ES2902637T3 - Procedimiento para la composición directa de materiales compuestos reforzados con fibras para la producción de piezas moldeadas de plástico y dispositivo de composición directa - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la composición directa de materiales compuestos reforzados con fibras para la producción de piezas moldeadas o cordones perfilados de plástico, que comprende al menos las siguientes etapas: - fundir y plastificar plástico en un módulo (2) de extrusora que comprende un cilindro (20) de extrusora y un husillo (5) de extrusora que gira dentro del mismo para la producción de una masa fundida de plástico; - suministrar fibras de refuerzo a una abertura (4) de alimentación en el cilindro (20) de extrusora por medio de una unidad (140) de alimentación; - mezclar la masa fundida de plástico y las fibras de refuerzo para formar un compuesto; - procesar adicionalmente la masa fundida de plástico mezclada con las fibras de refuerzo para formar una pieza moldeada por inyección en al menos una cavidad de molde de un útil por medio de una boquilla (207) de inyección o para formar un cordón perfilado mediante extrusión a través de al menos una boquilla de útil, caracterizado - por que las fibras de refuerzo se procesan en un dispositivo (100) de formación de guata de fibras conectado a la unidad (140) de alimentación para formar una guata de fibras, y - por que la guata de fibras se suministra a la masa fundida de plástico en una zona (54) de descompresión parcialmente llena y sin presión en el módulo (2) de extrusora.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para la composición directa de materiales compuestos reforzados con fibras para la producción de piezas moldeadas de plástico y dispositivo de composición directa

La invención se refiere a un procedimiento para la composición directa de materiales compuestos reforzados con fibras para la producción de piezas moldeadas y cordones perfilados de plástico con las características indicadas en el preámbulo de la reivindicación 1, y a un dispositivo de composición directa para dicho procedimiento.

Por regla general, para el moldeo por inyección de piezas moldeadas de plástico se utilizan módulos de inyección, que comprenden un husillo de extrusora que gira en un cilindro de extrusora. El diámetro interior del cilindro de extrusora corresponde esencialmente al diámetro exterior del husillo de extrusora. En la parte trasera del cilindro de extrusora está dispuesta una tolva para la alimentación de gránulos de plástico en la que se introducen los gránulos de plástico, que llegan al cilindro de extrusora a través de una abertura. El husillo de extrusora se pone en rotación mediante un accionamiento y, de este modo, transporta los gránulos de plástico hacia adelante. El cilindro de extrusora se calienta desde el exterior mediante bandas calefactoras eléctricas. El plástico es plastificado y homogeneizado por el calentamiento y la geometría del husillo. En el extremo delantero del cilindro de extrusora está dispuesta una boquilla que desemboca en un útil de moldeo. Durante el proceso, la masa de moldeo se transporta a través de una válvula antirretorno situada en el husillo de extrusora hasta la boquilla, y se acumula delante de ésta. En este contexto, el husillo de extrusora se somete a una presión de retención en dirección axial, pudiendo desplazarse el mismo hacia la tolva de alimentación, con lo que se forma una antecámara entre la válvula antirretorno y la boquilla, en la que está acumulada la masa de moldeo para la inyección. La presión de retención actúa contra la masa fundida, de modo que ésta se comprime. El husillo de extrusora retrocede por la presión ejercida por la masa fundida. Durante el proceso de inyección, el husillo de extrusora se mueve en dirección axial hacia la boquilla, la válvula antirretorno se cierra y, de este modo, la masa de plástico se inyecta en el útil a través de la boquilla. Por ejemplo, en el documento DE 202 12 963 U1 se describen dispositivos de moldeo por inyección del tipo anteriormente mencionado.

Para la producción de componentes ligeros se conoce el método consistente en añadir aditivos como material de fibra de vidrio a los gránulos de plástico. Se ha demostrado que, en particular, utilizando material de fibra larga con una longitud de fibra de aproximadamente 10 mm a 15 mm se puede lograr una resistencia a la tracción particularmente alta y al mismo tiempo un peso bajo del componente.

En un material compuesto reforzado con fibras, las tensiones de tracción son absorbidas por fibras de refuerzo adecuadas para reducir la carga del material de matriz en el que están incorporadas las fibras de refuerzo. De este modo se pueden lograr resistencias mecánicas significativamente mayores que con materiales del mismo tipo no reforzados. Las fibras de refuerzo, que generalmente consisten en vidrio o carbono, se mezclan en un fluido, que es el material de matriz termoplástico fundido o al menos uno de diversos componentes de la reacción que se pueden endurecer mediante reacción química.

Para una mejora eficaz de la resistencia mecánica, además de aumentar la longitud de las fibras es necesaria una distribución homogénea de las fibras de refuerzo, y las fibras de refuerzo han de presentar la configuración más larga posible. Deben evitarse tanto las heterogeneidades con contenido insuficiente de fibra como los aglomerados de fibras. Si bien en el caso de las resinas reactivas se pueden disponer haces largos de fibras, tejidos o esteras antes de que se forme la matriz, esto no es posible en el caso de los materiales termoplásticos. Con éstos existen grandes dificultades para incorporar las fibras de refuerzo en la matriz termoplástica, ya que, por un lado, la distribución homogénea solo es posible mediante presión y/o un intenso mezclado y amasado de la masa fundida, lo que por otro lado da como resultado altas fuerzas de cizallamiento, que acortan considerablemente las fibras de refuerzo mezcladas y en caso dado también dañan el material de la matriz. Por lo tanto, existe un conflicto de objetivos clásico entre la homogeneización, por un lado, y la protección del material, por otro lado.

El documento US 20170312954A1 describe una máquina de moldeo por inyección. Además de una alimentación para gránulos de plástico al principio del husillo de plastificación, la unidad de plastificación tiene una alimentación adicional en un área central, donde se mezclan secciones de fibra en la masa fundida de plástico. Sin embargo, allí los tramos de fibra quedan sometidos directamente a la influencia de los filetes del husillo de plastificación, para el que está previsto incluso una inversión temporal del sentido de giro, de modo que las fibras se acortan.

El documento WO 2014048666A1 describe otra máquina de moldeo por inyección para plásticos reforzados con fibras. Está prevista una unidad lateral para producir secciones de fibra y transportarlas directamente al orificio de extrusora de la máquina de moldeo por inyección por medio de un par de árboles de husillo.

En una máquina de moldeo por inyección descrita en el documento WO 2006039781A1, las secciones de fibra se han de agregar sin presión al orificio de extrusora a través de una abertura de alimentación. Un diseño especial del husillo en la zona de entrada junto con un elemento raspador adicional en la carcasa han de mejorar la mezcla de las fibras. En este contexto, las fibras están sometidas a esfuerzos mecánicos y pueden romperse.

En el documento DE 102013212167A1 se describe un dispositivo para introducir fibras en una extrusora. Las fibras cortadas se disponen en una tolva y se trasladan a la desembocadura de la tolva mediante una corriente de aire.

Desde allí, las fibras concentradas se transportan al orificio de una extrusora de husillo doble a través de un tornillo sin fin de transporte. Sin embargo, expresamente se han de utilizar fibras cortas.

