MXPA02004818A - Metodo y aparato de termoformacion. - Google Patents

Abstract

Un aparato de termoformacion que tiene un molde con una camara de vacio interna y un enfriador para enfriar una lamina termoplastica mientras permanece en el molde. Debido a que el enfriador enfria la lamina, las lineas convencionales de enfriamiento se eliminan del molde. Un proceso preferido que usa el aparato de termoformacion incluye revenir una lamina calentada sobre el molde, crear un vacio parcial en la camara de vacio del molde para mantener la lamina en el molde y enfriar la lamina en el molde en un tanque de enfriamiento. Un proceso preferido de elaboracion de un molde con una camara de vacio interior incluye la formacion de una impresion del molde en un medio de fundicion, suspender una linea de vacio o caja de vacio dentro de la impresion y verter el material fundido alrededor de la linea de vacio o caja de vacio para formar el molde al menos abarcando parcialmente la linea de vacio o caja de vacio. Los agujeros de vacio se perforan a traves del molde desde la cara del molde a la camara de vacio.

Description

METODO Y APARATO DE TERMOFORMACION ANTECEDENTES DE LA INVENCION La presenten invención se refiere a la termoformación y más particularmente a un método y aparato para conformar termoplásticos por vacio. La termoformación es usada ampliamente en una variedad de industrias para elaborar productos de materiales termoplásticos, tal como polietileno de alta densidad (por sus siglas en inglés, "HDEP") . Muchos procesos diferentes de termoformación están actualmente en uso extensivo, incluyendo la conformación por vacio, moldeo por soplado y similares. Un proceso típico de termoformación involucra los pasos generales de calentar un material termoplástico arriba de su temperatura de transición vitrea, formar el termoplástico calentado reveniendo el material sobre un molde, enfriar el termoplástico a una temperatura bastante baja para retener su forma y luego remover el termoplástico formado del molde. La conformación por vacio es quizás uno de los procesos de termoformación más versátiles porque es muy adecuada para el uso en una amplia variedad de aplicaciones. Con la conformación por vacío, se usa un vacío parcial para revenir un material termoplástico contra un molde. Un aparato REF 136133 convencional de conformación por vacío se muestra en la Fig. 1. El aparato está configurado para termoformar una lámina termoplástica 18. Como se ilustra, el aparato convencional 10 generalmente incluye un bastidor movible 12 que porta la lámina 18 en los sujetadores 11, así como también un molde 14 que se coloca sobre una cabeza de vacío 16. La superficie inferior del molde 14 está formada para cooperar con la cabeza de vacío 16 para definir una cámara de vacío 22. Una pluralidad de agujeros de vacío 20 se extienden a través del molde 14 desde la superficie superior a la cámara 22. Como un resultado, la operación de la cabeza de vacío 16 crea un vacío parcial dentro de la cámara 22 que extrae el aire en la cámara 22 a través de los agujeros 20. Durante la operación, el bastidor 12 se coloca sobre y paralelo al molde 14. El bastidor 12 luego baja la lámina termoplástica 18 sobre el molde 14 mientras que se forma un vacío parcial en la cámara 22 por la cabeza de vacío 16. El vacío dirige la lámina 18 hacia abajo sobre el molde 14 para proporcionar los artículos formados uniformemente, consistentes. El vacío se retiene hasta que la lámina 18 se ha enfriado lo suficiente para mantener su forma. Para mejorar la eficiencia de elaboración, existe un esfuerzo actual para reducir el tiempo de ciclo de los procesos de termoformación. Hasta la fecha, los esfuerzos para reducir el tiempo de ciclo se han enfocado fundamentalmente en la reducción del tiempo necesario para calentar la lámina termoplástica más allá de su temperatura de transición vitrea. Por ejemplo, la búsqueda en esta área ha conducido al desarrollo de una variedad de dispositivos de calentamiento más rápidos. No obstante el enfoque en la industria sobre el tiempo de calentamiento, tiempo de enfriamiento también es un factor importante en el tiempo de ciclo total, particularmente en vista de las reducciones significativas en el tiempo de calentamiento. En muchas aplicaciones convencionales, el molde 14 incluye una red interna de lineas refrigerantes 26 que circulan un refrigerante, tal como agua, para disminuir la temperatura del molde 14 y en consecuencia la temperatura de la lámina 18. Los arreglos de la linea refrigerante convencional sufren de diversas desventajas significativas. Primero, las lineas refrigerantes presentan un obstáculo con respecto a la formación de los agujeros de vacio 20 en el molde 14. Los moldes 14 convencionales se fabrican fundiendo el molde en su lugar apropiado cerca de las líneas refrigerantes. Los agujeros de vacio luego se perforan a través del molde en las ubicaciones apropiadas. Debido a que las líneas refrigerantes se entrampan dentro del molde, los agujeros de vacío deben ser cuidadosamente colocados de modo que los mismos no penetren o fracturen las líneas refrigerantes. Esto puede prevenir que los agujeros de vacío sean localizados como podría de otra forma haber sido deseado. Segundo, las líneas refrigerantes típicamente no proporcionan una temperatura uniforme a través del molde. En su lugar, las líneas refrigerantes' generalmente causan diferentes bandas de temperatura a lo largo del molde 14. Por ejemplo, las áreas más cercanas a una línea refrigerante serán más frías que aquellas localizadas más distante. Esto resulta en el enfriamiento no uniforme a lo largo de la lámina 18. Tercero, con moldes complejos, puede ser difícil o imposible localizar las líneas de enfriamiento en ciertas áreas del molde. Esto reduce el efecto de enfriamiento de las líneas refrigerantes en tales áreas. Otras técnicas que se han usado para reducir el tiempo de enfriamiento incluyen el enfriamiento de la lámina con dispositivos nebulizadores de agua y nitrógeno. Estos dispositivos rocían una neblina de agua o nitrógeno sobre la superficie de la lámina después de que la lámina se ha revenido sobre el molde. Aunque proporcionan algún mejoramiento, estas técnicas no están sin desventajas. Primero, los tiempos de enfriamiento asociados pueden variar dramáticamente con estos dispositivos dependiendo de la temperatura del aire ambiental y la humedad. Segundo, los dispositivos nebulizadores, particularmente los dispositivos nebulizadores de nitrógeno, pueden ser costosos para instalar y operar.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Los problemas antes mencionados son superados por la presente invención en donde se proporciona un aparato de termoformación con un enfriador para el enfriamiento de una lámina termoformada . El molde incluye una cámara de vacio interna para mantener la lámina asi como también un sistema de actuación para mover el molde en el enfriador para enfriar la lámina mientras permanece sobre el molde. En una modalidad preferida, la cámara de vacío incluye una caja que está encapsulada dentro del molde. El molde define una pluralidad de agujeros de vacío que se extienden desde la superficie del molde a la cámara de vacío. La caja está substancialmente coextensa con el molde, por lo cual permite la disposición de los agujeros de vacío substancialmente en cualquier ubicación en el molde.

