado para rodear la cavidad 4a del elemento hembra 4 y se proyectan todos ellos desde el mismo lado de manera sustancialmente paralela en la direccion del desplazamiento Y. En particular, cuando el bastidor 6a esta localizado en relacion con el elemento hembra 4, todos los pasadores 7 estan levantados verticales desde el bastidor 6a con sus correspondientes extremos libres 7a enfrentados al elemento macho 3.

Los pasadores 7 tienen preferentemente una forma cilindrica y el mismo diametro y se proyectan desde el bastidor 6a una altura minima de aproximadamente 10 mm, y mas preferentemente, una altura comprendida entre 15 mm y 30 mm. Los pasadores 7 pueden proyectarse desde el bastidor 6 en un grado sustancialmente identico, o se puede regular su altura apropiadamente para diferenciar, cuando sea necesario, el momento preciso en el que se libera el elemento de tipo placa 10, tal como se describe con detalle mas adelante.

Asimismo, los pasadores 7 estan dispuestos en secuencia a lo largo del bastidor 6a cubriendo toda la region periferica 12 a una distancia comprendida entre 2 mm y 10 mm entre uno y otro.

En una realizacion alternativa, que no se muestra, los pasadores 7 pueden adoptar configuraciones diferentes, por ejemplo, una configuracion de linea discontinua, con una porcion de la base adyacente al bastidor 6a que se extiende sustancialmente paralelo a la direccion Y, y una segunda porcion que comprende el extremo libre 7a del pasador, inclinada de tal manera que se dobla ligeramente hacia la region central 11 del elemento de tipo placa 10. En esta configuracion en particular, la liberacion del elemento de tipo placa 10 desde los pasadores 7a traves del extremo libre 7a puede facilitarse en un momento predeterminado de la operacion para deformar el elemento de tipo placa 10, tal como se describe con mayor detalle mas adelante.

En otras realizaciones de la invencion, que no se muestran en el dibujo, el dispositivo de sujecion 6 puede comprender diferentes tipos de elementos adecuados para restringir la region periferica 12 del elemento de tipo placa 10, por ejemplo, abrazaderas fijas o moviles.

De acuerdo con una realizacion preferente de la invencion, el bastidor 6a es un bastidor movil y esta asociado de forma desmontable con el molde 1 de modo que se puede colocar o separar a voluntad desde su posicion en relacion con el elemento hembra 4 dependiendo de los requerimientos del procedimiento, tal como se explica con mas detalle mas adelante. En particular, el marco 6a puede estar colocado simplemente apoyado en el elemento hembra 4 del molde en una posicion apropiada, por ejemplo, definida por una muesca, una nervadura o por marcas de referencia o, alternativamente, se puede proporcionar medios de acoplamiento rapido, como abrazaderas, para permitir un enganche y desenganche rapido del bastidor 6a sobre el elemento hembra 4 y desde el.

Para conseguir que el bastidor 6a se pueda manejar mas facilmente, es posible incluir un mango de agarre 6b preferentemente de tipo telescopico.

De acuerdo con otras caracteristicas mas preferentes, el bastidor 6a se coloca en relacion con el elemento hembra 4 para que se pueda desplazar con respecto al mismo, fuera del elemento macho 3, en direccion Y, hacia una posicion en la que los pasadores 7 estan desenganchados del elemento de tipo placa 10.

Para ese fin, el bastidor 6a esta soportado sobre un elemento elasticamente deformable, por ejemplo, un soporte 8a soportado mediante una pluralidad de resortes 8 apropiadamente calibrados.

El bastidor 6a se desplaza contra la accion de los resortes 8 hacia la posicion desenganchada mediante un dispositivo extractor montado sobre el elemento macho 3 y dispuesto para ensamblar con el bastidor 6a cuando el elemento macho 3 esta desplazado hacia la posicion operativa. De esta forma, el desplazamiento del bastidor 6a hacia la posicion desenganchada se determina por el desplazamiento del elemento macho 3 hacia la posicion operativa.