El documento DE 10201869A1 describe un dispositivo de alimentación de fibras cortas que se basa en un transporte neumático. En este caso tampoco está previsto un procesamiento de fibras de refuerzo con una mayor longitud de fibra para aumentar la resistencia de los componentes de plástico acabados.

Por lo tanto, el objeto de la invención consiste en indicar un procedimiento para la composición directa de materiales compuestos reforzados con fibras, mediante el cual se produce una masa fundida termoplástica que presenta fibras de refuerzo lo más largas posible finamente dispersas y que se puede procesar en línea en un posterior proceso de moldeo por inyección o extrusión.

Este objeto se logra mediante un procedimiento para la composición directa de materiales compuestos reforzados con fibras con las características indicadas en la reivindicación 1.

Para la invención es esencial el enfoque de no proporcionar las fibras de refuerzo destinadas a ser mezcladas en un material de matriz termoplástico simplemente en un lecho suelto, sino que en su lugar se conforma primero una configuración en forma de filamentos a modo de guata a partir de las mismas.

Las fibras de refuerzo se separan en gran medida mediante el procedimiento según la invención cuando se llevan al procedimiento en forma de un haz, y/o se fieltran entre sí cuando ya han llegado separadas al proceso, de modo que al final adoptan una configuración ahuecada, a modo de guata, que tiene una densidad aparente muy baja. Las fibras tienen una ligera conexión entre sí, de modo que la configuración a modo de guata se conserva durante el procesamiento posterior. Debido a la configuración a modo de guata, las fibras mantienen una distancia entre sí, lo que contrarresta las acumulaciones locales. Por otro lado, la unión entre las mismas no es tan fuerte como para que haya que aplicar grandes fuerzas para dividir copos de guata o separar varios copos entre sí.

Al procedimiento de acuerdo con la invención se le suministran fibras de refuerzo tales como, en particular, fibras de vidrio, preferiblemente en forma de haces. Éstas se acortan a una longitud determinada, ya sea de antemano o en línea al comienzo del procedimiento.

En particular, las fibras de refuerzo se encuentran en secciones cortadas de haces, en forma de, así llamadas, mechas. Las mechas ya se acortan antes del inicio de la formación de guata, de modo que para la realización del procedimiento se utilizan trozos de mecha cortados, denominados Chopped Strands (Hilos de Base Cortados).

Las siguientes propiedades ejemplares son características de la guata de fibras de refuerzo producida según el procedimiento de acuerdo con la invención; éstas se han de considerar en cada caso en comparación con los mechones de fibras suministrados preferiblemente al procedimiento, en particular en forma de los Chopped Strands:

• la densidad aparente se reduce en un factor de 5 a 20;

• la superficie específica de volumen aumenta en un factor de 5 a 50;

• la longitud de la fibra al final del proceso de formación de guata solo se reduce de 0,5 a 1,0 mm en comparación con la longitud de la fibra cuando se introduce en el proceso.

La configuración a modo de guata de las fibras de refuerzo que se puede lograr con la invención también se caracteriza por que las aberturas entre las fibras de refuerzo son tan grandes que no solo pueden penetrar en las mismas fluidos de baja viscosidad como el agua, como se puede ver en la característica del aumento de la superficie específica del volumen. Más bien, también pueden penetrar en las mismas sin presión, en caso dado por acción capilar, fluidos de viscosidad media a alta tales como una masa fundida de plástico termoplástico o una resina de reacción en forma de gel.

La longitud de la fibra cuando se introduce en el proceso de formación de guata se ha de seleccionar desde los siguientes puntos de vista:

• Una longitud de las fibras muy grande de más de 5 milímetros sería ventajosa para la resistencia de un material compuesto reforzado con fibras producido a partir de las mismas. Pero, por otro lado, las fibras de refuerzo, que se ahuecan por medio de los elementos de cuchilla u otros elementos separadores giratorios, deben ser fáciles de ahuecar. Las uniones internas en la guata de fibra resultante tampoco deben volverse demasiado fuertes, de modo que todavía sea posible una retirada parcial de bolas de guata de fibra del depósito intermedio.

• Por el contrario, unas fibras de refuerzo demasiado cortas son difíciles de fieltrar en una estructura a modo de guata y no producen el aumento de resistencia deseado en la fabricación de un material compuesto reforzado con fibras.

Desde estos puntos de vista, una longitud de fibra media de las fibras de refuerzo presentes en forma de guata de 3 milímetros a 5 milímetros ha demostrado ser particularmente adecuada.

De acuerdo con la invención se obtiene una configuración de fibras extremadamente ahuecada. Los mechones de fibras en forma de guata que se producen según la invención tienen la ventaja de ser fluidos y de poder suministrarse de forma continua o discontinua a una masa fundida de plástico.

En el procedimiento según la invención, el material base termoplástico, que está provisto de aditivos tales como, por ejemplo, tintes, pigmentos, etc., se proporciona en forma granular. La mezcla de la guata de fibras de refuerzo en la masa fundida termoplástica conduce a una mezcla de sólidos no fundibles, que son las fibras de refuerzo y en caso dado partículas de pigmento. Esta mezcla se designa aquí como compuesto, a partir del cual al final se obtiene, en caso necesario después de pasar por otras estaciones de mezcla y zonas de procesamiento, el material compuesto termoplástico reforzado con fibras, que está presente en forma fundida. Una inyección directa de la guata de fibra producida de la manera descrita en la masa fundida termoplástica producida en la extrusora permite una composición en línea muy simple y al mismo tiempo eficaz de un plástico termoplástico reforzado con fibras para el procesamiento de moldeo por inyección de plástico, así como para la extrusión de perfiles de plástico.

La masa fundida de plástico homogeneizada provista de las fibras de refuerzo y en caso dado otros aditivos se puede procesar adicionalmente en línea en un proceso conocido de moldeo por inyección de plástico mediante inyección en una cavidad de molde en un útil.

Para ello, la unidad de alimentación del dispositivo de formación de guata de fibra se conecta directamente al lado de una extrusora, en la que el material termoplástico, como por ejemplo poliamida, primero se funde y homogeneiza. Después de la homogeneización, la presión existente en la masa fundida se elimina prácticamente por completo en una zona de descompresión.

La unidad de aplicación desemboca en la extrusora exactamente donde se encuentra la zona de descompresión. La zona de descompresión se crea mediante una sección del husillo de extrusora, cuyo diámetro del núcleo se reduce en comparación con una sección de husillo aguas arriba, con un diámetro de filete de husillo constante. Por lo tanto, con un diámetro de orificio constante en la carcasa de extrusora, existe un aumento significativo del volumen que puede fluir a través de la zona de descompresión. De este modo, por un lado, la masa fundida se puede distender y, por otro lado, los pasos de rosca del husillo en la zona de descompresión solo se llenan parcialmente, de modo que los mechones de fibras en forma de guata se pueden mezclar directamente con la masa fundida de plástico presente en este lugar sin presión o prácticamente sin presión.