En otra modalidad preferida, la cámara de vacio incluye una red de lineas de vacio encapsuladas dentro del molde. El molde define una pluralidad de agujeros de vacio que se extienden desde la superficie del molde a las lineas de vacio. La presente invención también proporciona un método de termoformación en el cual la lámina termoplástica se enfria en un enfriador mientras permanece en el molde. El método generalmente incluye los pasos dé (a) calentar una lámina termoplástica más allá de su temperatura de transición vitrea, (b) revenir la lámina calentada sobre un molde que tiene una cámara de vacio interna, (c) mantener la lámina sobre el molde creando un vacio parcial dentro de la cámara de vacio, y (d) enfriar rápidamente la lámina termoplástica en un enfriador mientras la lámina permanece en el molde. La presente invención proporciona adicionalmente un método para la elaboración de un molde de termoformación con una cámara de vacio interna. El método generalmente incluye los pasos de (a) fundir una porción de un molde correspondiente a las tres superficies dimensionales del molde o cara del molde, (b) colocar una linea de vacio o caja de vacio opuesta a la cara del molde y (c) fundir el remanente del molde alrededor de la linea de vacio o caja de vacío. Los agujeros de' vacío se pueden perforar a través de la cara del molde en las líneas o caja de vacío. La presente invención . proporciona un método y aparato de termoformación simple y efectivo que reduce el tiempo de ciclo y se elabora solamente con cambios limitados en las técnicas de elaboración de moldes convencionales. Debido a que el aparato de termoformación incluye un enfriador para enfriar la lámina, se elimina la necesidad por líneas refrigerantes convencionales. Esto facilita la elaboración del molde eliminando el esfuerzo necesitado para evitar las líneas refrigerantes cuando se crean los agujeros de vacío en el molde elaborado. Además, el uso del enfriador proporciona el enfriamiento rápido de la lámina termoplástica a temperatura uniforme y controlada. Estos y otros objetos, ventajas, y características de la invención serán fácilmente entendidas y apreciadas por referencia a la descripción detallada de la modalidad preferida y los dibujos.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Fig. 1 muestra una vista en elevación lateral de un aparato de termoformación de la técnica previa; La Fig. 1 es una vista superior de un aparato de termoformacion de la presente invención; La Fig. 3 muestra una vista en elevación lateral del aparato de termoformacion; La Fig. 4 es una vista en planta superior del aparato de termoformación; La Fig. 5 es una vista en elevación lateral de una red de líneas de vacío del aparato de termoformación; La Fig. 6 es una vista en elevación frontal del aparato de termoformación antes del moldeo por vacío de una lámina termoplástica; La Fig. 7 es una vista en elevación frontal del aparato de termoformación cuando una lámina se conforma por vacío; La Fig. B es una vista en elevación frontal del aparato de termoformación con una lámina termoplástica revenida sobre el molde de vacío; La Fig. 9 es una vista en elevación frontal del aparato de termoformación con el molde en una posición parcialmente girada; La Fig. 10 es una vista en elevación frontal del aparato de termoformación colocado sobre el tanque de enfriamiento; La Fig. 11 es una vista en elevación frontal del aparato de termoformación cuando el molde y la lámina termoplástica se sumergen en el tanque de enfriamiento; Las Figs. 12A - 12D muestran los diversos pasos de un proceso para la elaboración del molde de termoformación de la presente invención; La Fig. 13 muestra una primera modalidad alternativa del aparato de termoformación; La Fig. 14 muestra el molde que se sumerge en un tanque de enfriamiento de la primera modalidad alternativa; y La Fig. 15 muestra una segunda modalidad alternativa del aparato de termoformación.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA I. Vista general Un sistema de termoformación de conformidad con una modalidad preferida de la presente invención se muestra en la Fig. 2 y generalmente es designado 100. El aparato de termoformación generalmente incluye un bastidor movible 102 que porta las láminas termoplásticas 104 a través de varios pasos de un proceso de termoformación; una estación de carga 200 para cargar las láminas 104 sobre el bastidor 102, un calentador 107 para calentar las láminas termoplásticas 104, un molde de vacio movible 108 y un enfriador 110 para enfriar la lámina 104 mientras se- mantiene en el molde 108. En operación, la lámina termoplástica 104 se carga sobre el bastidor 102 en la estación de carga 200 y luego se lleva por el bastidor 102 a una estación de calentamiento donde se calienta por el calentador 107. El bastidor 102 luego mueve la lámina 104 calentada adyacente al molde 108, y la lámina 104 luego se reviene sobre el molde vía la creación de un vacio parcial dentro de la cámara de vacio interna del molde 108. El molde 108 luego se mueve en conjunto con la estructura 109 para enfriar rápidamente la lámina 104 en el enfriador 110 mientras permanece sobre el molde 108. Para los propósitos de descripción, la presente invención se describe en conexión con la formación de partes de HDPE. La presente invención es bien adecuada para el uso en la elaboración de una amplia variedad de productos que usa varios materiales termoformables, incluyendo otros materiales termoplásticos .

