SUMINISTRO CONTROLADO DE MATERIAL DE POLIMERO EN UN PROCESO DE MOLDEO POR INYECCION SECUENCIAL
Campo de la Invención La presente invención se refiere a controlar uno o más de un volumen o flujo de un primer disparo de material de polímero suministrado a un molde en un proceso de moldeo por inyección secuencial. En una modalidad particular, la invención se refiere a controlar la inyección simultánea de un primer disparo de material de polímero a una pluralidad de cavidades en un proceso secuencial . Antecedentes de la Invención Son bien conocidos los procesos de moldeo de inyección para realizar disparos secuenciales de materiales de polímero diferentes. Para lograr tales procesos, los aparatos de moldeo por inyección se han desarrollado usando sistemas de colada en caliente que se diseñan para suministrar disparos secuenciales de material de polímero tanto a una cavidad sencilla como a una pluralidad de cavidades. En las aplicaciones de cavidades múltiples, los disparos se pretende que se administren al mismo tiempo en las mismas cantidades y en las mismas velocidades o flujo al controlar la longitud y configuración de los canales de flujo de colada caliente y la temperatura de varias porciones de las boquillas de colada caliente e inyección y la cavidad del molde en sí misma. Sin embargo, en
Ref . :198225
la práctica, es muy difícil realizar tal suministro uniforme a las cavidades múltiples. Cuando los disparos de materiales plásticos se administran en secuencia a incluso una cavidad sencilla, puede ser difícil obtener consistencia en la cantidad precisa de los disparos desde un ciclo al siguiente. Cuando los disparos se encaminan a través de múltiples canales de flujo en una colada caliente que lleva a cavidades múltiples, es aún más difícil mantener un control preciso sobre la presión dentro de cualquier canal dado o boquilla de inyección o cavidad del molde y de esta manera variará la velocidad y/o volumen del flujo de material a cualquier particular de la pluralidad de cavidades. Cuando se usa una fuente sencilla de inyección de material de polímero para efectuar el flujo a través de todas las trayectorias de canal a cada cavidad del molde, la presión variará entre las trayectorias de flujo en cada punto dentro de diferentes canales que se localizan en la misma distancia (longitud de trayectoria) de la fuente de inyección. Se realizan dos o más disparos del material después de otro incremento adicional en el grado de la diferencia del volumen del material del polímero que se suministra a diferentes cavidades en cada disparo. Todavía además, los cambios en los materiales del polímero durante el tiempo (por ejemplo, lotes diferentes, fuentes, temperaturas, contenido de humedad) pueden alterar las características de flujo incluso para una
ruta de cavidad/colada caliente específica. Los sistemas previos que describen las secuencias típicas de inyectar disparos secuenciales del primero, segundo y/o tercero disparos de los materiales del polímero en las cavidades del molde y el aparato usado para el efecto tal como la inyección de cavidades múltiples, se establecen en las Patentes de E.U.A. Nos. 4,550,043; 4,609,516; 4,710,118; 4,781 ,954; 4,950,143; 4,990,301; 4923,723; y 5,098,274, la descripción de todas las cuales se incorporan en la presente para referencia como se establecen completamente en la presente . Breve Descripción de la Invención De conformidad con una modalidad de la invención se proporciona un método para suministrar disparos múltiples del material a una pluralidad de las cavidades de moldeo, el método comprende: suministrar un primer disparo de un primer material simultáneamente a una pluralidad de las cavidades de moldeo; detectar independientemente para cada cavidad una propiedad que es indicativa de un volumen o flujo que se suministra a la cavidad correspondiente durante la etapa de suministro del primer disparo; independientemente detención de la etapa de suministro el primer disparo a una o más cavidades de acuerdo con un programa que usa como una variable una señal que es indicativa
de la propiedad detectada para la cavidad correspondiente durante el suministro del primer disparo; y suministrar un segundo disparo de un segundo material simultáneamente a las cavidades posteriores a la etapa de detención de la etapa de suministro el primer disparo. Cada cavidad puede tener una boquilla correspondiente que se comunica fluidamente con la cavidad y tienen una primera perforación para el suministro del primer disparo, la boquilla tiene un perno de válvula adaptado para abrir y cerrar la primera perforación, y la etapa de detener independientemente el primer disparo que comprende cerrar la primera perforación.
En una o más modalidades, la etapa de suministro del segundo disparo puede comprender suministrar el segundo disparo posteriormente a detener el suministro del primer disparo para toda la pluralidad de cavidades. La etapa de suministro el primer disparo puede comprender suministrar el primer material para toda la pluralidad de las cavidades de una fuente sencilla de inyección. La etapa de suministro el segundo disparo puede comprender suministrar el segundo material a cada cavidad de una fuente separada de inyección. En una o más modalidades, la etapa de detección independientemente puede comprender detectar una propiedad del primer material en una o más ubicaciones seleccionadas de flujo, en donde el programa usa una señal que indica la detección apropiada en una o más ubicaciones para ya sea
calcular la relación de flujo o volumen de llenado del primer material o para comparar la señal o un valor calculado de la señal a un valor objetivo. El valor objetivo puede ser un valor mínimo o un rango de valores. En una modalidad, la propiedad del primer material se detecta en una ubicación sencilla de flujo. En otra modalidad la propiedad del primer material se detecta en dos ubicaciones de flujo. La etapa de detección independientemente de forma preferible comprende detectar uno o más de una presión, una temperatura, una relación de flujo, una propiedad óptica, un volumen o nivel de llenado del primer material sobre o en la cavidad. En otro aspecto de la invención, se proporciona un aparato de moldeo por inyección que comprende: una pluralidad de cavidades de moldeo, cada cavidad se comunica con una boquilla correspondiente que suministra dos o más materiales a su cavidad de moldeo correspondiente; cada boquilla tiene una válvula correspondiente y se comunica con una fuente de alimentación presurizada de dos o más materiales; un mecanismo de conducción que conduce una o la otra o ambas de las fuentes de alimentación presurizada y cada válvula para cada boquilla, el mecanismo de conducción inicia y detiene el flujo de cada uno de los dos o más materiales en una secuencia predeterminada a través de las boquillas;