Debido a las grandes cavidades y aberturas entre las fibras de refuerzo ya descritas, la masa fundida también puede fluir sin presión al interior de los mechones de fibras en forma de guata. Por lo tanto, de forma ilustrativa, los mechones de fibras tienen una cierta absorbencia, lo que permite una humectación sin problemas por medio del plástico líquido, de modo que en la composición en línea utilizando el procedimiento de formación de guata según la invención se obtiene un plástico reforzado con fibras en el que las longitudes de las fibras son todavía como cuando éstas fueron producidas en el dispositivo de formación de guata de fibras. Al introducir las fibras de refuerzo en la masa fundida de plástico sin presión, se evita el daño en forma de un acortamiento de las fibras. Además se ahorra potencia de accionamiento en la unidad de alimentación. La unidad de alimentación del dispositivo de formación de guata de fibras, que está conectada directamente a la extrusora, se utiliza a modo de husillo de relleno, pero no es necesario un proceso de relleno en el sentido de un empuje mediante aplicación de fuerza.

Por medio de la conexión de la extrusora con unidades de inyección con émbolo de funcionamiento secuencial y discontinuo a través de un control de flujo másico, que no solo se realiza dentro del dispositivo de formación de guata de fibras para producir el producto precursor aditivo, sino que también conecta la formación de guata de fibras en la unidad lateral con la plastificación del plástico de matriz en el módulo de extrusora, se genera un flujo másico expulsado de forma continua. Por lo tanto, la ventaja particular del procedimiento según la invención no solo consiste en que las propiedades mecánicas del componente producido en línea se mejoran significativamente por medio de una mayor longitud de las fibras y una distribución uniforme de las fibras, así como por medio del procesamiento en línea sin dañar las fibras de refuerzo mezcladas, sino también en que el compuesto producido de forma continua se puede producir y reproducir en todo momento con tolerancias estrictas en términos de longitud de las fibras, fracción de masa de las fibras y distribución de las fibras.

El suministro de fibras de vidrio en forma de guata conduce a mejores propiedades mecánicas por energía aportada que las que se pueden lograr con las fibras de vidrio convencionales mediante composición directa. Los materiales de matriz altamente viscosos se pueden procesar sin dispersante o con menos dispersante, las masas fundidas de baja viscosidad producen fibras más largas en el componente y, por lo tanto, mejores propiedades debido a la aportación de energía reducida.

Dado que la guata de fibras de refuerzo se forma en el transcurso de la composición en línea, resulta ventajoso calentar las fibras de refuerzo antes de la formación de guata y/o calentar la guata de fibras de refuerzo producida antes de mezclarla en la matriz. Al suministrar fibras calentadas a la temperatura de fusión, se evita la congelación local de la masa fundida en contacto con la guata de fibras de refuerzo. Esto asegura que el material de la matriz fluya completamente al interior de la guata de fibras de refuerzo y no envuelva la misma en forma de mechones de fibras con bolsas de aire. Para el calentamiento previo se puede utilizar, por ejemplo, una tolva calefactable.

En otra configuración de la invención, el aditivo, en particular un material de fibra de vidrio o un producto de apresto ignífugo, se transporta al cilindro de extrusora con la adición de un gas inerte, preferiblemente nitrógeno. Esto permite un proceso de extrusión con exclusión de oxígeno, con lo que se contrarresta la descomposición de la masa fundida termoplástica, en particular poliamida.

Mediante una zona parcialmente llena inundada con nitrógeno de sobrepresión se crea una atmósfera inerte en el módulo de extrusora para evitar la oxidación de los policondensados. El nitrógeno se suministra mediante convección por sobrepresión, se calienta y, por lo tanto, crea un rodillo convectivo en la zona parcialmente llena. El agua contenida en el policondensado se absorbe y se descarga en forma de vapor, lo que significa que se puede reducir el tiempo de secado previo de los policondensados.

En el caso de estos plásticos de matriz pueden estar previstas una zona de desgasificación y una bomba de vacío delante de la zona de descompresión para deshidratar la masa fundida. Esto también puede reducir el tiempo de secado previo.

Con la invención se puede proporcionar un dispositivo para el moldeo por inyección de piezas moldeadas de plástico compuesto de fibras, que presenta una distribución homogénea de los aditivos añadidos en la masa de plástico mientras que al mismo tiempo protege los aditivos en el proceso, y que está realizado como un husillo doble cuyos husillos están conectados a un engranaje. La desaglomeración del aditivo tiene lugar ya durante el transporte y antes de agregarlo a la masa de plástico, lo que evita procesos de fricción y cizalladura entre el material plástico y el aditivo. Además se ha demostrado que la desaglomeración en seco fuera de la matriz de plástico produce una deshiladura de los aditivos, sin no obstante destruir los mismos.

El aditivo desaglomerado se puede mezclar de forma homogénea con la masa de plástico inmediatamente después de su aplicación. Preferiblemente, los husillos del husillo doble se pueden accionar de forma giratoria en el mismo sentido a través del engranaje. De forma especialmente preferible, el husillo doble presenta una disposición de husillos de engranaje apretado con un espacio de cizalladura estrecho.

En un desarrollo adicional de la invención, los husillos del husillo doble están conectados al engranaje de forma sustituible. Esto permite ajustar el espacio de cizalladura del husillo doble de una manera sencilla con respecto al grado de deshiladura del aditivo.

En una configuración de la invención, el husillo doble está dispuesto en un canal con sección transversal en forma de ocho. Esto da como resultado un movimiento en espiral de la masa de plástico a lo largo de la pared de cilindro en forma de ocho.

En otra configuración de la invención, el canal aloja un inserto sustituible con sección transversal en forma de ocho. Esto permite adaptar fácilmente el canal a los husillos dobles utilizados en cada caso.

En un desarrollo adicional de la invención, los husillos del husillo doble presentan una relación entre la longitud de husillo y el diámetro de husillo de 25 a 30. De este modo se logra un alto grado de desaglomeración.

En una configuración de la invención, el dispositivo de alimentación está conectado al cilindro de extrusora de manera estanca al gas en el área de la zona de descompresión. De este modo se evita una aportación de oxígeno a la masa de plástico. En particular en el caso de la extrusión de poliamida, una aportación de oxígeno conduce a la descomposición del material de plástico, lo que da como resultado una pérdida de calidad.

En un desarrollo adicional de la invención, el dispositivo de alimentación está provisto de una entrada de gas inerte, que está situada preferiblemente cerca de la desembocadura del dispositivo de alimentación en el cilindro de extrusora. Esto permite un proceso de extrusión con exclusión de oxígeno, con lo que se contrarresta aún más la descomposición del material de plástico.

En una configuración de la invención está dispuesto al menos un dispositivo dosificador, que está conectado al dispositivo de alimentación de forma estanca al gas. De este modo se contrarresta aún más la aportación de oxígeno al proceso de extrusión.

En otra configuración de la invención, el dispositivo de alimentación presenta un cilindro calefactable en el que están dispuestos los husillos del transportador configurado como husillo doble (husillo de transporte doble). Esto permite regular la temperatura del aditivo antes de introducirlo en la matriz de plástico.