II. Estructura Como se señaló anteriormente, el bastidor 102 funciona para llevar la lámina 104 a través de los diversos pasos del proceso de termoformación. En una modalidad preferida, el bastidor 102 es un dispositivo giratorio generalmente convencional que gira a través de un plano horizontal alrededor de un eje vertical. El bastidor 102 está configurado en cierto modo similar a un ventilador giratorio, con múltiples aspas 102a-c del bastidor radialmente colocadas, de modo que se pueden realizar múltiples operaciones sobre múltiples láminas simultáneamente. En resumen, las múltiples aspas 102a-c del bastidor permiten la carga, calentamiento y moldeo simultáneo de las láminas 104 separadas. Más específicamente, las láminas 104 que llegan sobre una banda transportadora 103 se cargan sobre el bastidor 102 en la estación de carga 200. Al mismo tiempo, una lámina 104 previamente cargada se calienta en la estación de calentamiento 202 por el calentador 107 y otra lámina 104 previamente cargada se moldea y enfría rápidamente en la estación de moldeo 204 por el molde 108 y el tanque de enfriamiento 110. El bastidor 102, incluye una pluralidad de sujetadores 112 arreglados en una configuración rectangular. Los sujetadores 112 están colocados para cerrarse selectivamente en el margen periférico de la lámina termoplástica 104. El número y ubicación de los sujetadores 112 variará de aplicación a aplicación como sea necesario para retener adecuadamente la lámina 104. La estación de carga 200 generalmente es convencional y no se describirá en detalle aquí. Brevemente, las láminas 104 se alimentan de la banda transportadora 103 y consecutivamente se cargan sobre las aspas 102a-c del bastidor en la estación de carga 200. En una modalidad preferida, cada lámina 104 se coloca manualmente sobre el aspa 102a-c del bastidor correspondiente con su borde periférico colocado en los sujetadores 112 abiertos. Como se señaló anteriormente, la lámina 104 puede ser colocada alternativamente sobre el bastidor usando maquinaria convencional de "perforar y colocar". Los sujetadores 112 se cierran alrededor de la periferia de la lámina 104 para retener con seguridad la lámina 104 sobre el bastidor. El bastidor 102 también incluye un montaje de impulsión y control (no mostrado) que gira las aspas 102a-c del bastidor a través de varias estaciones. Como tal, el bastidor 102 funciona para girar la lámina 104 cargada desde la estación de carga 200 a la estación de calentamiento 202 y desde las - estaciones de calentamiento 202 a la estación de moldeo 204. Otras configuraciones del bastidor convencional se pueden substituir para el bastidor 102 giratorio, pero debido a su convencionalismo, no se describirá en detalle aquí.