un controlador interconectado al mecanismo conductor, el controlador incluye instrucciones para dirigir el mecanismo conductor para operar para suministrar al menos un primer disparo de un primer material y un segundo disparo de un segundo material después del primer disparo; uno o más sensores asociados con cada cavidad adaptados para detectar una propiedad indicativa de un volumen o flujo del primer material que se suministra a la cavidad correspondiente; y el controlador se adapta para recibir señales de los sensores e incluye un programa que tiene instrucciones para usar las señales recibidas como una variable para permitir y detener el flujo del primer disparo del primer material a cada cavidad para alcanzar un volumen predeterminado del primer material en cada cavidad. Cada boquilla puede tener una primera y segunda perforaciones para suministrar el primero y segundo material respectivamente a la cavidad correspondiente, cada válvula incluye un perno que es reciproco entre las posiciones abierta y cerrada. En la posición cerrada tanto la primera como la segunda perforación están cerradas; las posiciones abiertas incluyen al menos la primera y segunda posiciones abiertas en donde en la primera posición, la primera perforación se abre y la segunda perforación se cierra, y en la segunda posición, la primera perforación se cierra y la segunda perforación se
abre, el programa usa la primera señal como una variable para dirigir el perno para moverse entre las posiciones. En diversas modalidades, uno o más sensores se colocan en una o más ubicaciones del flujo del primer material en o sobre cada cavidad correspondiente. El programa incluye instrucciones que usan la señal de un sensor que es indicativa de la detección apropiada de una o más ubicaciones para ya sea calcular la relación de flujo o volumen de llenado del primer material o para comparar la señal o un valor calculado de la señal a un valor objetivo. La una o más ubicaciones pueden estar dentro de una perforación de la boquilla o dentro de una cavidad correspondiente o dentro del colector/colada caliente. En una modalidad, un sensor sencillo se coloca en una ubicación para cada cavidad. En otra modalidad, al menos dos sensores se colocan en dos ubicaciones para cada cavidad. El sensor típicamente comprende al menos uno de un sensor de presión, un sensor de temperatura, un medidor de flujo, un sensor óptico, un sensor de ubicación o volumen de llenado, o similares . En otra modalidad, un método se proporciona para suministrar disparos múltiples del material a una cavidad de moldeo, el método incluye las etapas de: suministrar un primer disparo de un primer material a la cavidad de moldeo; detectar una propiedad que es indicativa de un volumen o
flujo del primer material que se suministra a la cavidad durante la etapa de suministro el primer disparo; detención de la etapa de suministro el primer disparo a la cavidad de acuerdo con un programa que usa como variable una señal que indica de la propiedad detectada durante el suministro del primer disparo; y suministrar un segundo disparo de un segundo material a la cavidad posterior a la etapa de detención de la etapa de suministro el primer disparo. En esta modalidad, el método puede usarse para controlar el suministro del primer disparo mientras se forma una pluralidad de artículos en la cavidad de moldeo, esto es, durante dos o más ciclos de moldeo secuenciales . El método también permite proporcionar al menos una cantidad predeterminada de un primer disparo durante los ciclos de moldeo secuenciales cuando hay un cambio en una o más propiedades del primer material, tal como una alteración en la viscosidad intrínseca, contenido de humedad, peso molecular, temperatura, u otras variaciones en el material. En una o más modalidades, los pernos de la válvula se controlan individualmente para determinar el completado del primer disparo en la cavidad correspondiente. En otras modalidades, los pernos de la válvula se usan para determinar un punto intermediario durante el llenado de la cavidad correspondiente con el primer material.
En diversas modalidades, los pernos de la válvula, los cuales previamente se usaron sólo para abrir todos al inicio de un ciclo y cerrar todos al final de un tiempo de espera de inyección, pueden ahora realizar la etapa intermedia del cerrado individualmente para detener el flujo para ciertas cavidades bajo la dirección de un controlador (por ejemplo, microprocesador) . En una modalidad, un perno de la válvula de tres posiciones se proporciona móvil para una posición intermediaria, en donde el primer flujo de material de disparo se detiene, pero otros materiales no se bloquean. Aunque los otros materiales se hacen fluir, todos los pernos de válvula para las cavidades estarían en la posición intermediaria. En otra modalidad, un perno de la válvula de dos posiciones se proporciona. En esta modalidad, al detener el flujo del primer disparo a una cavidad correspondiente, todo el flujo a la cavidad se bloquea. El perno de la válvula luego necesita reabrirse antes de que cualquier material pueda entrar a la cavidad correspondiente. En una modalidad, se forma un artículo de tres capas (3L) de dos materiales (2M) . Después de completar el primer disparo, los pernos de válvula ya sea se abrirían (válvula de dos posiciones) o permanecerían en la posición intermedia (válvula de tres posiciones) para el segundo material a ser inyectado. Después de que el segundo material se inyecta,
todos los pernos de válvula se abrirían para un último disparo pequeño del primer material para limpiar la entrada del segundo material (encerrar el segundo material en una capa interior) . Esta modalidad no utilizaría ninguno de los depósitos de disparo. En otra modalidad, se forma un artículo de cinco capas (5L) de dos materiales (2M) . Después de completar el primer disparo, los pernos de válvula ya sea que se abrirían (válvula de dos posiciones) o permanecerían en la posición intermedia (válvula de tres posiciones) para el segundo material a ser inyectado. Después de esto, todos los pernos de válvula se abrirían completamente mientras el resto de la cavidad se llena y empaca. Los depósitos de disparo pueden o no usarse por el segundo material . En otra modalidad, se forma un artículo de cinco capas
(5L) de tres materiales (3M) . Después de completar el primer disparo, los pernos de válvula ya sea que se abrirían (válvula de dos posiciones) o permanecerían en la posición intermedia (válvula de tres posiciones) para el segundo material a ser inyectado. Los pernos de válvula permanecerían en esta posición mientras el tercer material se inyecta. Los depósitos de disparo pueden o no usarse para el segundo y tercero disparos . En algunas modalidades, puede determinarse que diversas cavidades comparten substancialmente la misma velocidad o