Preferiblemente, el dispositivo de alimentación forma parte de una unidad lateral que está dispuesta en posición perpendicular al cilindro de extrusora. En otra configuración de la invención, el husillo de extrusora está configurado como un husillo de seis zonas, cuya área de plastificación presenta la geometría de un husillo de barrera o un husillo de tres zonas convencional, siendo la relación entre el paso de rosca y el diámetro en el caso del husillo de tres zonas convencional preferiblemente igual a 1.

La configuración del área de plastificación a modo de un husillo de barrera da como resultado una tasa de fusión elevada por velocidad de rotación. Esto permite minimizar la longitud del husillo de extrusora, acortando así el proceso de extrusión. La poliamida en particular, que requiere mucho calor para fundirse, no debe calentarse durante demasiado tiempo, ya que esto daría lugar a una pérdida de calidad.

En la reivindicación 8 se especifica un dispositivo de formación de guata de fibras adecuado para llevar a cabo el procedimiento.

Un "elemento de tolva" en el sentido de la presente invención es cualquier recipiente de alimentación que presente al menos una abertura en la parte inferior y esté diseñado en lo que respecta a su forma de tal modo que las fibras de refuerzo introducidas en él puedan deslizarse o caer dentro de dicha abertura. Además de las formas de tolva cónicas con una sección transversal redonda, también se pueden concebir formas piramidales o cuneiformes.

De acuerdo con la invención, un "elemento de cuchilla" es un elemento giratorio que presenta elementos planos que sobresalen radialmente de un árbol de accionamiento. Estos elementos solo necesitan cuchillas afiladas si se ha de llevar a cabo un acortamiento de las fibras cuando las fibras de refuerzo pasan del elemento de tolva a la unidad de molino. Si las fibras de refuerzo añadidas o los haces de las mismas ya han sido previamente cortados, el objetivo principal del elemento de cuchilla es la separación, para lo que no se requieren forzosamente hojas de cuchilla afiladas.

La corriente de aire prevista según una forma de realización ventajosa ejerce una fuerza sobre la guata de fibras presente en el depósito intermedio y permite su extracción completa del depósito intermedio. En particular, la corriente de aire permite dividir el mechón de fibras a modo de guata en porciones parciales. La compuerta de cierre, que cierra el depósito intermedio hacia abajo, solo necesita abrirse parcialmente para sacar del depósito intermedio una parte de la guata de fibras por medio de la corriente de aire. Otra parte permanece en el depósito intermedio para que todas las fibras de refuerzo o mechones de fibras recién suministrados desde la unidad de molino se puedan acoplar directamente a la misma. Por lo tanto, el proceso de formación guata y de fieltro, una vez iniciado, puede seguir de forma continua y no es necesario esperar a que haya una nueva formación de guata en el depósito intermedio después de la extracción.

Resulta especialmente ventajoso que por debajo de una abertura de descarga del depósito intermedio esté dispuesto un canal de descarga, a través del cual una corriente de aire de aspiración actúa sobre la abertura de descarga del depósito intermedio.

La guata de fibras se puede descargar de la unidad de alimentación a través de un émbolo de relleno si está previsto un almacenamiento intermedio y/o embalaje.

Para un procesamiento adicional continuo resulta ventajoso prever una unidad de alimentación con al menos un árbol de husillo, en particular una unidad de alimentación con un par de árboles de husillo de relleno que giran en el mismo sentido. De este modo, los mechones de fibras producidos se alargan y la producción se homogeneiza.

Preferiblemente está previsto al menos un elemento de agitación que gira dentro del depósito intermedio. El elemento de agitación distribuye las fibras de refuerzo en la ranura de entrada entre los árboles del husillo de relleno que giran en el mismo sentido y, por lo tanto, éstas entran mejor. Además, después de una producción inicial de la guata, mediante una aportación de cizalladura significativamente reducida en comparación con la cuchilla, por ejemplo mediante un elemento de agitación adicional, se puede conseguir una formación de guata más extensa con las fibras.

El dispositivo según la invención también tiene la ventaja de que los procesos parciales continuos y discontinuos se pueden coordinar entre sí de tal modo que es posible una descarga continua de mechones de fibras. El proceso parcial discontinuo, que incluye la separación y acumulación de una cantidad suficiente de fibras de refuerzo en el depósito intermedio, se acopla con la descarga a través de la corredera de cierre controlada por motor para que sea posible un suministro continuo de mechones de fibras a modo de guata individuales. En particular, la velocidad de rotación de la cuchilla de corte y la velocidad de rotación de los árboles de husillo de relleno, así como la frecuencia de carrera del émbolo de relleno, se regulan en función de la pérdida de masa de fibras de refuerzo suministradas medida en la tolva. Para ello se miden gravimétricamente el flujo másico de las fibras introducidas inicialmente y las fibras a modo de guata transportadas por el árbol del husillo. En este contexto se utiliza, por ejemplo, la tecnología convencional "Lossin-weight' ("pérdida de peso"). El acoplamiento de estos dos flujos másicos a través del almacenamiento intermedio es particularmente ventajoso para el proceso global. Su nivel de llenado está determinado por la amplitud y frecuencia de apertura. El nivel de llenado se puede mantener constante con la ayuda de sistemas ópticos o con la ayuda de una tercera balanza ajustando correspondientemente la amplitud y la frecuencia de apertura durante la calibración.

En las reivindicaciones subordinadas restantes se especifican otros desarrollos y perfeccionamientos de la invención. En los dibujos está representado un ejemplo de realización que se describe en detalle a continuación. Se muestran:

Figura 1 una instalación de moldeo por inyección para el moldeo por inyección de piezas moldeadas de plástico compuesto de fibras en una vista desde arriba;

Figura 2 la instalación de moldeo por inyección de la Figura 1 en una vista lateral;

Figura 3 una vista esquemática en sección de un dispositivo de composición directa;

Figura 4 una representación esquemática del husillo de extrusora del dispositivo de composición directa;

Figura 5 una representación esquemática de un dispositivo de alimentación en una vista frontal;

Figura 6 un dispositivo de formación de guata de fibras en sección;

Figura 7 un detalle ampliado de la Figura 6;

Figura 8 los flujos másicos en el dispositivo de formación guata de fibras en una vista esquemática y

Figura 9 una curva de presión en el módulo de la extrusora, trazada sobre la longitud del husillo de extrusora.

La figura 1 muestra una instalación 200 de moldeo por inyección completa. En ella está integrado un dispositivo 201 de composición directa; éste consiste esencialmente en un módulo 2 de extrusora que está provisto de una unidad lateral 3 que comprende un dispositivo 140 de alimentación y un dispositivo 100 de formación de guata de fibras.

El módulo 2 de extrusora comprende un cilindro 20 de extrusión en el que está dispuesto un husillo de extrusora de forma giratoria a través de un accionamiento 23. El cilindro 20 de extrusión está provisto de bandas 21 de calentamiento circunferenciales en el exterior, cuya potencia de calentamiento se incrementa aún más mediante bobinas de calentamiento integradas en la camisa del cilindro 20 de extrusión. En el extremo del cilindro 2 de extrusión está dispuesta una tolva 22 de alimentación, que desemboca en el espacio de extrusión del cilindro 20 de extrusión y que se utiliza para suministrar gránulos de plástico plastificables.