El dispositivo extractor comprende preferentemente una pluralidad de salientes 9 montados en el elemento macho 3 de manera que rodean el cabezal 3a y se extienden hacia el elemento hembra 4 para quedar sustancialmente alineados con el bastidor 6a en relacion con la direccion y.

El grado en el que se proyectan los salientes 9 desde el elemento macho 3 puede ajustarse preferentemente, por ejemplo, con un acoplamiento de tornillo de corta distancia que permita una calibracion precisa y exacta.

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Preferentemente, se ajustan los salientes 9 para que el bastidor 6a se desplace hacia la posicion desenganchada liberando asi el elemento de tipo placa 10 de los pasadores 7, cuando el elemento macho aun no se ha desplazado hacia la posicion operativa.

Preferentemente, se ajustan los salientes 9 para que el bastidor se desplace hacia la posicion desenganchada, cuando el elemento macho 3 y el elemento hembra 4 estan a una distancia comprendida entre 5 mm y 30 mm desde la posicion de operacion.

Si el dispositivo de sujecion 6 no comprende una pluralidad de pasadores 7, sino una o mas abrazaderas que restringen la region periferica 12, el desenganche del elemento de tipo placa 10 se puede conseguir incluyendo un actuador en las abrazaderas que facilite la apertura de las abrazaderas cuando el elemento macho 3 y el elemento hembra 4 estan a una distancia predefinida desde la posicion operativa.

En una realizacion preferente aqui presentada, en el presente documento el molde 1 forma parte de la instalacion de termoconformado 100 que se muestra en forma de diagrama en la Fig. 1.

La instalacion 1 comprende una primera estacion 101 para la preparacion del elemento de tipo placa 10, en la que se cortan varias laminas 10a de material compuesto desde los rollos correspondientes 101a y se superponen unos sobre otros para formar un apilamiento con un numero predeterminado de laminas superpuestas separadas unas de otras.

En una variante preferente, se puede intercalar entre las laminas 10a uno o una pluralidad de elementos de refuerzo de un material diferente al de las laminas 10a. Los elementos de refuerzo se pueden formar por ejemplo con tiras de malla de basalto, vidrio, carbono o fibras de poliaramida colocadas en regiones en las que una vez termoconformado el elemento de tipo placa en el producto final deseado, se corresponden con las regiones mas expuestas al riesgo de impacto y deformacion, en particular, las regiones de las esquinas.

Estas tiras de malla son preferentemente de la malla ancha de manera que permitan el contacto directo entre las laminas 10a entre las que estan intercaladas las tiras de refuerzo y por tanto su acoplamiento reciproco estable por medio de la fusion parcial del material de polimero que las forma.

Asimismo, dependiendo de la posicion que tenga que adoptar el articulo termoconformado final y sus propiedades de elongacion, las tiras de malla pueden conectarse apropiadamente con un pasador, o una pluralidad de pasadores 7 durante la etapa de insercion del apilamiento de laminas 10a sobre el bastidor 6a, haciendo posible asi determinar la posicion de las tiras de malla con respecto al resto de las laminas del elemento de tipo placa 10 de manera mas o menos inequivoca.

En una variante mas, se puede intercalar una o una pluralidad de laminas del material de poliolefina termoplastico, por ejemplo, polipropileno no orientado entre las laminas 10a para formar una capa espaciadora entre las laminas 10a y el material compuesto.

El apilamiento de las laminas superpuestas 10a que forma el elemento de tipo placa 10 se transporta a continuacion a una segunda estacion 102 en la que se taladra su region periferica 12 para obtener los agujeros 13.

Los agujeros 13 se obtienen preferentemente desplazando el material compuesto previamente fundido utilizando un instrumento apropiado provisto de una pluralidad de salientes puntiagudos que, al calentarse a una temperatura por encima de la temperatura de fundido del material compuesto que forma el elemento de tipo placa 10 se accionan para que pasen a traves del elemento de tipo placa 10.

Preferentemente, asimismo, la parte posterior de cada punta disenada para atravesar el elemento de tipo placa 10 llevara una pestana que tambien se calienta y esta dispuesta para soportar el area que rodea cada agujero 13 para fundir el material compuesto en esa zona sin desplazarla. De esta forma, se forma una pequena area de material sustancialmente homogeneo alrededor de cada agujero 13 y no tiene puntas que pudieran favorecer el inicio de desgarro en el elemento de tipo placa.