El calentador 107 generalmente es convencional y por consiguiente no se describirá en detalle. En breve, el calentador 107 de la modalidad .descrita puede ser cualquier calentador radiante, de convección, infrarrojo u otro convencional, y preferiblemente se proporciona con controles estándares . Refiriéndose ahora a las Figuras 2-4, el molde 108 incluye una superficie 116 de tres dimensiones es decir, de una manera convencional, formada para corresponder con el producto deseado. El molde incluye una cámara de vacío 114 interna y una pluralidad de agujeros de vacío 117 que se extienden a través del molde 108 desde la cámara de vacío 114 a la superficie 116. La cámara de vacío 114 interna preferiblemente se define por una caja 118 que se extiende substancialmente en la profundidad y anchura completa del molde 108. La caja 118 funciona como un gran colector de vacío que es fácilmente intersectado por los agujeros de vacío 116. La caja 118 preferiblemente incluye una entrada de vacío 120 que se extiende desde el molde 108 y termina en un adaptador 122 para conectar la caja 118 a un vacío convencional (no mostrado) . Como se muestra en la Figura 5, la cámara de vacío interna puede ser definida alternativamente por una red de lineas 118' entrampadas dentro del molde 108' . La red 118' preferiblemente incluye una pluralidad de lineas paralelas interconectadas a una entrada de vacio 120' . La ubicación precisa de las lineas 118' preferiblemente es genérica, por ejemplo, separadas igualmente casi 6 pulgadas (15.24 cm) a lo largo de un plano único. Alternativamente, la ubicación de las lineas puede ser de aplicación especifica, por ejemplo, las lineas pueden ser localizadas solamente en áreas donde los agujeros de vacio se desean. En las aplicaciones que incorporan las lineas de vacio 118' , es necesario asegurar que los agujeros de vacio 117' penetren las lineas de vacío 118' . Con referencia adicional a las Figuras 3 y 4, el molde 108 se transporta por un sistema de actuación 160 que mueve selectivamente el molde 108 dentro y fuera de las aspas 102a-c del bastidor y también dentro y fuera del enfriador 110. En general, el sistema de actuación 160 incluye cuatro cilindros 164a-d colocados verticalmente que proporcionan el molde 108 con movimiento vertical, un carro 166 montado encima de los cilindros 164a-d verticales, una placa 172 montada giratoriamente dentro del carro 166, y un montaje de impulsión 180 que gira la placa 172 para proporcionar el molde 108 con movimiento giratorio.

Los cuatro cilindros 164a-d hidráulicos o neumáticos colocados verticalmente están montados preferiblemente en forma directa al piso o a una estructura (no mostrada) colocada dentro o sobre el piso. Los cilindros 164a-d se operan preferiblemente por un sistema de control convencional (no mostrado) que extiende y retira los cilindros 164a-d al unisono. El carro 166 está montado encima de los cilindros neumáticos 164a-d para moverse verticalmente con los cilindros. El carro 166 es una estructura substancialmente rectangular que tiene un par de soportes de motor 168a-b. Los soportes de motor 168a-b se localizan en el centro en los extremos laterales opuestos del carro 166. La placa 172 es una estructura generalmente rectangular que soporta el molde 108 y se fija dentro del carro 166. La placa 172 incluye un par de ejes 174a-b que se extienden desde los extremos laterales opuestos de la placa 172. Los ejes 174a-b se localizan en el centro y se fijan en los correspondientes montajes de cojinete o manguito (no mostrados) en el carro 166. Un engranaje de placa 185a-b se monta sobre cada eje 174a-b.. El montaje de impulsión 180 incluye un par de' motores de accionamiento eléctricos 182a-b montados sobre los soportes 168a-b del motor. Un engranaje impulsor 184a-b está montado en el eje de cada motor 183a-b. Una cadena impulsora 186a-b interconecta operativamente los motores 182a-b y la placa 172. Más específicamente, una cadena impulsora 186a-b se fija sobre cada combinación de engranaje impulsor 184a-b/engranaje de la placa 185a-b de modo que la operación de los motores 185a-b resulta en la rotación de la placa 172. Los tamaños respectivos de los engranajes impulsores y engranajes de la placa se seleccionan para proporcionar la relación de impulso deseada. Típicamente, esta relación se seleccionará en vista de las características de los motores de accionamiento 182a-b y la velocidad deseada de rotación del molde. El sistema de actuación 160 descrito solamente es ejemplar y se puede remplazar por cualquier amplia variedad de sistemas de actuación capaces de mover el molde 108 dentro y fuera del enfriador 110. El enfriador 110 se muestra en las Figuras 3 y 6-11, y generalmente incluye un depósito 113 que contiene un volumen del fluido de enfriamiento 114. El enfriador 110 preferiblemente se coloca inmediatamente por debajo del molde 108 de modo que el molde 108 y la lámina termoformada 104 puedan ser bajadas en el enfriador 110 inmediatamente después de la conformación. En la modalidad descrita, el depósito 113 es un tubo de tamaño suficiente para recibir la parte conformada 105 mientras que permanece en el molde 108. El fluido de enfriamiento 114 preferiblemente es agua, pero puede ser aceite, refrigerante u otros líquidos. Si se desea, el fluido de enfriamiento 114 puede ser alternativamente una sustancia no líquida que tiene substancialmente características similares a fluidos. Por ejemplo, el fluido de enfriamiento 114 puede ser una masa o cilante de perlas cerámicas (no mostrada) . La temperatura del fluido de enfriamiento 114 ú otro medio de enfriamiento preferiblemente se mantiene por un sistema convencional de control de temperatura (no mostrado) . El sistema de control de temperatura puede incluir enfriadores y/o calentadores como sea necesario para mantener el medio de enfriamiento a la temperatura deseada. Los enfriadores y calentadores capaces de mantener el medio de enfriamiento a una temperatura deseada son bien conocidos. Manteniendo el fluido de enfriamiento a una temperatura substancialmente constante, el tiempo de enfriamiento de la parte conformada también se puede mantener substancialmente constante. Cada vez el molde 108 y la lámina termoplástica 104 se sumergen en el fluido de enfriamiento 114 y se enfrían, la temperatura del fluido 114 .opcionalmente se puede probar y enfriar para mantenerlo a una temperatura deseada.