volumen de llenado y pueden combinarse en el mismo circuito de control, de esta manera simplificando el aparato al reducir el número de sensores y los circuitos de control de la válvula necesarios . Un método para detectar la relación de flujo en una cavidad es desde uno o más sensores localizados en una parte de la cavidad la cual se ocupará por el primer disparo, esto es, detectar la presencia de la fusión en tal ubicación. Estos sensores pueden exponerse a la fusión, o colocarse justo debajo de la superficie de fusión. Por ejemplo, sensores ópticos, tales como fibra óptica, pueden incorporarse en la superficie de moldeado. Los sensores de la temperatura o sensores de otro tipo pueden colocarse en la superficie o justo debajo de la superficie de moldeado. En una modalidad, dos sensores se localizan en diferentes puntos a lo largo de la dirección de la trayectoria de flujo del primer disparo en la cavidad. El periodo de tiempo para el flujo entre los sensores debería ser una medición directa de la relación de flujo. Alternativamente, al usar un sensor sencillo por cavidad, la relación de flujo podrá calcularse con base en el tiempo de inicio de la inyección. En modalidades seleccionadas, la relación de flujo puede detectarse con base en los sensores de temperatura localizados en un área de alto esfuerzo cortante, tal como la entrada. En otra modalidad, el controlador puede colocarse
operativamente para controlar una unidad de inyección del primer disparo, dirigir la unidad para suministro lento en cuanto los pernos de la válvula se cierren. Adicionalmente, puede controlarse la unidad de inyección al detener el flujo cuando todos los pernos de la válvula se cierran. El controlador puede también generar una señal para abrir los pernos de la válvula. Los procesos y aparatos de diversas modalidades pueden usarse en la manufactura de artículos plásticos de capas múltiples tales como preformas, botellas y otros artículos de empaque. Los materiales de polímero inyectados típicamente comprenden uno o más polímeros estructurales y/u opcionalmente uno o más polímeros funcionales específicos, por ejemplo, materiales de alta temperatura, barrera de gas o depuradores. El material estructural se inyecta típicamente como el primer disparo y luego un material de barrera de gas, depurador o reciclado (por ejemplo, desperdicios reprocesados o posteriores al consumo) se inyecta como el segundo disparo. Como un tercero disparo, ya sea un material estructural, funcional específico o reciclado puede usarse. Breve Descripción de las Figxiras Lo anterior y otras ventajas adicionales de la invención pueden entenderse mejor al referirse a la siguiente descripción en conjunto con las figuras acompañantes en los cuales:
La Fig. 1 es una vista esquemática de un sistema de moldeo de cavidades múltiples donde cada cavidad de moldeo se comunica fluidamente por medio de un sistema de canal de colada caliente con una fuente común de material fluido presurizado, cada cavidad de moldeo se llena en una diferente velocidad durante un ciclo de inyección sencillo; La Fig. 2 es una vista esquemática de un sistema de moldeo de cavidad múltiples donde el suministro del material a cada cavidad se controla por medio de un perno de válvula/válvula la operación del cual se controla por una señal recibida de un sensor que monitorea el flujo del material en cada cavidad; La Fig. 3 es una vista esquemática de un sistema de moldeo de inyección de cavidad múltiple, que muestra una cavidad sencilla, donde tres diferentes materiales se inyectan de forma controlada en una cada cavidad; La Fig. 4 es una vista lateral esquemática de dos cavidades separadas que se alimentan por una fuente común de inyección de material de polímero, que muestra el progreso del recorrido del material de polímero inyectado en cada cavidad durante el curso de un disparo sencillo de material; La Fig. 5A es una vista transversal lateral esquemática de una preforma de tres capas y la Figura 5B es una vista seccional en fragmentos aumentada de una porción de la pared de capas múltiples de la preforma;
La Fig. 6A es una vista en sección transversal lateral esquemática de una botella de soplado hecha de la preforma de la Fig. 5A y Fig. 6B que es una vista seccional en fragmentos aumentada de una porción de la pared de la botella de soplado que muestra más específicamente la pared de capas múltiples de la botella; Las Figuras 7A-7D son vistas transversales laterales esquemáticas de una cavidad de moldeo sencilla que muestra el proceso del recorrido del material de polímero que fluye en la cavidad como un resultado del primero, segundo y tercero disparos de los materiales del polímero que se inyectan secuencialmente para formar un artículo de cinco capas; Las Figuras 8A-8C son vistas transversales, laterales, de un accionador/perno de válvula de tres posiciones y boquilla de tres perforaciones asociada que se usa en modalidades seleccionadas de la invención. Descripción Detallada de la Invención La Fig. 1 muestra un sistema de moldeo que tiene una multiplicidad de cavidades formadas esencialmente de forma idéntica 14a-14i que se alimentan por una fuente sencilla de inyección de material de polímero 10. El sistema mostrado en la Fig. 1 no incluye depósitos de disparo o dosificadores para ayudar en controlar la cantidad o presión de flujo de material a cada cavidad sino al contrario usa sólo la fuente sencilla 10 de inyección que proporciona toda la presión por la cual el
material de polímero inyectado es forzado a fluir a través de todos los variados y diferentes canales colectores 12a-12c y en todo el número múltiple de cavidades 14a-14i. Como se muestra, el progreso más adelantado del recorrido del material de polímero en cada cavidad 14a-14i es diferente para cada cavidad, el nivel del extremo superior o principal del material de polímero dentro de cada cavidad varía en distancia ya sea arriba o debajo de la línea de recorrido 16 como se muestra en la Fig. 1. Estas diferencias en velocidad y volumen del llenado de material de cavidades idénticamente formadas surge de diferencias menores en el tamaño, forma, longitud y temperatura de la trayectoria del recorrido del canal desde la fuente 10 a través de los canales 12a-12c a las cavidades separadas, así como diferencias menores en las cavidades 14a-14i en sí mismas. Tales diferencias en la relación de flujo pueden provocarse por diferencias muy pequeñas entre trayectorias de canal o cavidades (por ejemplo, décimas de milímetros en longitud o diámetro o fracciones de un grado en temperatura) pero tales diferentes todavía resultan en las diferencias en la velocidad de llenado entre cavidades diferentes como se muestra en la Fig. 1. Aún diferencias pequeñas en la velocidad de llenado pueden tener un efecto importante en la estructura de los artículos moldeados, por ejemplo la ubicación de una capa de barrera interior en una preforma de capas múltiples.