El elemento de tipo placa 10 se monta despues preferentemente sobre el bastidor movil 6a de manera que los extremos libres 7a de los pasadores 7 pasan a traves de los agujeros 13. De esta manera, el elemento de tipo placa 10 se mantiene enganchado mediante los pasadores 7 y puede desengancharse a traves de los extremos libres 7a.

Si el dispositivo de sujecion 6 no comprende una pluralidad de pasadores 7, sino una o mas abrazaderas, la region periferica 12 no se puede taladrar para obtener los agujeros 13 y el elemento de tipo placa 10 se restringe por medio de las abrazaderas provistas en el bastidor movil 6a.

Se desplaza el bastidor movil 6a, con el elemento de tipo placa 10 montado sobre el, utilizando el mango de agarre 6b, a la estacion de consolidacion 103 en la que se somete a una fase de calentamiento y presion el elemento de tipo placa 10 para fundir al menos parcialmente la matriz del material compuesto para fabricar las laminas rigidas superpuestas unas con otras.

Esta operacion de consolidacion tiene lugar preferentemente solo en la region central 11, al tiempo que la region

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periferica 12 permanece sin consolidar, quedando separadas e independientes las laminas del apilamiento.

La estacion de consolidacion 103 comprende una o una pluralidad de prensas 104, que comprenden una superficie de apoyo fija en la que descansa la region central 11 del elemento de tipo placa 10, al tiempo que el bastidor movil 6a rodea la superficie de apoyo.

Se hace descender un cabezal movil de la prensa 104 sobre la superficie de apoyo a una presion predeterminada, preferentemente entre 5 y 30 bar, y se mantiene en posicion durante un periodo de tiempo predeterminado, preferentemente un periodo de tiempo comprendido entre 5 y 15 minutos, dependiendo de las propiedades del material compuesto.

La superficie del apoyo y el cabezal movil tambien se calientan apropiadamente a una temperatura comprendida entre 120 °C y 180 °C que permite la fusion parcial del propileno que forma la matriz del material compuesto.

Sin embargo, si las laminas 10a que forman el elemento de tipo placa 10a estan fabricadas de un material diferente, la presion y/o la temperatura se definiran apropiadamente, por ejemplo, si el material es politereftalato de etileno auto-reforzado, la temperatura correcta utilizada en esta etapa de consolidacion es de 220 ° C a 250 °C.

En una realizacion preferente, se dispone una lamina de acabado 10b de polimero termoplastico sobre el apilamiento de las laminas de material compuesto 10a en una posicion externa con respecto a dicho apilamiento para proporcionar un elemento de tipo placa 10 con el acabado superficial deseado.

Preferentemente, se dispone una lamina de papel 10c para impresion de sublimacion (“papel de “sublimacion”) en el que se proporciona el diseno grafico que se desee sobre la lamina de acabado 10b, en la cara opuesta del apilamiento de laminas de material compuesto 10a.

De esta forma, durante la etapa de calentamiento y presion del elemento de tipo placa 10 en la fase de consolidacion 103, se obtiene por impresion de sublimacion la impresion del diseno grafico presente sobre el papel sobre la lamina de acabado 10b.

Ventajosamente, las condiciones de presion y temperatura de la impresion de sublimacion son compatibles con los valores de presion y de temperatura de la consolidacion y las laminas de material compuesto 10a, y los periodos de tiempo relativamente largos necesarios para esta fase hacen posible obtener un acabado superficial del elemento de tipo placa 10 que es optimo en lo que se refiere a la calidad.

Tras la estacion de consolidacion 103, se transporta el bastidor movil 6a, junto con el elemento de tipo placa 10 a un molde 1 en el que el elemento de tipo placa 10 se somete a termoconformado.

El elemento de tipo placa 10 que llega al molde 1 tiene la region central 11 consolidada, mientras que en la region periferica 12, las laminas superpuestas 10a, y si se utilizan, las laminas 10b y 10c estan separadas entre si.