En la unidad lateral 3 está dispuesto un dispositivo 100 de formación de guata de fibras para producir una configuración particularmente ahuecada de las fibras de refuerzo para un suministro posterior dosificado. En la unidad lateral 3 también se pueden disponer dispositivos dosificadores adicionales para otros aditivos, por ejemplo para el suministro de productos de apresto ignífugo.

Además del dispositivo 201 de composición directa, la instalación 200 de moldeo por inyección comprende dos unidades 203, 204 de inyección con émbolo, que se han de conectar alternativamente a un útil de moldeo a través de una boquilla 207 de inyección. La masa fundida preparada en el dispositivo 201 de composición directa se puede suministrar a la boquilla 207 alternativamente a través de una de las dos unidades 203, 204 de inyección con émbolo. Para ello están previstas varias válvulas 205, 206, 207 de cierre y conmutación, que permiten las siguientes funciones:

• conexión alterna de las unidades 203, 204 de inyección con émbolo con la boquilla 207;

• cierre de la conexión de las unidades 203, 204 de inyección con émbolo, que realizan la inyección en cada caso, con el dispositivo 201 de composición directa; y

• conexión simultánea de la otra unidad 203, 204 de inyección con émbolo respectiva con el dispositivo 201 de composición directa con el fin de recibir el compuesto preparado acabado.

La vista lateral de la instalación 200 de moldeo por inyección de la Figura 2 muestra la posición del dispositivo 201 de composición directa en el área superior y las unidades 203, 204 de inyección con émbolo dispuestas debajo.

Como muestra la representación esquemática del módulo 2 de extrusora en la Figura 3, éste está diseñado como una extrusora de un solo husillo y comprende el cilindro 20 de extrusión en el que está dispuesto el husillo 5 de extrusora accionado de forma giratoria. La primera sección entre la tolva 22 y la unidad lateral 3 se utiliza para introducir gránulos de plástico, plastificar los mismos bajo la acción de presión, cizalladura y temperatura, y homogeneizarlos mediante aumento de presión hasta justo delante de la desembocadura de la unidad lateral 3. Inmediatamente delante de una confluencia 4 de la unidad lateral 2 está previsto un diámetro de núcleo reducido de forma discontinua o una profundidad de rosca aumentada de forma discontinua en el árbol de husillo de extrusora, de modo que allí se forma una zona 54 de descompresión.

En la Figura 4 está representado el husillo 5 de extrusora aislado. En el ejemplo de realización, éste tiene una longitud de 30 a 36 veces su diámetro, es decir de 30D a 36D. En el ejemplo de realización mostrado, la geometría de husillo del husillo 5 de extrusora presenta un total de seis zonas, teniendo la primera sección de husillo una zona 51 de alimentación, una zona 52 de compresión y una zona 53 de dosificación, de forma correspondiente a la geometría de husillo de un husillo convencional de tres zonas. A esto le sigue la segunda sección de husillo con una zona 54 de descompresión de diámetro reducido con una zona 55 de dosificación posterior, seguida de una zona 56 de homogeneización sin bobina.

En el ejemplo de realización, el husillo 5 de extrusora está configurado como husillo de barrera, estando insertado un filete de barrera adicional en el área de la zona 52 de compresión, que separa el sólido de la masa fundida. El filete de barrera evita que las partículas de plástico no fundidas salgan de la zona 52 de compresión, lo que asegura una masa fundida de plástico bien desbloqueada.

Los primeros dos tercios del husillo 5 de extrusora con una longitud de 20D a 24D se utilizan para plastificar los gránulos de plástico. El tercio delantero del husillo con las zonas 55 y 56 sirve para recibir los aditivos y para homogeneizarlos y comprimirlos. La compresión llevada a cabo en esta área es necesaria para poder evitar cualquier resistencia de útil de un proceso conectado, por ejemplo en el moldeo por inyección de plástico aguas abajo. La homogeneización es necesaria para producir una masa fundida de calidad alta y constante.

Alternativamente, el husillo 5 de extrusora también puede estar configurado en el área de las tres primeras zonas a modo de un husillo convencional de tres zonas con una relación entre el paso de rosca y el diámetro de 1 para un efecto de transporte óptimo.

En la transición de la primera sección de husillo a la segunda sección de husillo hay una parte 57 de cizalladura. La parte 57 de cizalladura sirve para la desaglomeración de los últimos residuos sólidos. La profundidad de husillo aumenta significativamente a continuación de la parte 57 de cizalladura, para formar la zona 54 de descompresión y conseguir un llenado parcial de los pasos de rosca del husillo en la misma.

La Figura 5 muestra la unidad lateral 3 desde el lado de la desembocadura en la extrusora. Comprende una parte 147 de brida con la que está fijada al cilindro de extrusora de forma estanca al gas en el área de la zona de descompresión. La parte 147 de brida tiene una escotadura con la misma forma y tamaño que un canal de alimentación situado detrás de la misma. Éste está configurado como un canal de husillo doble con una sección transversal en forma de ocho para dos árboles 142 de husillo. En el ejemplo de realización, la carcasa de la unidad lateral 3 está realizada de forma calefactable.

En el área de la desembocadura del dispositivo 2 de alimentación en el cilindro de extrusora está dispuesta una entrada de gas inerte en el cilindro 31 de alimentación, a la que se puede conectar una fuente de gas inerte, en particular una fuente de nitrógeno. La parte 147 de brida está sellada de forma hermética al gas con respecto al cilindro 20 de extrusora por medio de una junta cerámica.

Para adaptar el canal de husillo doble a la disposición de transportador de husillo doble que ha de ser utilizada se emplea un inserto 148 sustituible con una sección transversal en forma de ocho, como se muestra en la Figura 5. Mediante el uso de diferentes insertos 148 sustituibles se pueden realizar diferentes distancias entre los ejes de los árboles 142 de husillo. En el ejemplo de realización, los dos árboles 142 de husillo de una disposición de transportador de husillo doble de engranaje apretado están introducidos en el inserto 34 con un espacio de cizalladura estrecho. Debido a la disposición sustituible de la disposición de transportador de husillo doble, también es posible el uso opcional de una geometría de husillo tangente en lugar de una geometría de husillo de engranaje apretado.

Los árboles 142 de husillo son guiados a través de la parte 147 de brida y desembocan en una abertura de entrada prevista para este propósito en el cilindro de extrusora. En el ejemplo de realización, los árboles 142 de husillo de la disposición de transportador de husillo doble de la unidad 140 de alimentación presentan una relación entre la longitud de husillo y el diámetro de husillo de 27.

En el ejemplo de realización, en la parte delantera de la unidad de alimentación está dispuesto un sensor de presión no representado, que está conectado a un control del módulo 2 de extrusora. El sensor de presión se usa para activar una parada de emergencia si el cilindro 20 de extrusora se inunda en caso de una contrapresión demasiado alta. El calentamiento del cilindro de alimentación de la unidad lateral 3 evita que la disposición de husillo doble se atasque debido a la solidificación de la masa fundida que entra desde la extrusora de un solo husillo.