Los métodos y aparatos para llevar a cabo el primero, segundo y tercer disparos secuenciales de materiales surgen en una variedad de contextos pertinentes a la presente invención y se describen a por los siguientes ejemplos. Una modalidad típica de un artículo moldeado de cinco capas (5L) , de tres materiales (3M) , se ilustra en las Figuras 5A( 5B, 6A y 6B. Una preforma de capas múltiples 110 fabricada por un proceso de moldeo por inyección se muestra en la Fig.5A. La preforma de capas múltiples 110 tiene una capa núcleo central 130, capas interiores intermedias 136 y 138 en lados opuestos de la capa núcleo, y capas interna 132 y externa 134 exteriores. La botella 210 mostrada en la Fig. 6A se hace de la preforma 110 por un proceso de moldeado por soplado. Igual que la preforma la pared de la botella tiene una capa núcleo 230, capas internas y externas exteriores 232, 234 y capas interna y externa intermedia interiores 236, 238. En una modalidad típica de una preforma y/o botella de capas múltiples, las capas núcleo 230 y exterior, 232, 234 de la botella de la Fig. 6B y/o las capas preformadas 130, 132, 134, Fig. 5B, están comprendidas de un polímero estructural. Las capas intermedias 236, 238 ó 136, 138 están comprendidas típicamente de otro polímero tal como un polímero de barrera o depurador como es bien conocido en la técnica. Inyectar el primer material de capa estructural en una cantidad precisamente deseada a cada una de una multitud de cavidades de moldeo es importante para
alcanzar una formación de capas apropiada dentro de las cavidades de un segundo material inyectado con relación al primer material inyectado como se muestra esquemáticamente en las Figuras 7A-7D. Los ejemplos típicos de las preformas, botellas y pa uetas de capas múltiples, y las composiciones específicas de las capas diversas de tales objetos de capas múltiples se describen en Patentes de E.U.A Nos. 4,781,954; 4,863,046; 5,599,496 y 6,090,460, las descripciones de todas las anteriores de las cuales se incorporan en la presente para referencia en su totalidad. Las Figuras 7A-7D muestran esquemáticamente un proceso de moldeo por inyección de capas múltiples de tres disparos típico para formar la preforma de tres materiales, de cinco capas de las Figuras 5A y 5B. Las preformas se forman en una cavidad de molde 466 entre un molde externo 300 y núcleo 302 de un molde de inyección convencional. Un primer disparo del primer material de polímero 318 se inyecta en el extremo inferior (puerta) de la cavidad de molde y fluye a través de la cavidad de molde 466, debido a la temperatura relativamente fría del molde externo 300 y núcleo 302, habrá solidificación del primer material de polímero tanto externamente como internamente de la cavidad de molde para definir las capas internas 304 y externas 306 (capas 132 y 134 en la Fig. 5B) del primer material. En la Fig. 7A, el primer material tiene una parte que progresa hacia las paredes de la cavidad. Como
se muestra en la Fig. 7B, un segundo disparo 320 de un segundo material de polímero, por ejemplo, un material de barrera, se inyecta en el fondo de la cavidad de molde 15. La cantidad relativamente pequeña de material de barrera 320 puede agruparse en el extremo inferior de la cavidad. Un tercer disparo 322 de un tercer material de polímero se inyecta entonces en la entrada a una presión que provoca que el segundo material disparado 320 se impulse a la cavidad de molde y forme capas intermedias internas y externas 309, 310 de las preformas (capas 136 y 138 en la Fig. 5B) , mientras el tercer material 322 forma una capa núcleo central 328 en las Figuras 7C, 7D (capa 130 en las Fig. 5B) . El flujo de túnel del segundo 320 y tercer 322 disparos entre las capas exteriores 304 y 306 permite la formación de capas interiores relativamente uniformes y delgadas 309 y 310 del material de barrera 320, y una capa más gruesa del material 322 en la capa núcleo 328. Finalmente, las capas avanzadas alcanzan el extremo de la cavidad de molde, lo que produce la estructura de preforma de cinco capas mostrada en la Fig. 7D. Alternativamente, las capas interiores 309, 310 y 328 pueden extenderse sólo parcialmente arriba de la pared de la preforma y terminar, por ejemplo, debajo del acabado del cuello de preforma 114. Este proceso se describe sólo a modo de ejemplo, y no es un medio para limitar; muchos otros procesos pueden usarse para formar artículos de capas múltiples, incluyendo
artículos diferentes a las preformas. La Fig. 3 muestra parte de un sistema de moldeo por inyección para llevar a cabo un proceso de tres disparos, por ejemplo, para hacer un artículo de cinco capas como se describe con referencias a las Figuras 7A-7D. El sistema 4 de la Fig. 3 incluye un núcleo molde y un conjunto de cavidades 302, 303, una boquilla asociada 468 y accionador 400, un colector 18, y tres fuentes separadas 20, 22, 34 de materiales de polímero. Para propósitos de discusión, sólo una cavidad de moldeo 466 se muestra en la Fig. 3. Un primer disparo de un primer material de polímero (por ejemplo, estructural) se alimenta por un tornillo/barril 20 a ya sea una cavidad sencilla o a cada una de un número múltiple de cavidades a través de un canal múltiple de alimentación común 44. Como se muestra, el canal de alimentación común 44 se comunica con el canal de alimentación individual 48 por la válvula 38. El canal de alimentación 48 se comunica con una perforación axial central 460 de la boquilla 468 (mostrado en la Figura 3 y un ejemplo más específico de un diseño de boquilla en las Figuras 8A-8C) . La perforación de la boquilla 460 suministra el primer disparo a la entrada 464 (Figuras 8A-8C) que sirve como entrada a la cavidad 466. Un accionador 400 conectado a un perno de válvula 450 controla la apertura y cerrado de todas las perforaciones de boquilla 458, 460, 462 (Figuras 3 y 8A-8C) de acuerdo con un programa predeterminado. Como se