El hecho de mantener el elemento de tipo placa 10 en el bastidor 6a tras la etapa de consolidacion de la region central 11 hace posible prevenir cualquier problema de retraccion del material compuesto que forma el elemento de tipo placa 20 causado por el calentamiento de la region central 11 (contraccion). De esta forma, el elemento de tipo placa 10 llega al molde 1 y es sometido a deformacion plastica, con todo el perimetro pretensionado.

El bastidor movil 6a esta colocado en la ubicacion del elemento hembra 4 sobre el soporte 8a de manera que la region central 11 del elemento de tipo placa 10 esta alineado entre el cabezal 3a del elemento macho 3, apropiadamente desplazado hacia la posicion no operativa, y la cavidad 4a del elemento hembra 4, y de manera que la region periferica 12 del elemento de tipo placa 10 rodee la cavidad 4a.

El elemento macho 3 y el elemento hembra 4 se mantienen ambos a una temperatura controlada con un sistema de control de la temperatura apropiado (no se muestra).

Preferentemente, el elemento hembra 4, en particular, la cavidad 4a, se mantiene a une temperatura comprendida entre 10 y 40 °C, mientras que el elemento macho 3, en particular, el cabezal 3a, se mantiene a una temperatura comprendida entre 10 y 50°C.

El elemento macho 3 se desplaza despues hacia la posicion operativa y durante dicho desplazamiento, el cabezal 3a se apoya sobre el elemento de tipo placa 10 en su region central 11 y lo somete a deformacion plastica desplazandolo dentro de la cavidad 4a.

La deformacion generada en el elemento de tipo placa 20 hace que se mueva por traccion la region periferica 12 hacia la region central 11 que se contrarresta por la presencia de los pasadores 7 enganchados en los agujeros 13.

El desplazamiento del elemento macho 3 hacia la posicion operativa se completa entonces, de manera que el cabezal 3a es prensado contra la cavidad 4a del elemento hembra 4 a una presion comprendida entre 15 y 40 bar.

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Esta presion se mantiene preferentemente durante un periodo de tiempo comprendido entre 1 y 4 minutos, para impartir la configuracion definida por el cabezal 3a y la cavidad 4a a la region central 11 del elemento de tipo placa 11 y hacerlo estable.

A continuacion, se eleva el elemento macho 3 desde el elemento hembra 4 y se desplaza hacia la posicion no operativa para permitir retirar el elemento de tipo placa 10 termoconformado del molde 1 y transportarlo a una estacion de cortado 105 en la que se recorta apropiadamente la region central 11 del elemento de tipo placa 10 eliminando la region periferica 12.

En el caso de deformaciones reducidas en las que la traccion a la que se somete el elemento de tipo placa 10 no produce sustancialmente desgarro en las laminas 10a, los pasadores 7 permanecen enganchados en los agujeros 13 correspondientes, durante toda la fase de desplazamiento del elemento macho 3 hacia la posicion operativa y el periodo posterior que se mantiene prensado contra el elemento hembra 4. En este tipo de deformacion, se aprovecha la elongacion residual de las fibras del material compuesto y despues la deformacion a la que se somete el elemento de tipo placa en los agujeros 13 que estan elongados y permiten que el material compuesto fluya hacia la cavidad 4a.

En el caso de deformaciones mas sustanciales en las que la traccion ejercida por el cabezal 3a sobre el elemento de tipo placa 10 pudiera desgarrar completamente la region periferica 12 en los agujeros 13, con la liberacion resultante de los pasadores 7 y una falta de accion homogenea en la sujecion del elemento de tipo placa 10, se pueden desenganchar los pasadores 7 desde los agujeros 13 antes de que el elemento macho 3 se desplace totalmente a la posicion operativa.

La posibilidad de que el elemento de tipo placa pueda desgarrarse completamente en los agujeros 13 y permita que los pasadores 7 se escapen del borde lateral del elemento de tipo placa depende evidentemente de diversos factores, entre los que se incluyen el tipo de material compuesto, el numero de laminas utilizado y el grado de deformacion impartido por el molde 1.