II . Operación La operación de la presente invención se describirá con referencia particular a las Figuras 2 y 6-11. En operación, la lámina 104 se carga en el bastidor 102 en una estación de carga 200. Más específicamente, una de las aspas 102a-c del bastidor se coloca adyacente a la estación de carga 200. Los sujetadores 112 se abren para preparar al bastidor 102 para recibir la lámina 104. La lámina 104 luego se coloca sobre el bastidor 102 dentro de sus bordes periféricos localizados entre las mandíbulas abiertas de los sujetadores 112 correspondientes. La lámina 104 se puede colocar manualmente o a través del uso de maquinaria convencional de "perforar y colocar". Una vez que la lámina 104 se coloca, los sujetadores 112 se cierran para agarrar los bordes periféricos de la lámina 104. El bastidor 104 luego gira para avanzar la lámina 104 a una estación de calentamiento 202 donde se aplica calor a la lámina 104 con el calentador 107. El bastidor 104 típicamente es automatizado, por ejemplo, por la rotación y traslación del impulsor de engranaje o cadena (no mostrado) . El bastidor 102 alternativamente puede ser establecido como un sistema convencional de alimentación del bastidor para mover las láminas 104 a diferentes estaciones. Si se desea, el bastidor 102 se puede mover manualmente. En la estación de calentamiento 202, el calentador 107 aplica la cantidad deseada de energía de calor a la lámina 104. Típicamente, la lámina 104 se calentará a un número predeterminado de grados arriba de su temperatura de transición vitrea. Con referencia a la Figura 2, el aspa 102a, b o c del bastidor que transporta la lámina 104 calentada luego gira a la estación de moldeo 204, lo cual se muestra mejor en la Fig. 6. En la estación de moldeo, el bastidor 102b alinea la lámina 104 sobre el molde 108. A continuación, como se muestra en la Figura 7, el molde 108 se levanta en contacto con la lámina 104 por la extensión de los cilindros verticales 164a-d. Al mismo tiempo, la fuente de vacío se enciende, creando un vacío parcial dentro de la cámara de vacío 114 y extrayendo el aire a través de los agujeros de vacío 116 (Figuras 3 y 5) . El molde 108 se levanta hasta que la lámina esta suficientemente revenida sobre la superficie de tres dimensiones del molde. Una vez que la lámina 104 está completamente revenida sobre el molde de vacío 108, los sujetadores 112 la liberan de modo que la lámina conformada 102 está libre para moverse con el molde 1C8. Como se muestra en la Figura 8, el molde 108 luego se aparta del aspa 102 con los cilindros 164a-d. En una modalidad alternativa, el bastidor 102 se puede proporcionar con un mecanismo impulsor vertical el cual permite que el aspa 102a-c del bastidor apropiado se baje para conducir la lámina en contacto con la superficie del molde 108 y luego se eleve después de que la lámina 104 se ha liberado en el molde 108. A continuación, el sistema de actuación 160 baja el molde 108 y la lámina 104 en el enfriador 110. Con referencia a las Figuras 9 y 10, el montaje impulsor 180 primero gira la placa 172 alrededor de 180 grados asi el molde 108 se. suspende abajo del carro 166 en una orientación invertida. La placa 172 se gira por la operación de los motores 182a-b. Los motores 182a-b giran los engranajes impulsores 184a-b, los cuales a su vez impulsan las cadenas impulsoras 186a-b. El movimiento de las cadenas impulsoras 186a-b origina el movimiento rotacional de los engranajes 185a-b de la placa y por último la placa 172. Una vez que la placa 172 es girada como se muestra en la Figura 10, el carro 166 se baja por la operación de los cilindros verticales 164a-d. Como se muestra en la Figura 11, los cilindros verticales 164a-d se retiran al unisono, por lo cual bajan el carro 166 y sumergen el molde 108 y la lámina 104 en el enfriador 110. El molde 108 y la lámina 104 permanecen sumergidos en el enfriador 110 por un periodo de tiempo predeterminado, seleccionado para permitir que la lámina 104 se enfrie lo suficiente de módo que no sufra deformación cuando se remueva del molde 108. El molde 108 luego se levanta del enfriador 110. Los cilindros verticales 164a-d se extienden al unisono levantando el carro 166, la placa 172, el molde 108 y la lámina 104 del fluido de enfriamiento 114. Una vez que los cilindros verticales 164a-d están extendidos lo suficiente, la placa 172 se gira 180 grados por los motores impulsores 182a-b para regresar el molde 108 a la posición recta. El vacío luego se libera, preferiblemente abriendo la cámara de vacio 114 (Figuras 3 y 5) al medio ambiente. La lámina 104 luego se puede remover del molde 108 invirtiendo el vacío y soplando la lámina 104 (ahora conformada completamente en una parte) fuera del molde 108. Opcionalmente, la lámina se remueve manual o por un mecanismo convencional de "perforar y colocar", y se coloca sobre la banda transportadora 105 para el procesamiento adicional (Figura 2) . El proceso se repite para el número deseado de láminas .