describe en detalle abajo, un intermediario predeterminado o punto final (conclusión) del primer disparo de material se determina como resultado de la detección de una propiedad de la cantidad o flujo del primer disparo del primer material en o sobre la cavidad de moldeo 466. El accionador 400 sólo se muestra esquemáticamente en la Fig. 3. El accionador 400 puede ser un accionador de pistón/cámara sencillo como se muestra en la modalidad específica de las Figuras 8A-8C, un pistón/cámara múltiple, u otro diseño de accionador conocido apropiado para usarse en aplicaciones de perno de válvula de moldeo por inyección. Un segundo disparo de un segundo material de polímero seleccionado, por ejemplo un material de barrera o depurador de oxígeno, se realiza a continuación después del primer disparo. En una aplicación de cavidad sencilla, el segundo disparo se comienza una vez completado el primer disparo. En una aplicación de cavidades múltiples, el segundo disparo se comienza preferiblemente sólo después de que el primer disparo se completa en cada una/todas la multiplicidad de cavidades como se detecta por los sensores. En una aplicación de cavidad múltiple el segundo disparo se alimenta comúnmente a una multiplicidad de cavidades por un tornillo/barril 34 por medio de un canal múltiple de alimentación común 42 que llena los depósitos dosificadores 29 en la modalidad mostrada. El canal de alimentación común 42 se comunica con el canal de
alimentación individual 46 por medio de la válvula 40. La válvula 40 se cierra al inicio del segundo disparo (y preferiblemente una vez concluido el primer disparo) para separar y cerrar por completo la porción de canal 46 y el depósito dosificador 29 de la comunicación con el resto del sistema de tal manera que el depósito dosificador 29 puede controlar separadamente la presión de material fluido en la cavidad 466 y su canal de boquilla asociado 462. En la modalidad mostrada, los depósitos dosificadores 29 se usan para suministrar una cantidad precisa del segundo material a cada cavidad 466. En una modalidad alternativa, los depósitos dosificadores 29 pueden eliminarse y el suministro del segundo material puede llevarse a cabo exclusivamente por medio del tornillo/barril 34. En la modalidad mostrada, el canal de alimentación individual 46 se comunica con una perforación de alimentación axial central 460 de la boquilla 468 que alimenta la misma entrada 464 (Figuras 8A-8C) y la cavidad 466 como el primer disparo. Los depósitos dosificadores 29 para alimentar cavidades individuales se configuran y adaptan típicamente para montarse en la porción de colada caliente o colector 18 del sistema 4 de tal manera que los depósitos dosificadores individuales 29 pueden configurarse para comunicarse fluidamente con cada una de la porción de canal múltiple separada 46 que se comunica separadamente con una cavidad individual 466.
En un proceso de tres materiales, de tres disparos, un tercer disparo se inyecta posteriormente al segundo disparo. Como se muestra en la Fig. 3, se proporciona la fuente del tercer material de alimentación con un depósito dosificador de máquina común 56. El depósito dosificador común 56 puede montarse en la máquina de moldeo por inyección por sí mismo (al contrario del colector 18) para propósitos de actuar como una fuente de material almacenado y listo para alimentación simultánea a todas de una multiplicidad de cavidades. Tal volumen intermedio almacenado de material como en el depósito 56 se emplea típicamente para asegurar que una cantidad suficiente de material esté disponible en el sistema para inyección durante el curso de un ciclo de inyección que es relativamente corto en duración en tiempo, esto es, debido a la falta de duración en tiempo de un ciclo, una máquina de tornillo/barril puede no ser capaz de producir suficiente material de polímero fundido; el depósito 56 actúa de esta manera como un reservorio interno de material listo para reponer el sistema para el siguiente ciclo. En la modalidad mostrada en la Fig. 3, la máquina de depósito dosificador 56 se conecta fluidamente al tornillo/barril 22 para inyectar el tercer material seleccionado como un tercer disparo (Figuras 7C, 7D) . Como puede imaginarse fácilmente tal máquina de depósito dosificador podría alternativamente también proporcionarse en conexión con la operación de barriles de
alimentación 20, 34. En la modalidad mostrada en la Fig. 3 (y Figuras 8A-8C) , se suministra el tercer disparo a la cavidad 466 a través de la misma entrada 464 por medio de una tercera perforación proporcionada en la boquilla 468. En una aplicación de cavidad sencilla, el tercer disparo se suministra posteriormente a completar el segundo disparo. En una aplicación de cavidad múltiple, el tercer disparo comienza preferiblemente a todas las cavidades después de que todos los depósitos dosificadores 29 a todas las, cavidades múltiples han descargado/inyectado sus contenidos a los canales de alimentación individual. 46. Alternativamente, el tercer disparo puede comenzar al final de una cantidad predeterminada de tiempo en la cual se asume que el segundo disparo se ha completado a todas las cavidades. Antes del inicio del tercer disparo, la máquina de depósito dosificador 56 se llena y la válvula 62 se cierra. La válvula 63 se abre entonces para comenzar el tercer disparo a todas las cavidades.. La porción de canal múltiple común 58 se comunica con y permite la inyección simultánea a toda la multiplicidad de cavidades. El propósito de la máquina de depósito dosificador 56 es asegurar que un exceso de material fluido siempre esté presente en el sistema entre el tornillo/barril 22 y las cavidades y listo para inyección de un ciclo de inyección al siguiente. Cada una de la multiplicidad de cavidades se comunica con
el canal múltiple común 58 por medio de una porción del canal múltiple individual tal como una porción de canal 60 que se comunica con la tercera perforación separada 458 en la boquilla 468. La perforación 458, igual que las otras perforaciones de boquilla, se comunica con la entrada 464 de la cavidad 466. La tercera perforación separada 458 se compensa radialmente desde la perforación axial central 460 pero termina en y alimenta la entrada 464 a la cavidad 466. En un proceso de capas múltiples donde el primer disparo comprende un material de polímero estructural y el segundo disparo comprende un material depurador/de barrera de oxígeno, es particularmente deseable asegurar que el primer disparo de material es uniforme en volumen a lo largo de toda la multiplicidad de cavidades. Como se muestra en la Fig. 4, la cantidad de material que llena dos diferentes cavidades puede variar durante el curso de ciclo de tiempo para el primer disparo. Como se ilustra en la Fig. 4 (iniciando del lado izquierdo) , apenas después de que la válvula de entrada se abre, el primer disparo llena inicialmente una cavidad (cavidad 2) a una velocidad más lenta que otra cavidad idéntica (cavidad 1) debido a las diferencias en el canal o tamaño de boquilla o cavidad, o en la temperatura de los canales del múltiple, la boquilla o los cuerpos de moldeo asociados con las dos cavidades idénticas. El objeto en tal proceso de inyección de capas múltiples o material múltiple es