Los solicitantes han observado en particular que cuando el material compuesto es polipropileno auto-reforzado del tipo ARMORDON® o del tipo PURE®, con una serie de laminas superpuestas que oscila entre 3 y 30, preferentemente se desenganchan los pasadores 7 de los agujeros 13 cuando la elongacion requerida del elemento de tipo placa es superior a un valor de aproximadamente 15 %.

El desenganche del elemento de tipo placa 10 desde los pasadores 7 debera tener lugar preferentemente a una distancia minima desde la posicion operativa para no causar un flujo del material hacia la cavidad 4a demasiado rapido y fuera de control.

Los pasadores 7 se desenganchan preferentemente de los agujeros 13 cuando el elemento macho 3 esta a una distancia comprendida entre 5 mm y 30 mm de la posicion operativa.

El desenganche de los pasadores desde los correspondientes agujeros 13 se determina segun el desplazamiento del bastidor 6a causado por la accion de los salientes 9 montados sobre el elemento macho 3 que se apoya contra el bastidor 6a y lo impele fuera de la cavidad 4a contra la accion de los resortes 8. De esta forma, el bastidor 6a desciende con respecto a la boca de la cavidad 4a y los pasadores 7 pueden salirse de los agujeros 13.

La proyeccion de los salientes 9 desde el elemento macho 3 se puede ajustar ventajosamente para poder regular su accion sobre el bastidor 6a y por tanto el momento de desenganche del elemento de tipo placa 10 desde el bastidor 6a.

En una variante de la presente invencion, se puede acompanarla region periferica 12 del elemento de tipo placa 10 de manera controlada hacia la cavidad 4a del elemento hembra 4 durante la deformacion de la region central 11 impartida por el cabezal 3a.

En particular, el elemento de tipo placa 10 puede griparse en su region periferica 12 con una abrazadera 20 disenada para sujetar el elemento de tipo placa 10 cuando la accion (estatica) de los pasadores 7 por si solos pudiera llevar al desgarro de las laminas 10a que forman el elemento de tipo placa 10.

La abrazadera 20 esta dispuesta preferentemente entre el bastidor 6a y la cavidad 4a y su accion de sujecion tiene lugar como alternativa o ademas de la fase de desenganche del bastidor de los agujeros 13.

De forma pormenorizada, la abrazadera 20, tal como se muestra con detalle en la Fig., 6 comprende una primera mordaza 21, montada sobre el elemento macho 3, y una segunda mordaza 22, montada sobre el elemento hembra 4, alineados en la direccion Y con la primera mordaza 21.

Las mordazas 21 y 22 tienen preferentemente una superficie de apoyo 21a y 22a, con el elemento de tipo placa 10, respectivamente perfilado con una proteccion central 23 en una de las dos mordazas y una muesca 24 correspondiente en las otras dos mordazas.

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Las mordazas 21, 22 estan sujetas una contra otra con una fuerza predeterminada y pueden deslizarse preferentemente en el plano horizontal perpendicular a la direccion de desplazamiento Y de manera que acompanan la region periferica 12 del elemento de tipo placa 10 hacia la cavidad 4a tras la traccion ejercida por el cabezal 3a.

Para este fin, la primera mordaza 21 esta preferentemente montada sobre un primer resorte 25 y sobre un segundo resorte 26 que opera entre el elemento macho 3 y la primera mordaza 21, respectivamente, en direccion Y sustancialmente vertical y en direccion sustancialmente horizontal perpendicular a la direccion Y.

El primer resorte 25 se opone al desplazamiento vertical de la primera mordaza 21 contra el elemento macho 3, mientras que el segundo resorte 26 se opone al desplazamiento horizontal de la primera mordaz 21 hacia el cabezal 3a.

De manera similar y preferente, la segunda mordaza 22 esta montada sobre un primer resorte 27 y sobre un segundo resorte 28 que opera entre el elemento hembra 4 y la segunda mordaza 22, respectivamente en direccion Y sustancialmente vertical y en direccion sustancialmente horizontal perpendicular a la direccion Y.

Al igual que la primera mordaza 21, el primer resorte 27 se opone al desplazamiento vertical de la segunda mordaza 22 contra el elemento hembra 4, mientras que el segundo resorte 28 se opone al desplazamiento horizontal de la segunda mordaza 22 hacia la cavidad 4a.