III . Elaboración del Molde El molde 108 preferiblemente se elabora en el proceso mostrado en las Figuras 12A-D. En general, el proceso incluye la definición de una impresión de molde 455 en los medios de molde 454, colocando una caja de vacio 118 o lineas de vacio 118' (colectivamente referida como una cámara de vacio 114), vertiendo el material fundido en la impresión de molde 455 sobre o alrededor de la cámara de vacio 114 para formar el molde 108. Después de que el molde 108 se remueve de la caja de moldeo 450, los agujeros de vacio se pueden perforar a través de la cara del molde en las posiciones pre-seleccionadas para proporcionar la comunicación de fluido entre la cámara de vacio 114 y el medio ambiente. Con referencia adicional a las Figuras 12A-D, los medios de molde 454 preferiblemente son arena u otros medios de fundición convencionales. Estos medios se colocan en la caja de moldeo 450. Como se muestra en la Figura 12A, una herramienta de moldeo 452 se presiona en los medios 454 para crear una impresión de la herramienta en los medios. La herramienta 452 generalmente es convencional y preferiblemente es madera, tallada en la forma del molde deseado y articulo termoforinado. Como se apreciará, otras herramientas o técnicas de moldeo convencionales se pueden usar para formar una impresión en los medios 454.

Refiriéndose ahora a la Fig. 12B, la herramienta de moldeo 452 se aparta de la caja 450, dejando una impresión de molde 455 en los medios 454. Como se muestra en la Fig. 12C, la cámara de vacio 114 (definida por caja de vacio 118 o lineas de vacio 118') se suspende en la impresión de molde 455. La cámara de vacio 114 preferiblemente se mantiene- en la ubicación deseada por alambres u otras técnicas convencionales. Como se señaló anteriormente, la cámara de vacio 114 preferiblemente es una caja hueca 118 construida virtualmente de cualquier material que no se deforma substancialmente cuando está en contacto con el material fundido usado para fundir el molde 108. preferiblemente, la caja de vacio 118 es aleación de aluminio, pero se pueden usar otros materiales, dependiendo del material de fundición y la cantidad de deformación permisible de la caja. La cámara de vacio 114 puede ser definida alternativamente por una red de lineas de vacio 118' . En tales aplicaciones, las lineas de vacio 118' se pueden arreglar en una forma de serpentín como se muestra. Opcionalmente, las líneas pueden estar en cualquier configuración para optimizar la fuente de vacío disponible a los contornos exteriores de la cara del molde 480. Por ejemplo, las líneas de vacío 118' pueden estar definidas en una configuración similar a rejillas o las lineas se pueden arreglar de modo que las mismas se acerquen a las áreas de la cara del molde 480, es decir, los huecos o grietas de la superficie de tres dimensiones, que requieren más revenido para empujar el termoplástico en las mismas durante una operación de termoformación. Sin embargo, tanto una caja 118 como una línea de vacío 118' se pueden colocar y fundir en el molde 108 en ciertas aplicaciones como se desee. El siguiente paso se ilustra en la Figura 12D. En este paso, el material de fundición se vierte en la impresión de molde 455, conformando los contornos del mismo. El material de fundición preferiblemente es aluminio, pero se puede usar cualquier metal, aleación o material sintético comercialmente disponible para formar el molde, como lo requiera la aplicación. Preferiblemente, el material de fundición se vierte para llenar la impresión de molde 455 que se extiende sobre y atrapando la .cámara de vacío 114. El material de fundición llena los contornos de la impresión de molde 455 para formar una superficie de tres dimensiones de salientes y huecos, o la "cara del molde" 480. Alternativamente, la cámara de vacío 114 se puede asegurar a la superficie inferior del molde 108 después de que el molde se ha fundido.

.Aunque no se ilustra separadamente, al material fundido se le permite curar y el molde conformado 108 se remueve de la cavidad. Una vez removido de la cavidad, una pluralidad de agujeros de vacío se pueden perforar, taladrar o de otra manera conformar a través de la cara del molde para proporcionar la comunicación de fluido entre la cámara de vacío 114 y la cara del molde 480. Debido a que el molde no incluye líneas de enfriamiento convencionales, los agujeros de vacío se pueden perforar sin preocuparse de dañar una de las líneas. Por último, muchas más posiciones están disponibles a través de las cuales los agujeros de vacío se pueden perforar.