alcanzar volúmenes de llenado idénticos o cercanos a los idénticos como sea posible en cada cavidad de un sistema de cavidades múltiples en el primer disparo de material. El resultado final deseado de ecualización ilustrada (en el lado derecho de la Fig. 4) puede alcanzarse de acuerdo a esta modalidad de la invención al controlar separadamente el volumen y/o la velocidad de llenado de cada cavidad individual usando válvulas separadas para cada cavidad que se controlan por un controlador que siente cuando la cavidad ha alcanzado un cierto volumen de llenado o de otra manera determina la velocidad de llenado/flujo. Tal control sobre el llenado de cavidades individuales puede efectuarse al vigilar una propiedad de ya sea el flujo del material en cada cavidad individual o al vigilar una propiedad dentro de cada cavidad individual o la boquilla o cuerpo de molde asociada con cada cavidad individual que indica la relación de flujo o el volumen actual del material que fluye en o que ha fluido en cada cavidad individual en cualquier punto dado en tiempo durante el ciclo de inyección. La propiedad vigilada o detectada puede entonces usarse como un factor para determinar cuando la cavidad de moldeo ha alcanzando un volumen de llenado predeterminado. Una vez que tal determinación se hace, el proceso de inyección para el primer disparo de material puede continuar por cierto periodo de tiempo, o detenerse, cuando la propiedad se siente que ha alcanzado un valor
predeterminado. Como se muestra esquemáticamente en la Fig. 2, cada cavidad separada o el cuerpo de moldeo o las boquillas o una porción del colector asociado con cada cavidad separada tiene al menos un sensor asociado SI, S2 , S3, S4 que siente y genera una señal que indica la velocidad o flujo o volumen de material que fluye a o en cada cavidad. En una modalidad, los sensores S1-S4 se interconectan a un controlador (por ejemplo, microprocesador o computadora) 28 que, de nuevo, se interconecta a una multiplicidad de válvulas 24a, 24b, 24c, 24d que controlan la alimentación de un fluido conductor neumático o hidráulico a y desde una multiplicidad de accionadores 26a, 26b, 26c, 26d que conducen los pernos de la válvula 27a - 27d. Como puede imaginarse fácilmente un sensor sencillo o un conjunto sencillo de sensores puede emplearse en conexión con una cavidad sencilla de tal manera que el controlador 28 controla el suministro a la cavidad sencilla. En las modalidades mostradas y descritas, las cavidades múltiples se controlan simultáneamente. Como se describe en detalla abajo los accionadores 26a-26d controlan los pernos de válvula 27a - 27d con una pluralidad de boquillas de inyección, tales como la boquilla 468 de la Fig.3. Dependiendo de la posición axial precisa de los pernos 27a - 27d dentro de las boquillas, la operación de la cual se controla por el controlador 28, el flujo del primero, segundo y tercero materiales de polímero puede modificarse, detenerse
o iniciarse en cualquier punto seleccionado en cualquier ciclo de inyección dado. Alternativamente, la operación de los accionadores puede controlarse al interconectar el controlador 28 al mecanismo de control de conducción que opera las bombas u otras fuentes de conducción de fluido 20, 22 que se alimentan a los accionadores 26a-26d (Fig. 2). El controlador 28 incluye un programa que recibe las señales de indicación apropiadas para cada sensor S1-S4 (u otra señal que resulta de la recepción y/o procesamiento de las señales del sensor) y usar las señales como una variable para controlar el movimiento de los pernos de válvula 27a-27d de la manera descrita arriba. El controlador 28 puede controlar la operación de ya sea las fuentes de conducción 20, 22 para bombear fluido a los accionadores o al controlar la operación de las válvulas 24a-24d que permiten que el fluido conductor fluya a los accionadores 26a-26d, o al controlar ambos. El controlador 28 comprende típicamente un procesador digital y una memoria asociada. El controlador 28 puede tomar la forma de una computadora, un microprocesador o cualquier otro mecanismo de procesamiento y almacenado electrónico digital convencionalmente conocido. El controlador 28 puede comprender un mecanismo de procesamiento unitario y/o memoria asociada o una pluralidad de tales mecanismo que se comunican y cooperan uno con el otro para coordinar y alcanzar control sobre los
elementos que responden a la operación precisamente cronometrada de los diversos componentes del aparato de moldeo por inyección de tal manera que los accionadores , colector y válvulas de máquina, el tornillo/barril de la máquina, los depósitos dosificadores y todas las válvulas asociadas. Las Figuras 8A, 8B y 8C muestras un ejemplo de un diseño de boquilla para liberar cantidades seleccionadas de tres materiales en tres disparos sucesivos a una cavidad en tiempos predeterminados durante el curso de un ciclo de inyección sencilla. Como se muestra, el sistema accionador comprende un accionador de pistón sencillo 400 que tiene un pistón 412 de forma sellable montado dentro de una cámara 414 un movimiento impulsado por fluido recíproco (hidráulico o neumático) del pistón 412 y cualquiera de las partes asociadas /enlazas tal como perno de válvula 450 a lo largo del eje X de cámara de molde 466. En la forma descrita anteriormente con referencia a la Fig. 2, el controlador 28 dirige la unidad de pistón 412 de acuerdo con un programa que recibe y utiliza una señal recibida de un sensor S asociado con una cavidad de molde 466 o boquilla 468 o sus cuerpos de molde o múltiples .asociados. Para propósitos de discusión, S se pretende para indicar genéricamente uno o más sensores localizados en cualquier posición preseleccionada dentro del sistema que detecta cualquiera de las propiedades preseleccionadas de material de polímero en el cuerpo de molde tal como temperatura, presión,
relación de flujo o una propiedad óptica. En un sistema de cavidades múltiples de acuerdo con la invención, el controlador 28 recibe señales múltiples de una multiplicidad de tales sensores S que se asocian individualmente con cavidades de molde separadas (que, a su vez, se asocian con boquillas separadas 468 y ensambles de accionador/perno) tal que el controlador 28 dirija simultáneamente la unidad de una multiplicidad de ensambles de accionador en un sistema cavidades múltiples durante un ciclo de inyección sencilla y particularmente durante el periodo de tiempo cuando el primer disparo está siendo liberado. La Fig. 8A muestra la posición inicial del accionador 400 y el perno de válvula 450 en un típico ciclo de inyección de disparo de tres materiales. En la posición cerrada de la Fig. 8A, todos los tres canales de flujo de material 458, 460 y 462 se cierran de tal manera que no hay flujo de cualquiera de los tres materiales en o a través de la puerta de paso 464 a la cavidad 466. La Fig. 8A también describe la posición del accionador 400 y perno 450 en la conclusión del primer disparo y en la conclusión del ciclo de inyección completo de todos los tres disparos. La Fig. 8B muestra una segunda posición del perno de válvula 450 en la cual el perno se retracta de la posición 8A inicial tal que el primer disparo esté listo para el suministro. En la posición de la Fig. 8B todas las