Los primeros resortes 25 y 27 estan dimensionados especificamente para ejercer la fuerza de sujecion deseada sobre el elemento de tipo placa 10 mientras que los segundos resortes 26 y 28 estan especificamente dimensionados para controlar la velocidad de desplazamiento de la region periferica 12 hacia la cavidad 4a.

Asimismo, los primeros y segundos resortes 25, 26, 27 y 28 pueden regularse para ajustar la fuerza que ejercen sobre las mordazas 21 y 22.

Los solicitantes han observado en particular que en un elemento de tipo placa 10 de forma rectangular, son mas probables los posibles inconvenientes debidos al rasgado de las laminas 10a en la parte larga del rectangulo. En una variante de la invencion, el molde 1 puede por tanto estar provisto de la correspondiente abrazadera 20 unicamente a lo largo de los lados mas largos del elemento de tipo placa 10.

El procedimiento de termoconformado de la presente invencion hace posible ventajosamente producir articulos de material de polimero compuesto, en particular polipropileno auto-reforzado, de forma curva, como por ejemplo contenedores, cubiertas de maletas de transporte y viaje, articulos de proteccion personal, equipo deportivo y articulos de proteccion de vehiculos de motor.

Este procedimiento hace posible obtener varias ventajas en relacion con los procedimientos conocidos, siendo sobre todo importante la posibilidad de obtener productos termoconformados fabricados en particular de polipropileno auto- reforzado, con un nivel mas alto de propiedades mecanicas.

Por lo tanto, es posible utilizar menos material para obtener un producto que tiene las mismas propiedades mecanicas que los productos termoconformados obtenidos a traves de procedimientos conocidos con el consiguiente ahorro en lo que se refiere al peso del producto y los costes de produccion.

Los solicitantes consideran que las mejores propiedades mecanicas del producto termoconformado pueden ligarse al hecho de que el elemento de tipo placa se mantiene bajo tension a lo largo de todo el perimetro tras la etapa de consolidacion y hasta la deformacion plastica del molde.

En ese sentido, los solicitantes han observado que cuando se produce un articulo termoconformado, por ejemplo, una cubierta de maleta, se consigue un ahorro de mas de un 10 % en peso en comparacion con una cubierta de las mismas dimensiones y propiedades mecanicas, producida por un procedimiento de termoconformado de la tecnica anterior.

Una segunda importante ventaja que se puede atribuir al hecho de mantener el elemento de tipo placa sobre el bastidor en condiciones de tension tras la etapa de consolidacion reside en el hecho de que el elemento de tipo placa puede conseguir un nivel mayor de deformacion que un elemento de tipo placa similar termoconformado tras la consolidacion sin mantenerse bajo tension.

Los solicitantes han observado en ese sentido que, mediante el procedimiento de la presente invencion, el elemento de tipo placa puede termoconformarse para obtener un articulo termoconformado, por ejemplo una cubierta de maleta, que tiene un 10 % mas de profundidad que una cubierta de maleta obtenida de un elemento de tipo placa similar termoconformado a traves de un procedimiento en el que el elemento de tipo placa no se mantiene bajo tension tras la etapa de consolidacion.

Una ventaja mas reside en el hecho de que mediante el procedimiento de la presente invencion en el que se mantiene bajo presion el elemento de tipo placa a lo largo de todo su perimetro tras la etapa de consolidacion y hasta el posterior termoconformado, es posible llevar a cabo la etapa de moldeo utilizando moldes de tipo multi- cavidad aumentando de este modo los volumenes de produccion sin efectos negativos sobre la cavidad del producto

termoconformado.

Una ventaja mas de la invencion reside en el hecho de que el procedimiento se puede llevar a cabo utilizando aparatos relativamente sencillos.

La presente invencion resuelve por tanto el problema explicado en relacion con la tecnica anterior mencionada y al 5 mismo tiempo ofrece ventajas con respecto a lo descrito anteriormente y superiores a ellas.