IV. Primera Modalidad Alternativa Una primera modalidad alternativa de la presente invención se muestra en las Figuras 13 y 14. Esta modalidad incluye la mayoría de los mismos componentes de la modalidad preferida, excepto el montaje impulsor. Los cilindros hidráulicos 264a-d son similares a los cilindros hidráulicos de la modalidad preferida, excepto que las aspas 265a-d preferiblemente son telescópicas y que el carro 272 se fija a los soportes 273a-d del carro, una distancia inferior de las partes superiores de los soportes 278a-d. En operación, el molde 208 se levanta al unisono por los cilindros telescópicos hidráulicos 264a-d para encajar una lámina 104 soportada sobre el bastidor 202b de una manera idéntica a aquella de la modalidad preferida. El molde 208 se muestra en la posición elevada en la Figura 13 en lineas fantasmas. Cuando el molde 208 se aparta con la lámina 104 el vacio se dirige contra este, antes que gire, la placa 272 del carro se dirige hacia abajo al unisono por los cilindros hidráulicos 264a-d, como se muestra en las lineas fantasmas en la Figura 14 el carro 272 se coloca dentro del tanque de enfriamiento 213. En cuanto a eso, la lámina 104 se enfria y se conforma como se describe en conexión con la modalidad preferida. Después de que a la lámina 104 se le permite enfriarse lo suficiente, las aspas 265a-d del cilindro hidráulico se extienden al unisono, elevando el carro 272, el molde 108 y la lámina 104 del tanque de enfriamiento 213. La lámina 104 se puede remover del molde con cualquiera de las técnicas descritas en conexión con la modalidad preferida u otras técnicas de remoción convencionales. Este proceso se puede repetir como se desee para moldear un número de láminas .

V. Segunda Modalidad Alternativa Una segunda modalidad · alternativa de la presente invención se muestra en la Figura 15. El aparato de conformación mostrado en la Figura 15 generalmente incluye un molde invertido 308 montado al carro 372 el cual se monta adicionalmente a los cilindros hidráulicos invertidos 364a-d. En operación, los cilindros hidráulicos abaten el carro 372 y el molde 308 hacia abajo a través del aspa 302b del bastidor de modo que la lámina 104 se puede dirigir contra el molde 308 como se describe en la modalidad preferida. El carro 372 se hace descender adicionalmente al unísono por los cilindros hidráulicos 364a-d de modo que el molde 308 y la lámina 104 asociados con este se colocan en el tanque de enfriamiento 313 donde se le permite al líquido 314 enfriar la lámina 104. El molde 108 se muestra en la posición completamente abatida en la Figura 15 en líneas fantasmas. Una vez que la lámina 104 se enfría lo suficiente se puede apartar sobre el molde 308 vía los cilindros hidráulicos 364a-d. La lámina 104 se puede remover del molde con cualquiera de las técnicas descritas en conexión con la modalidad preferida u otras técnicas de remoción convencionales. Este proceso se puede repetir como se desee para moldear un número de láminas.

La descripción anterior es de las modalidades preferidas de la invención. Se pueden hacer varias alteraciones y cambios sin apartarse del espíritu y aspectos más amplios de la invención como se define en las reivindicaciones anexadas, las cuales están para ser interpretadas de conformidad con los principios del derecho de patente que incluyen la doctrina de equivalentes. Cualquier referencia a los elementos de reivindicación en lo singular, por ejemplo, usando los artículos "un", "uno", "el", o "dicho", no está para ser construido como limitante del elemento para lo singular. 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 descripción de la invención.

Claims (32)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un método de termoformación, caracterizado porque comprende: proporcionar un molde de vacio que tiene una cámara de vacio interna; calentar un material termoplástico; revenir el material termoplástico calentado sobre el molde de vacio, incluyendo revenir un vacio parcial en la cámara de vacio interna; y enfriar el material termoplástico conformado enfriando rápidamente el material termoplástico mientras el material termoplástico permanece sobre el molde de vacio.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque mantiene el enfriador a una temperatura substancialmente constante.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el material termoplástico se enfria en un material seleccionado del grupo, que consiste de agua, aceite, refrigerante y perlas cerámicas.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque remover el material termoplástico del molde de vacío invirtiendo el vacío y soplando un gas contra el material termoplástico.

5. Un aparato de termoformación, caracterizado porque comprende: un molde de vacío que tiene una superficie y una cámara de vacío interna, el molde define una pluralidad de agujeros de vacío que se extienden entre la superficie y la cámara de vacío; un enfriador; y medios de actuación para mover el molde en el enfriador mientras se retiene un material termoplástico en el molde .

6. El aparato de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el enfriador incluye un depósito y un fluido de enfriamiento, el depósito es de tamaño suficiente para recibir el molde mientras se retiene un material termoplástico en el molde.

7. El aparato de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque comprende unos medios de control de temperatura para mantener el fluido de enfriamiento a una temperatura substancialmente constante.

8. El aparato de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque los medios de actuación incluyen un carro que soporta el molde.

9. El aparato de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque comprende un bastidor para mantener al menos una lámina del material termoplástico en una posición soportada.

10. El aparato de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el carro es trasladable entre una primera posición en donde el molde se pone en contacto y dirige la lámina en la posición soportada y una segunda posición en donde el carro coloca el molde con la lámina retenida en este en el enfriador.

11. El aparato de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque un montaje impulsor que gira el carro a lo largo de un eje de modo que en la primera posición el molde enfrenta la lámina y de modo que en la segunda posición el molde enfrenta el enfriador.

12. El aparato de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la translación entre las primera y segunda posiciones requiere la rotación del carro alrededor de 180 grados.