perforaciones de boquilla 458, 460 y 462 se abren. Como se describe con referencia a la Fig. 3, el primer disparo de material virgen se suministra desde la inyección de tornillo/barril 20 a través de la perforación de boquilla 460 en la boquilla 468. Sobre el movimiento del perno 450 a la posición de la Fig. 8B, el flujo del primer disparo del primer material comienza. Una vez que el primer disparo está en marcha, la cavidad 466 comienza a llenar en forma y perfil como se muestra esquemáticamente en la Fig. 7A. Cuando el sensor S detecta un valor predeterminado para una propiedad preseleccionada tal como la presión o temperatura del primer material dentro de la perforación de la boquilla 460 (por ejemplo, por medio del sensor S9) o dentro de la cavidad 466 (por ejemplo, por medio del sensor S5 ó S6), la señal de propiedad detectada se envía y recibe por controlador 28 y un valor indicativo de la señal de propiedad recibida y detectada se usa en un programa predeterminado ejecutable por el controlador 28 para determinar precisamente cuando el perno 450 debe moverse nuevamente a la posición cerrada de Fig. 8A (ylo cuando la válvula de canal de colector 38 (Fig. 3) debe ser cerrada) para detener el flujo del primer material a través de canal 48 y perforación de boquilla 460. Por ejemplo, el sensor S5 ó S6 ó S9 puede comprender un transductor de presión que envía una señal indicativa de presión de material en cavidad de molde 466 o canal 460 al
controlador 28. En una modalidad típica, el programa de controlador 28 puede incluir instrucciones para que el accionador 400 mueva el perno 450 a la posición de Fig. 8A sobre el cálculo del volumen lleno, por ejemplo, con base en el recipiente de una señal de un sensor que indica que la presión de material ha alcanzado un valor predeterminado en un tiempo predeterminado en una ubicación previamente seleccionada dentro de la cavidad 466 (por ejemplo, en un 20% de posición llena) . Alternativamente, el programa podría determinar cuando llena el primer disparo completo al calcular la relación de flujo y/o volumen de flujo en la cavidad 466 con base en la presión medida del material sobre un periodo medido de tiempo por un sensor tal como S9 ó S5 ó S6. Alternativamente, el programa puede incluir instrucciones para que el accionador 400 se mueva en respuesta a la recepción de un valor predeterminado de una señal de un sensor S10 que monitorea la presión del fluido de unidad en cámara accionadora 414. La presión de fluido de impulso es indicativa de la presión dé material siendo ejercida en el perno 450. Otro ejemplo de un programa es uno que utiliza el lapso o intervalo de tiempo entre recepción de señales de sensores S5 y S6 que podrían detectar una propiedad del material dentro de la cavidad 466 en las ubicaciones mostradas en la Fig. 7A, la propiedad detectada siendo una propiedad tal como temperatura, presión o una propiedad óptica. El programa podría entonces
usar tal intervalo o lapso de tiempo de detección para calcular la relación de flujo de material dentro de la cavidad 466 y utilizar tal valor para instruir al perno de válvula 450 para moverse a la posición mostrada en la Fig. 8A. El algoritmo o programa preciso usado por el controlador
28 para controlar la posición del perno 450 o el cierre de válvula 40 puede ser cualquiera de una amplia variedad de algoritmos /programas dependiendo de la elección del programador/diseñador del sistema y dependiendo particularmente de la elección y ubicación de sensores (presión, temperatura, óptica y similares) . Suceda lo que suceda el algoritmo/programa preciso que se selecciona para controlar el inicio, ajuste y/o paralización de flujo de material del primer material, el algoritmo/programa se diseña para precisamente controlar el suministro del primer material a las cavidades con objeto de alcanzar el suministro de un volumen precisamente predeterminado del primer material, por ejemplo, el mismo volumen precisamente predeterminado para cualquier cavidad individual de un ciclo de inyección a la siguiente, y/o para liberar el mismo volumen precisamente predeterminado de. material a cada uno y cada una de un sinnúmero de cavidades en una aplicación de cavidades múltiples . De esta manera, el uso de tal control programado de una válvula para controlar individualmente el volumen de llenado
del primer disparo puede emplearse para obtener consistentemente el mismo volumen de llenado por una cavidad sencilla entre los ciclos de co-inyección sucesivos. El uso de tal control programado también puede usarse para obtener un volumen igual o uniforme de llenado del primer disparo entre una multiplicidad/pluralidad de cavidades en una aplicación de cavidades múltiples. Como con tornillo/barril 22 el cual alimenta el tercer disparo de material, el primer disparo de tornillo/barril 20 puede proporcionarse con un depósito de máquina (no se muestra) en una configuración similar a la configuración de el depósito de máquina 56 con relación al tornillo/barril 22. Sin embargo, el uso de múltiples depósitos medidores (similar a 29 usando para el segundo disparo) se elimina por el primer disparo debido al controlador 28 y monitor de sensor S y finalización de control del volumen necesario de material para la cavidad 466. Como se nota con referencia a las figuras 1 y 4, la velocidad de llenado de las cavidades individuales en un sistema de cavidades múltiples puede y variará. En una modalidad más preferida, el programa del controlador 28 incluye instrucciones para retardar el inicio de el suministro del segundo disparo del segundo material a todas las cavidades de un sistema de cavidades múltiples hasta que el programa del controlador 28 determina, con base en el uso de señales