Claims (15)

1. 5

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   REIVINDICACIONES

   1. Un procedimiento para termoconformar un elemento de tipo placa (10) de material de polimero composite en el que se definen una region central (11) y una region periferica (12) que rodea dicha region central, que comprende:

   - proporcionar un molde (1) que incluye un elemento macho (3) formado en una configuracion que se desea impartir a dicho elemento de tipo placa, y un elemento hembra (4) contra-formado en relacion con dicho elemento macho (4) en el que dichos elementos macho o hembra pueden desplazarse entre una posicion operativa de dicho molde en la que se presionan uno contra otro y una posicion no operativa en la que se espacian uno del otro,

   - disponer dicho elemento de tipo placa (10) sobre dicho molde, de manera que su region central (11) queda colocado entre dicho elemento macho y dicho elemento hembra cuando se desplaza hacia la posicion no operativa,

   - sujetar la region periferica (12) de dicho elemento de tipo placa con una serie de pasadores (7) que tienen un extremo libre (7 a) asociado con dicho molde y enganchado a una pluralidad de agujeros (13) correspondientes en dicha region periferica,

   - desplazar dicho elemento macho (3) y dicho elemento hembra (4) hacia la posicion operativa hasta que se apoyan sobre dicho elemento de tipo placa y se empieza a deformar dicho elemento de tipo placa en la configuracion de dicho elemento macho y dicho elemento hembra, al mismo tiempo que se sigue sujetando la region periferica de dicho elemento de tipo placa,

   - completar el desplazamiento de dicho elemento macho y dicho elemento hembra hacia la posicion operativa y mantenerlos en dicha posicion operativa durante un periodo de tiempo predeterminado, para termoconformar la region central de dicho elemento de tipo placa en la configuracion deseada,

   - desplazar dicho elemento macho y dicho elemento hembra hacia la posicion no operativa y extraer dicho elemento de tipo placa termoconformado desde dicho molde,

   caracterizado porque dichos pasadores (7) estan dispuestos sobre un bastidor movil (6a) que se puede separar de dicho molde (1) para mover dicho elemento de tipo placa hacia el molde y desde dicho molde, al mismo tiempo que se sujeta dicho elemento con dichos pasadores (7).
2. 2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el material de polimero composite comprende una pluralidad de fibras de refuerzo fabricadas de un primer material y revestidas con una matriz fabricada con un segundo material a base de polimero termoplastico, siendo dicho primer material un polimero termoplastico estirado que tiene un punto de fusion superior al punto de fusion de dicho segundo material.
3. 3. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho material composite es un polipropileno auto-reforzado.
4. 4. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho elemento de tipo placa (10) comprende una pluralidad de laminas superpuestas (10a) fabricadas de dicho material de polimero composite, y se forma superponiendo dicha pluralidad de laminas (10a) unas sobre otras para formar un apilamiento de laminas separadas entre si y proporcionando dichos agujeros (13) en su region periferica (12) y en el que, antes de disponer dicho elemento de tipo placa en dicho molde, se somete el apilamiento de laminas superpuestas (10a) a una etapa de calentamiento y presion para fundir al menos parcialmente el segundo material de dicho material composite para fabricar laminas rigidas superpuestas unas sobre otras en dicha region central (11).
5. 5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de la reivindicaciones 4, en el que se dispone una lamina de acabado (10b) de un material de polimero termoplastico sobre el apilamiento de laminas de material composite en una posicion exterior con respecto a dicho apilamiento para proporcionar un acabado superficial deseado al elemento de tipo placa (10) y una lamina de papel (10c) para impresion de sublimacion en la que se proporciona un diseno grafico por encima de la lamina de acabado (10b), sobre la cara opuesta del apilamiento de las laminas de material composite (10a) para obtener la impresion de sublimacion de dicha decoracion grafica sobre dicha lamina de acabado durante la fase de calentamiento y presion.
6. 6. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, en el que dicho elemento de tipo placa se dispone en dicho molde, dichas laminas superpuestas se separan entre si en su region periferica.
7. 7. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos pasadores (7) estan desenganchados de dichos agujeros (13) obtenidos en la region periferica de dicho elemento de tipo placa antes de desplazar completamente dicho elemento macho y dicho elemento hembra hacia dicha posicion operativa.
8. 8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que dichos pasadores (7) estan desenganchados de dichos agujeros (13) obtenidos en la region periferica de dicho elemento de tipo placa antes de desplazar completamente dicho elemento macho y dicho elemento hembra en dicha operacion operativa, cuando la elongacion del elemento de tipo placa (10) tras el termoconformado es superior al valor de aproximadamente 15 %.