Para contrarrestar el posible reflujo de masa fundida de plástico en el canal de alimentación en la unidad lateral 3, el dispositivo 201 de composición directa también incluye sensores de presión en el cilindro de extrusora para medir la presión de la masa fundida, en particular desde el comienzo de la zona parcialmente llena hasta la punta del husillo, en concreto en al menos dos, preferiblemente en cuatro lugares en ésta área longitudinal. La curva de presión resultante de ello está representada de forma ejemplar en la Figura 9 sobre la sección de longitud respectiva del husillo de extrusora, en concreto como una línea continua, siendo la dirección del flujo de derecha a izquierda. Delante de la abertura 4 de alimentación en el cilindro extrusor 20 hay una presión máxima. Debido a la geometría del husillo, la presión cae completamente hacia la abertura 4 de alimentación, es decir, hasta la presión ambiental.

La curva de presión esperable sin más intervención se muestra en la Figura 9 como una línea continua. Se puede ver que, en el caso ideal mostrado, el área de la abertura 4 de alimentación no tiene presión. Sin embargo, en el caso de fluctuaciones eventuales del proceso no se puede descartar que el nivel de presión aumente brevemente de modo que la masa fundida penetre inevitablemente en el dispositivo de alimentación de la unidad lateral 3.

Por esta razón se llevan a cabo mediciones de presión de forma continua en cuatro secciones parciales I a IV. Por medio del dispositivo de control del dispositivo de composición directa se calcula un gradiente de presión y se extrapola hasta la abertura 4 de alimentación, tal como se indica mediante la línea de flecha de puntos y rayas. Si el sistema pronostica una presión superior a 1 bar en la abertura 4 de alimentación, la contrapresión en una punta 58 de husillo se reduce automáticamente a través de otra apertura de una boquilla de cierre de perno para evitar que el sistema se inunde.

El dispositivo dosificador realizado de forma gravimétrica conectado al dispositivo de formación de guata de fibras en la unidad lateral 3 o integrado en el mismo puede funcionar independientemente de la contrapresión. Dado que el módulo 2 de extrusora realizado como extrusora de un solo husillo solo funciona en función de la velocidad y la temperatura debido a la zona 54 de descompresión parcialmente llena, se puede establecer una receta para un rendimiento determinado de la extrusora de un solo husillo independientemente de la contrapresión.

El procedimiento es el siguiente:

Para la composición directa o en línea de termoplásticos, en particular poliamida, cargados de aditivos, los gránulos de plástico termoplásticos se introducen en el cilindro 20 de extrusora a través de la tolva 22 de alimentación y se transportan a través del husillo 5 de extrusora que se acciona en rotación en la dirección del dispositivo 140 de alimentación en la unidad lateral 3. En el área de la zona 51 de alimentación y la zona 52 de compresión del husillo 5 de extrusora, los gránulos de plástico se funden y alcanzan la zona 53 de dosificación, donde las últimas fracciones sólidas de plástico se desaglomeran y plastifican mediante la parte 57 de cizalladura. La masa fundida de plástico llega después a la zona 54 de descompresión, una zona parcialmente llena en la que tiene lugar una alimentación de aditivo en forma de fibras de refuerzo a modo de guata a través de la abertura 4 de alimentación de la unidad lateral 3.

El aditivo se introduce a través del dispositivo de formación de guata de fibras en el canal 33 de husillo doble del cilindro 31 de alimentación del dispositivo 3 de alimentación, donde es transportado al cilindro 11 de extrusora con un espacio de cizalladura estrecho por los dos husillos 35 de la disposición de transporte de husillo doble de engranaje apretado.

Durante el transporte, el aditivo se desaglomera suavemente mediante los husillos 35 accionados en el mismo sentido antes de que llegue a la masa fundida de plástico en la zona 54 de descompresión parcialmente llena. Para evitar la oxidación, en el canal 33 de husillo doble y, por lo tanto, en la zona parcialmente llena del módulo 1 de extrusora se introduce durante todo el proceso nitrógeno a una presión máxima de 3 bar a 5 bar a través de la entrada 38 de gas inerte para una gasificación por sobrepresión.

A continuación, la masa fundida de plástico con los aditivos incorporados se transporta a través de la zona 55 de dosificación y se homogeneiza en la zona 56 de homogeneización. Para una homogeneización suave, en el husillo 5 de extrusora pueden estar dispuestos elementos de mezcla romboidales de corte bajo o elementos de mezcla especiales. Como elementos de mezcla especiales entran en consideración elementos de mezcla decrecientes con interrupciones de nervio. Resulta conveniente utilizar de ocho a diez interrupciones por revolución con una medida en radianes resultante de Pi como área proyectada.

La figura 6 muestra, en sección, la estructura de la unidad lateral 3 con el dispositivo 100 de formación de guata de fibras, que se utiliza para preparar las fibras antes de que se mezclen en la masa fundida de plástico termoplástico. El dispositivo 100 de formación de guata de fibra consiste esencialmente en:

• una tolva 110 que se estrecha hacia una abertura 11 de tolva situada en la parte inferior;

• una unidad 120 de molino;

• una unidad 130 de almacenamiento intermedio; y

• la unidad 140 de alimentación.

La unidad 120 de molino está situada directamente debajo de la abertura 111 de la tolva. Tiene una carcasa en la que está formada una ranura anular 121. En su centro está previsto un cojinete 124 para un árbol 123 de accionamiento. Directamente debajo de la ranura anular 121 hay un elemento 122 de cuchilla que gira en un espacio 126 de formación de guata y que está accionada a través del árbol 123 de accionamiento.

Por debajo de la unidad 120 de molino está prevista una unidad 130 de almacenamiento intermedio con un depósito intermedio 132, que en el ejemplo de realización ilustrado está configurada como un espacio cilíndrico que tiene aproximadamente el mismo diámetro que la abertura 11 de tolva y el espacio 126 de formación de guata de la unidad 120 de molino situados encima. El espacio 126 de formación de guata se puede cerrar en la parte inferior mediante un elemento 131 de corredera de cierre con respecto al depósito intermedio 132 situado debajo. El elemento 131 de corredera de cierre se puede mover a través de otro motor de regulación, no representado aquí. Los mechones de fibras se pueden descargar desde el espacio 126 de formación de guata hacia abajo al depósito intermedio 132 a través del elemento 131 de corredera de cierre abierto, antes de que el espacio 126 de formación de guata se vuelva a cerrar hacia abajo para producir de nuevo guata de fibras en el mismo.

En el depósito intermedio 132 está dispuesto un elemento agitador 133. Éste sirve esencialmente para distribuir la cantidad de guata de fibras presente en el depósito intermedio 132 uniformemente sobre la sección transversal de una abertura 144 de alimentación de la unidad 140 de alimentación y para continuar formando guata de forma suave. El elemento agitador 133 también es accionado por el árbol 123 de accionamiento, estando previsto un engranaje 134 en medio para desacoplar la velocidad de rotación.