recibidas de todos los sensores relevantes en todas las cavidades, que se administran del primer disparo se han completado para todas de la multiplicidad de cavidades. En tal modalidad, inmediatamente durante la determinación por el controlador 28 que el primer disparo se ha completado en todas las cavidades, el controlador 28 dirige el perno de válvula 450 para regresar todas las perforaciones a la posición cerrada de la figura 8A. El controlador 28 luego dirige el perno de válvula 450 para moverse a la posición mostrada en la figura 8C donde la perforación 462 se abre y las perforaciones 458, 460 se cierran (para suministro del segundo disparo) . En una modalidad donde depósitos medidores en múltiples se emplean, el controlador 28 dirige los mecanismos de impulso para los depósitos medidores 29 asociados con cada cavidad individual 466 para iniciar la inyección del segundo disparo del segundo material de polímero a través de cada porción de canal múltiple individual 46 y a través de cada perforación de boquilla de disparo segundo individual 462 y a través de cada puerta individual 464 en cada cavidad individual 466 para alcanzar el perfil de llenado del segundo disparo mostrado en la figura 7B. Más preferiblemente, el segundo disparo del segundo material (preferiblemente una cantidad relativamente pequeña de un material depurador o barrera de oxígeno, típicamente menos que alrededor de 10% en peso del primer disparo de
material) se suministra por el uso de un depósito medidor 29. Como se nota previamente, el uso de un depósito medidor individual 29 puede eliminarse. En una modalidad que no usa un depósito medidor, el controlador 28 puede interconectarse a los mecanismos de impulso para la válvula 40 y/o tornillo/barril 34 para la operación directa de estos componentes para detener el suministro o flujo del segundo material a la cavidad después de transcurrir de una cantidad determinada empíricamente de tiempo (cuando se conoce que una cantidad suficiente del segundo material se ha suministrado para ya sea una cavidad sencilla en aplicación de cavidad sencilla o para todas de una multitud de cavidades en una aplicación de cavidad múltiple) . En una aplicación de cavidad múltiple donde un tercer disparo se suministra simultáneamente a todas las cavidades por medio de un canal múltiple común 58 (ver figura 3), el tercer disparo preferiblemente comienza durante la terminación del segundo disparo en/hacia todas de la multitud de cavidades. En la conclusión del segundo disparo, el perno de válvula 450 está en la posición mostrada en la figura 8C . Como se muestra en la figura 8B, cuando el perno 450 se retira además para la posición de la figura 8B, el extremo terminal de la perforación de boquilla del tercer disparo 458 está en comunicación fluida con la puerta 464 y la cavidad 466. En una modalidad donde un depósito medidor se usa para el suministro
del segundo disparo, la conclusión del segundo disparo puede determinarse al monitorear el punto de descarga completo de todos los depósitos medidores 29 asociados con todas las cavidades . Un método alternativo es iniciar separadamente el suministro del tercer disparo en cada cavidad individual inmediatamente durante la determinación de que cualquier depósito medidor individual 29 se ha descargado. Las figuras 7C y 7D muestran un patrón y perfil de flujo típico para el suministro del tercer disparo del tercer material durante el curso del ciclo del tercer disparo. El programa del controlador 28 puede incluir instrucciones que procesan o de otra manera utilizan cualquiera de uno o más de una variedad de valores de propiedad detectados por sensores apropiados. Por ejemplo, la temperatura, presión o una propiedad óptica solo puede usarse como la señal única enviada al controlador y una variable indicativa de tal señal puede introducirse al programa para determinar el punto final del primer disparo. Como se muestra en las figuras 2 y 8A-8C los sensores pueden montarse para detectar y detectar una propiedad del material fluido en cualquiera de una o más de una variedad de ubicaciones diferentes: S5 y S6 detectan el material en una cavidad moldeada, S9 detecta el material en la perforación de boquilla 460, y S10 detecta una propiedad tal como presión del fluido de impulso para el accionador 400.
El programa del controlador o algoritmo puede utilizar señales del sensor que permiten la relación de flujo como la base en la cual el punto final del primer disparo se determina para que se presente. La relación de flujo puede determinarse, por ejemplo, por la diferencia de tiempo entre el cual dos sensores, por ejemplo S5 y S6 detectan una presión o temperatura o propiedad óptica del material que fluye dentro de una cavidad 466. Como se muestra, los sensores S5 y S6 se localizan estratégicamente en ubicaciones diferentes a lo largo de la trayectoria de flujo dentro de la cavidad, S5 está corriente arriba de S6. Los sensores ubicados sucesivamente tales como S5 y S6 pueden alternativamente montarse para detectar el flujo de material dentro de una perforación de boquilla o un canal múltiple, en la misma manera como el sensor S9 detecta una propiedad de material dentro de la perforación 460. Donde una propiedad tal como presión o temperatura o relación de flujo se usa por un programa para determinar el tiempo preciso del envío de una instrucción a un componente operacional del aparato moldeado por inyección, es preferible conducir inicialmente una serie de corridas de prueba y error de disparos del primer, segundo y/o tercer materiales para determinar empíricamente un perfil de la propiedad detectada seleccionada durante un ciclo que produce el producto final más satisfactorio. Tal perfil ideal determinado empíricamente
de presión de material, temperatura u otra propiedad seleccionada que existe en cualquier ubicación de sensor dada/seleccionada durante el conducto de tal corrida de prueba puede guardarse como un conjunto de datos de perfil objetivos .los cuales el programa luego puede usar para comparar contra señales recibidas de sensores durante los ciclos de manufactura actuales . Cuando el programa determina una coincidencia entre las señales de sensor recibidas durante una corrida de manufactura actual con el objetivo y datos almacenados en el controlador 28 (por ejemplo presión de material en la cavidad) , el programa luego puede, por ejemplo, determinar que la inyección se completa o se completará después de un periodo conocido de tiempo en una cavidad dada y ordena a la válvula 38 o accionador 400 (figura 3) moverse a una posición cerrada y de esta manera terminar la inyección del primer disparo del primer material . Estas y otras modificaciones deberán ser fácilmente evidentes para la persona experimentada como se incluye dentro del alcance de la invención descrita. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.