MXPA04001712A

MXPA04001712A - Metodo y aparato para moldear por soplado un articulo que tiene una pestana solida que se proyecta radialmente hacia fuera.

Info

Publication number: MXPA04001712A
Application number: MXPA04001712A
Authority: MX
Inventors: J Clougherty Kenan
Original assignee: Sonoco Dev Inc
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2005-08-19
Also published as: BRPI0400573A; EP1563984A1; US20040159983A1; CA2458312C; CA2458312A1; US7153466B2

Abstract

Suministrando un molde de soplado que tiene una ranura circunferencial que se llena con material termoplastico fluido durante un ciclo de soplado, se forma una pestana solida que se proyecta hacia fuera en la pared lateral de un articulo moldeado por soplado; el molde incluye un sistema de calentamiento dispuesto localmente adyacente a la ranura para calentar las paredes de la ranura, a fin de calentar el material termoplastico en esta region, reduciendo asi la viscosidad del material termoplastico para que fluya mas rapidamente y llene completamente la ranura; el molde tambien puede incluir un sistema de enfriamiento dispuesto localmente adyacente a la ranura para enfriar la pestana del articulo moldeado por soplado antes de la expulsion del articulo del molde.

Description

METODO Y APARATO PARA MOLDEAR POR SOPLADO UN ARTICULO QUE TIENE UNA PESTAÑA SOLIDA QUE SE PROYECTA RAD1ALMENTE HACIA FUERA CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a procedimientos de moldeo por soplado y a aparatos para fabricar artículos moldeados por soplado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los recipientes convencionales moldeados por soplado generalmente tienen extremos superiores de diámetro pequeño y están roscados para aceptar tapas de enroscar. En algunas aplicaciones dichos extremos superiores son inconvenientes debido a la naturaleza del contenido del recipiente, que en algunos casos puede requerir aberturas de boca ancha para facilitar la entrada y salida del contenido del recipiente. Así, en muchos casos serían deseables cierres alternativos tales como membranas de sellado o cierres metálicos de costura. Sin embargo, ha sido impráctico y antieconómico emplear cierres de extremo de membrana de sellado o de metal de costura para dichos recipientes, porque el procedimiento de moldeo por soplado no ha facilitado la fabricación del tipo de pestañas requeridas para dichos cierres, pestañas planas que se extienden externamente. Para proveer dicha pestaña en un recipiente moldeado por soplado, ha sido necesario formar un artículo intermedio moldeado por soplado de una manera particular, y después realizar las operaciones de acabado en el artículo intermedio. Mas específicamente, la pared lateral tubular del artículo intermedio se moldea para incluir una sección hueca en forma generalmente de U que se extiende radialmente hacia fuera desde la pared lateral. Un soporte inferior de la sección en forma de U se extiende generalmente en forma radial y formará la pestaña en un recipiente terminado. El soporte inferior está unido en su extremo exterior al resto de la sección de forma general de U. Después de retirar el artículo intermedio del molde, el artículo se somete a dos operaciones de corte separadas. En una primera operación del corte, se hace un corte cerca del borde externo del soporte inferior de la sección en forma de U para separar el soporte del resto de la sección. Después se realiza una segunda operación de corte recortando a través del soporte inferior en dirección axial para remover una porción de extremo radialmente externa del soporte. La porción restante del soporte forma así una pestaña en el recipiente. Este procedimiento de acabado posterior al moldeo es relativamente complicado y costoso. Sería deseable proveer un recipiente con pestaña de una manera más simple y menos costosa. También se ha sugerido, por ejemplo en la patente de E.U.A. No. 4,496,064, que es necesario un alto grado de orientación biaxial en la pestaña de un recipiente de plástico para tolerar esfuerzos de flexión altos sobre la pestaña cuando un cierre de metal es doblemente cosido en el recipiente. La patente ?64 enseña un procedimiento de moldeado por soplado de estiramiento y acabado para obtener este alto grado de orientación biaxial. En particular, se estira un artículo intermedio moldeado por soplado y se realizan operaciones de acabo posteriores al moldeado como se describió previamente para producir el recipiente terminado, de tal manera que la pestaña se forma de una porción del artículo intermedio sometida a estiramiento biaxial. Como se indica, las operaciones de acabado posteriores al moldeado son relativamente costosas. Además, con el procedimiento convencional de moldeado por soplado de estiramiento, el grosor de la pestaña se restringe para ser uniforme en dirección radial y esencialmente,, igual al grosor de la pared lateral del recipiente. Sería deseable poder variar el grosor o el perfil de la pestaña según se requiera en cada caso. En la solicitud copendiente No. de serie 10/224,101 , se describe un procedimiento mejorado para formar un recipiente moldeado por soplado, en el cual se sopla una pestaña sólida que se extiende radialmente hacia fuera en la pared lateral tubular del artículo. En la superficie interna del molde se forma un hueco o ranura que se extiende circunferencialmente que moldea la pared lateral tubular del artículo. Una preforma de material termoplástico se extruye de una garganta anular de una matriz y la preforma se encierra en el molde. Mientras el material termoplástico aún está fluido, la preforma se infla soplando el material termoplástico contra las paredes del molde. Durante la inflación la ranura se llena con el material termoplástico fluido. El material se enfría y solidifica y el artículo resultante se retira del molde. El material que llena la ranura forma una pestaña sólida que se extiende radialmente hacia fuera moldeada a la pared lateral tubular de! artículo. Este procedimiento es un mejoramiento sobre los procedimientos anteriores indicados arriba, ya que reduce la complejidad de las operaciones de acabo posteriores al moldeo, y el grosor de la pestaña puede ser controlado independientemente del grosor de la pared del recipiente, configurando adecuadamente la ranura en la pared del molde. Sin embargo, se ha encontrado que puede ser difícil llenar completamente la ranura cuando la longitud radial de la ranura es relativamente grande en comparación con la anchura axial de la ranura (es decir, cuando la pestaña es larga y delgada).