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9. 9. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, en el que dicho apilamiento de laminas separadas y superpuestas esta montado sobre dicho bastidor (6a) antes de quedar ngidas en dicha region central (ll) y a continuacion, se transporta dicho bastidor junto con dicho elemento de tipo placa a dicho molde.
10. 10. Un molde (1) para termoconformar un elemento de tipo placa (10) de un material de polfmero composite que comprende:

    - un elemento macho (3) formado en una configuracion que se desee para impartir a dicho elemento de tipo placa y un elemento hembra (4) con la contra-forma en relacion con dicho elemento macho, en el que dichos elementos macho y hembra pueden desplazarse entre una posicion operativa de dicho molde en la que se presionan uno contra otro, y una posicion no operativa, en la que se espacian uno del otro,

    - un dispositivo de movimiento (5) dispuesto para desplazar el elemento macho y/o el elemento hembra entre dichas posiciones operativa y no operativa,

    - un dispositivo de sujecion (6) para dicho elemento de tipo placa disenado para sujetar dicho elemento de tipo placa (10) en su region periferica (12), al tiempo que dicho elemento macho y dicho elemento hembra se desplazan uno hacia el otro hacia la posicion operativa, de manera que se apoyan contra el elemento de tipo placa en su region central (11), dicho dispositivo de sujecion (6) comprende una pluralidad de pasadores (7) que tiene un extremo libre que puede engancharse con dicho elemento de tipo placa en una pluralidad de agujeros (13) correspondiente obtenidos en su region periferica (12), caracterizado porque dichos pasadores (7) estan dispuestos sobre un bastidor movil (6a) asociados para poderse desmontar con dicho molde con el fin de mover dicho elemento de tipo placa hacia dicho molde y desde dicho molde, al tiempo que dicho elemento de tipo placa se sujeta con dichos pasadores (7).
11. 11. Un molde de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que dichos pasadores (7) estan dispuestos en secuencia a una distancia desde los pasadores adyacentes de entre 2 mm y 10 mm.
12. 12. Un molde de acuerdo con la reivindicacion 10 u 11, en el que dicho bastidor (6a) esta colocado con respecto a dicho elemento hembra (4) para poder moverse en relacion con dicho elemento hembra alejandose de dicho elemento hembra tras el desplazamiento de dicho elemento macho hacia dicha posicion operativa, para permitir el desenganche de dicho elemento de tipo placa (10) desde dicho bastidor (6a) a traves de dicho extremo libre (7 a) de dichos pasadores (7).
13. 13. Un molde de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que hay montadas una primera mordaza (21) y una segunda mordaza (22) sobre dicho elemento macho (3) dicho elemento hembra (4) respectivamente y estan disenadas para apoyarse una contra la otra y sujetar dicho elemento de tipo placa (10) en su region periferica (12) cuando dicho elemento macho y dicho elemento hembra se desplazan uno hacia el otro, antes de alcanzar dicha posicion operativa.
14. 14. Un molde de acuerdo con la reivindicacion 13, en el que dicha primera mordaza (21) y dicha segunda mordaza (22) estan montadas sobre los respectivos resortes (25, 27) disenados para impeler dichas primeras y segunda mordaza una contra otra.
15. 15. Un molde de acuerdo con la reivindicacion 13 o 14, en el que dicha primera mordaza (21) y dicha segunda mordaza (22) pueden deslizarse respectivamente hacia un cabezal (3a) de dicho elemento macho (3) y una cavidad (4a) de dicho elemento hembra (4) y estan provistos de los respectivos segundos resortes (26, 28) para controlar el deslizamiento de dichas primeras y segundas mordazas hacia el cabezal y dicha cavidad.