En el ejemplo de realización representado, la unidad 140 de alimentación está formada como un par de husillos dobles con dos árboles 142 de husillo, que son accionados en el mismo sentido a través de una unidad 143 de motor y engranaje. Los árboles 142 de husillo dispuestos en el canal 141 de descarga llenan esencialmente la sección transversal del canal 141 de descarga sin, sin embargo, entrar en contacto con la pared. El espacio de aire entre los bordes exteriores de los filetes de husillo de los árboles 142 de husillo y la pared interior del canal 141 de descarga debería ser de al menos 0,05 milímetros.

La forma de realización preferida del dispositivo 100 de formación de guata de fibras, que está representada en la Figura 6, también prevé una unidad 146 de aspiración que está conectada al canal 141 de descarga a través de una abertura 145 de ventilación. La abertura 145 de ventilación está situada por debajo de la abertura 144 de alimentación, de modo que se puede generar una corriente de aire de aspiración a través de la unidad 146 de aspiración, que actúa sobre el depósito intermedio 132, en el que está dispuesto el elemento agitador 133. Mientras la corredera 131 de cierre está abierta, la corriente de aire también actúa directamente sobre el contenido del espacio 126 de formación de guata.

La función del dispositivo 100 de formación de guata de fibras según la invención se explica con referencia al detalle ampliado en la figura 7.

En la tolva 110 se colocan en forma de haz fibras de refuerzo secas, como por ejemplo fibras de vidrio. Éstas se deslizan hacia abajo en la abertura 11 de tolva y desde allí en la ranura anular 121 ahusada de la unidad 120 de molino. La distribución de las fibras de refuerzo sobre la ranura anular tiene lugar ya en la parte superior por medio del árbol 123 de accionamiento giratorio, que se extiende a través del centro de la tolva 110. Al entrar en la unidad 120 de molino, su abertura 125 de tolva en el exterior y una forma cónica de una unidad 124 de cojinete para el árbol 123 de accionamiento en el centro aseguran que las fibras de refuerzo lleguen a la ranura anular 121 de manera dirigida y aislada. Los mechones de fibras introducidos en la tolva 110 se mueven únicamente a causa de su masa, es decir, sin fuerzas de reacción externas, hacia la unidad 120 de molino y allí se introducen en la ranura en unión forzada. La variación de la ranura entre la unidad 120 de molino y la pared del cilindro permite la adaptación a diferentes diámetros de fibra.

El elemento 122 de cuchilla gira por debajo de la ranura anular 121. Los extremos de las fibras que sobresalen de la ranura anular 121 son agarrados por el elemento 122 de cuchilla y caen en el espacio 126 de formación de guata situado debajo. Ya debido a la rotación del elemento 122 de cuchilla y la corriente de aire generada por éste se producen remolinos de las fibras de refuerzo, que se apoyan una en otra y forman una estructura a modo de filamentos o en forma de guata de fibras de refuerzo.

La corredera 131 de cierre, que forma el fondo del depósito intermedio 132, permanece cerrada durante un cierto período de tiempo, durante el cual se hace posible la separación del haz, así como la acumulación y fieltrado de fibras de refuerzo separadas, lo que da como resultado la formación de la guata de fibras de refuerzo. Una vez transcurrido el período de tiempo preestablecido, la corredera 131 de cierre se abre, aunque preferiblemente no se abre por completo y no libera toda la sección transversal del depósito intermedio 132 hacia abajo, sino solo desde aproximadamente el 30% hasta el 50% de la superficie de sección transversal por carrera. De este modo se posibilita que caigan partes de los mechones de fibras producidos, pero al mismo tiempo que queden partes retenidas en el espacio 126 de formación de guata, de manera que el proceso de formación de guata pueda continuar.

Para que parte de la guata de fibras producida se pueda transferir desde el depósito intermedio a la unidad 140 de alimentación, debe ser retirada. Las uniones de las fibras de refuerzo individuales entre sí no son particularmente fuertes en cada caso, pero el resultado general es que la fuerza por peso por sí sola es insuficiente para retirarlas del depósito intermedio 132. Para ello se utiliza la corriente de aire de aspiración, que actúa desde la unidad 146 de soplador a través de las aberturas 145 y 144 situadas una encima de la otra en la carcasa de la unidad 140 de alimentación directamente hasta la corredera 131 de cierre.

El elemento agitador 133 dispuesto debajo de la corredera 131 de cierre tiene el efecto, además de la corriente de aire, de que los mechones de fibras que salen de la corredera 131 de cierre semiabierta son transportados directamente hacia un lado. No obstante, la tarea esencial del elemento agitador 133 consiste en distribuir uniformemente los mechones de fibras en la abertura 144 de alimentación y de este modo forzarlos a ser introducidos en la ranura entre los dos árboles 142 de husillo. A continuación, los mechones de fibra introducidos son transportados hacia la izquierda a través de los árboles 142 de husillo y se llevan a otro dispositivo para un procesamiento adicional directo o para el envasado.

La Figura 13 muestra los tres flujos másicos mu, m2, m3 controlables por separado en el dispositivo 100 de formación de guata de fibras.

Un flujo másico mu de entrada está influido por la velocidad de rotación del árbol 123 de accionamiento en la unidad 120 de molino, por lo que al mismo tiempo también se determina la velocidad de rotación de los elementos 122 de cuchilla en el espacio 126 de formación de guata. El flujo másico mu de entrada se puede determinar gravimétricamente, por ejemplo mediante células de pesaje en el elemento 110 de tolva o en la transición entre las unidades 110, 120 y 130 del dispositivo 100 de formación de guata de fibras y la unidad 140 de alimentación.

Con una geometría dada de los árboles 142 de husillo, un flujo másico m3 de salida está determinado únicamente por su velocidad de rotación. Puede medirse mediante un dispositivo gravimétrico conectado aguas abajo del dispositivo 100 de formación de guata de fibras, tal como una tolva de dosificación adicional.

El flujo másico mi de entrada y el flujo másico m3 de salida han de ser sincronizados. De este modo se evita el vaciado y la obstrucción del espacio 126 de formación de guata.

Dado que está previsto un espacio intermedio 132 que se puede cerrar por medio de la corredera 131 de cierre, es posible controlar un flujo másico m2 intermedio, en concreto mediante la apertura y el cierre periódicos de la corredera 131 de cierre. El flujo másico m2 intermedio resulta en función de la frecuencia de carrera y la amplitud de carrera de la corredera 131 de cierre en la abertura de descarga. Estos parámetros se pueden regular dentro de ciertos límites de tiempo ya solo mediante la dependencia de un grado de llenado observado localmente en la cámara de formación de guata, debiendo estar sometida la misma a una sincronización con el flujo másico mu de entrada y/o el flujo másico m3 de salida.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la composición directa de materiales compuestos reforzados con fibras para la producción de piezas moldeadas o cordones perfilados de plástico, que comprende al menos las siguientes etapas:

- fundir y plastificar plástico en un módulo (2) de extrusora que comprende un cilindro (20) de extrusora y un husillo (5) de extrusora que gira dentro del mismo para la producción de una masa fundida de plástico; - suministrar fibras de refuerzo a una abertura (4) de alimentación en el cilindro (20) de extrusora por medio de una unidad (140) de alimentación;

- mezclar la masa fundida de plástico y las fibras de refuerzo para formar un compuesto;