13. El aparato de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la cámara de vacio interna es al menos una de una caja de vacío y una red de líneas de vacío.

14. Un sistema de termoformación caracterizado porque comprende: una primera estación que incluye un calentador; una segunda estación que incluye un molde de vacío y un depósito de enfriamiento, el molde de vacío se puede actuar entre una posición de revenido en donde el molde de vacío reviene una lámina termoplástica contra el molde de vacío con un vacío parcial, y una posición de enfriamiento en donde el molde de vacío se coloca en el depósito de enfriamiento; y un bastidor que incluye una pluralidad de aberturas que reciben la lámina, el bastidor es sustentador de la lámina termoplástica, en donde el bastidor mueve la lámina termoplástica a la primera estación y la segunda estación.

15. El aparato de termoformación de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el bastidor es un carrusel que puede girar.

16. El aparato de termoformación de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el bastidor se coloca sobre un conjunto de rieles.

17. El aparato de termoformación de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el molde de vacío incluye una superficie y una cámara de vacío interna, el molde de vacío define una pluralidad de agujeros de vacío que proporcionan la comunicación de fluido entre la cámara de vacío interna y el medio ambiente.

18. Un aparato de termoformación, caracterizado porque comprende: un tanque de enfriamiento; un molde que incluye al menos una de una caja de vacío y una red de líneas de vacío en comunicación del fluido con el medio ambiente a través de una pluralidad de agujeros de vacío definidos por el molde; y un sistema actuador sustentador del molde, el sistema actuador puede actuar entre una posición de revenido en donde el molde reviene una lámina termoformable contra el molde con un vacío parcial, y una posición de enfriamiento en donde el molde se coloca en el tanque de enfriamiento.

19. El aparato de termoformación de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el molde es de una pluralidad de regiones de máximo y mínimo espesor y en donde la red de líneas de vacío está configurada en el molde adyacente a las regiones de mínimo espesor.

20. El aparato de termoformación de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque comprende un bastidor para mantener al menos una lámina termoplástica.

21. El aparato de termoformación de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el sistema actuador impulsa el molde a. través del bastidor para hacer contacto con la lámina y mover la lámina con el molde en el tanque de enfriamiento en la posición de en riamiento.

22. El aparato de termoformación de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el sistema actuador mueve el molde en la posición de revenido y luego gira el molde a un ángulo pre-seleccionado de modo que el molde es movible en la posición de

23. El aparato de termoformación de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el sistema actuador es operado por. una pluralidad de cilindros neumáticos que mueven el molde en una primera dirección a la posición de revenido y luego . retira el molde lejos de la posición de revenido en una segunda dirección hasta que el molde se coloca en la posición de enfriamiento.

24. El aparato de termoformación de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la lámina termoformable se mantiene en un bastidor y el sistema actuador impulsa el molde en contacto con la lámina termoformable en una primera dirección y luego retira el moldes después de que la lámina termoformable se reviene contra el molde en una segunda dirección opuesta a la primera dirección hasta que el molde alcanza la posición de enfriamiento.

25. Un método de elaboración de un molde de termoformación, caracterizado porque comprende: formar una cavidad en un medio de molde, la cavidad corresponde en forma al molde de termoformación; colocar una cámara de vacio en la cavidad; suministrar un material fundido a la cavidad para fundir el molde cerca de la cámara de vacío; el material fundido se conforma con la cavidad y define una cara del molde; y ¦ conformar al menos un agujero en el molde que se extiende desde la cara del molde a la cámara de vacío para proporcionar la comunicación entre la cámara de vacío y la cara del molde.

26. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque la cara del molde incluye una pluralidad de salientes y huecos, y en donde la cámara de vacío es una red de líneas de vacío, la red de líneas de vacío se coloca substancialmente de forma coincidente con los huecos .

27. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque la cámara de vacío y los agujeros de vacío definen solamente los huecos .en el molde.

28. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque el molde es de espesor variable y en donde la cámara de vacío es una red de líneas de vacío, la red de líneas de vacío se extiende a través del molde en las áreas de menor espesor.

29. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque la cámara de vacío es una red de líneas de vacío, la red de líneas de vacío se despliegan en una configuración de rejilla dentro del molde.

30. Un proceso para la elaboración de un molde de vacío, caracterizado porque comprende: imprimir en un medio de molde una cavidad de molde que corresponden en forma a una forma deseada del molde; suspender una cámara de vacío en la cavidad del molde, la cámara de vacío tiene unos medios de unión para conectar de forma operativa la cavidad del molde a unos medios de suministro de vacío; suministrar un material fundido a la cavidad del molde, el material fundido llena al menos una porción de la cavidad del molde y abarca al menos una porción de la cámara de vacío; curar el material fundido para definir el molde al menos abarcando parcialmente la cámara de vacío, el molde define una cara contorneada para formar una lámina termoformable; y definir una pluralidad de agujeros en el molde para crear la comunicación de fluido entre la cámara de vacío y la cara.

31. El proceso de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque la cámara de vacío es una red de líneas de vacío.

32. El proceso de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque la cámara de vacío es una caja de vacío.