- procesar adicionalmente la masa fundida de plástico mezclada con las fibras de refuerzo para formar una pieza moldeada por inyección en al menos una cavidad de molde de un útil por medio de una boquilla (207) de inyección o para formar un cordón perfilado mediante extrusión a través de al menos una boquilla de útil, caracterizado

- por que las fibras de refuerzo se procesan en un dispositivo (100) de formación de guata de fibras conectado a la unidad (140) de alimentación para formar una guata de fibras, y

- por que la guata de fibras se suministra a la masa fundida de plástico en una zona (54) de descompresión parcialmente llena y sin presión en el módulo (2) de extrusora.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la guata de fibras se produce mediante el método consistente en:

a) dispensar una cantidad de fibras de refuerzo sueltas y/o secciones de mecha cortadas de fibras de refuerzo en una tolva (110) que tiene una abertura (111) de tolva en su parte inferior;

b) formar una guata de fibras de refuerzo mediante:

- separación de las fibras de refuerzo sueltas y/o las secciones de mecha que salen de la abertura (111) de tolva;

- y/o unión de fibras de refuerzo

mediante formación de remolinos por medio de un elemento (122) de cuchilla y/o un elemento de formación de remolinos giratorio que gira por debajo de la abertura (110) de tolva en una cámara (126) de formación de guata.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por las siguientes etapas adicionales, que consisten en:

c) transferir periódicamente la guata de fibras de refuerzo desde la cámara (126) de formación de guata a un depósito intermedio (132) mediante apertura periódica de una corredera (131) de cierre dispuesta entre los mismos; y

d) descargar la guata de fibras de refuerzo del depósito intermedio (132) mediante una corriente de aire.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que por debajo de una abertura de descarga del depósito intermedio (132) está dispuesto un canal (141) de descarga a través del cual una corriente de aire actúa sobre la abertura de descarga del depósito intermedio (132).

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que la guata de fibras de refuerzo se descarga a través de un par de árboles (142) de husillo de relleno que giran en el mismo sentido y que están dispuestos en el canal (141) de descarga, siendo transportada la guata de fibras de refuerzo a una ranura de entrada entre los árboles (142) de husillo de relleno por medio de la corriente de aire.

6. Procedimiento según la reivindicación 4 o 5, caracterizado por que la guata de fibras de refuerzo se distribuye sobre el espacio de entrada de los árboles (142) de husillo de relleno por medio de un elemento agitador (133) que gira dentro del depósito intermedio (132).

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que

- la velocidad de rotación del elemento (122) de cuchilla,

- la frecuencia de carrera de la corredera (131) de cierre y/o la sección transversal de apertura, que es variable a lo largo de la carrera, y

- la velocidad de rotación de los árboles (142) de husillo de relleno o la carrera y la frecuencia de carrera del émbolo de relleno

se controlan de tal modo que un flujo másico m i de entrada en la tolva (110) corresponde a un flujo másico rh3 de salida al final del canal (141) de descarga.

8. Dispositivo (201) de composición directa para la producción de piezas moldeadas o cordones perfilados de plástico a partir de materiales compuestos reforzados con fibras, con un dispositivo de plastificación que presenta un cilindro (20) de extrusión y un husillo (5) de extrusora que está dispuesto dentro de éste de forma giratoria alrededor de un árbol longitudinal, y con un dispositivo (140) de alimentación de material de fibra que desemboca en el cilindro (20) de extrusión;

en donde en el husillo (5) de extrusora, en el área del dispositivo (140) de alimentación para el material en fibras, que desemboca en el cilindro (20) de extrusión, está configurada una zona (54) de descompresión;

caracterizado por que la unidad (140) de alimentación comprende un dispositivo (100) de formación de guata de fibras con al menos:

- una tolva (110) que tiene una abertura (111) de tolva en la parte inferior, y

- una unidad (120) de molino con al menos un elemento (122) de cuchilla que gira por debajo de la abertura (111) de tolva y/o un elemento de formación de remolinos.

9. Dispositivo (201) de composición directa según la reivindicación 8, caracterizado por que por debajo del elemento (122) de cuchilla está previsto un depósito intermedio (132), bajo el cual está dispuesta una corredera (131) de cierre movible por motor, y por que está previsto al menos un soplador (46) de aire con una línea de presión y/o una línea de aspiración que actúa sobre el depósito intermedio (32).

10. Dispositivo (201) de composición directa según la reivindicación 9, caracterizado por que entre una abertura de descarga del depósito intermedio (132) y la abertura (144) de alimentación en el canal (141) de descarga está dispuesto un elemento agitador (133) giratorio.

11. Dispositivo (201) de composición directa según la reivindicación 10, caracterizado por que el elemento (122) de cuchilla y/o elemento de formación de remolinos así como el elemento agitador se accionan a través de un árbol (123) de accionamiento común y están desacoplados entre sí en términos de velocidad de rotación mediante un engranaje (134) dispuesto entre los mismos.

12. Dispositivo (201) de composición directa según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado por que en la abertura (111) de tolva y/o en la unidad (120) de molino está configurada una ranura anular (121) que se estrecha en la dirección de caída, en cuyo centro está dispuesto un elemento (124) de cojinete para un árbol (123) de accionamiento conectado al elemento (122) de cuchilla y/o al elemento de formación de remolinos.

13. Dispositivo (201) de composición directa según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizada:

- por que por debajo de una abertura de descarga del depósito intermedio (132) está dispuesto un canal (141) de descarga que está orientado transversalmente con respecto a la dirección de caída de la guata de fibras de refuerzo y que tiene una abertura (144) de salida; y

- por que en el lado del canal (141) de descarga situado en el lado opuesto a la abertura (144) de salida del depósito intermedio (132) está dispuesta una abertura (145) de aspiración del soplador (146) de aire.

14. Dispositivo (201) de composición directa según una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado por un dispositivo de inyección con al menos dos unidades (203, 204) de inyección con émbolo cuyos cilindros de émbolo están conectados al dispositivo de plastificación mediante un dispositivo (208) de cambio para la carga alterna con masa de plástico plastificada, en donde las al menos dos unidades (203, 204) de inyección con émbolo están conectadas a una boquilla (207) de inyección a través de una línea de descarga común, y en donde en las conexiones entre las unidades (203, 204) de inyección con émbolo y la línea de descarga común está dispuesta en cada caso una válvula (205, 206) de cierre.

15. Dispositivo (201) de composición directa según una de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado por que el dispositivo (208) de cambio está conectado a la unidad (2) de extrusora a través de una línea de alimentación y a las unidades (203, 204) de inyección con émbolo a través de una línea de descarga en cada caso, en donde en la línea de entrada y en las líneas de salida está dispuesta en cada caso una válvula (205, 206), y por que las válvulas del dispositivo (208) de cambio y las válvulas (205, 206) de cierre de las unidades (203, 204) de inyección con émbolo están conectadas a un controlador, que está configurado de tal modo que por medio del accionamiento alternativo de las válvulas (205, 206, 208) se produce un flujo volumétrico continuo de la masa de plástico a través de la línea de alimentación.