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La invención está dirigida a cubrir las necesidades anteriormente mencionadas y obtiene otras ventajas, suministrando un aparato y un procedimiento para fabricar un recipiente moldeado por soplado que tiene una pestaña sólida que se proyecta radialmente hacia fuera desde el recipiente, en donde el molde incluye una ranura circunferencial que se llena con material termoplástico fluido cuando el material se infla en el molde, y en donde una región localizada del molde adyacente a la ranura se calienta por medio de un sistema de calentamiento a una temperatura mas alta que las otras porciones del molde para hacer el material termoplástico menos viscoso, de tal manera que se llena completamente la ranura. El sistema de calentamiento puede ser de varios tipos que incluyen calentadores eléctricos, calentadores de fluido caliente circulante, etc., y está dispuesto localmente cerca de la ranura en el molde para calentar las superficies del molde en la ranura. En otra modalidad, el molde también incluye un sistema de enfriamiento dispuesto localmente cerca de la ranura para enfriar la pestaña del artículo moldeado soplado justo antes de abrir el molde y retirar el artículo. El sistema de enfriamiento puede comprender, por ejemplo, un sistema de enfriador circulante o similar.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Habiendo descrito así la invención en términos generales, ahora se hará referencia a los dibujos anexos, que no necesariamente están dibujados a escala, y en donde: La figura 1 es una vista en perspectiva de un recipiente moldeado por soplado de acuerdo con una modalidad preferida de la invención; La figura 2 es una vista de sección transversal a través de la pared lateral tubular y la pestaña del recipiente de la figura 1 ; La figura 3 es una vista de diagrama de un aparato de moldeo por soplado de acuerdo con la invención, que muestra una preforma que ha sido extruida y las mitades del molde a punto de encerrar la preforma; La figura 4 muestra el molde cerrado y la preforma inflada contra las paredes del molde; la ranura en la pared del molde siendo llenada con el material termoplástico; La figura 5 muestra el artículo intermedio moldeado por soplado resultante de la fabricación de acuerdo con una modalidad de la invención, e ilustra una operación de corte para remover una porción de acomodo del artículo para producir el artículo de la figura 1 ; y La figura 6 es un detalle de la región de pestaña del molde de acuerdo con una modalidad de la invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Ahora se describirá la presente invención mas completamente con referencia a los dibujos anexos, en los cuales se muestran algunas, pero no todas, las modalidades de la invención. En realidad, estas invenciones pueden tomar muchas formas diferentes y no se deben considerar limitadas a las modalidades indicadas en la presente; Mas bien, estas modalidades se proveen para que esta descripción satisfaga los requerimientos legales aplicables. Números similares se refieren a elementos similares en toda la especificación. La figura 1 muestra un recipiente moldeado por soplado, 20, de acuerdo con una modalidad de la invención. El recipiente comprende una pared de base, 22, y una pared tubular, 24, cuyo extremo interior está unido con la pared de base. En la modalidad ilustrada, la pared lateral 24 tiene una sección transversal circular e incluye varias secciones de diferentes diámetros y formas para impartir una apariencia estéticamente agradable al recipiente. Sin embargo, se reconocerá que se pueden hacer artículos moldeados por soplado que tienen varias formas de sección transversal diferentes a la circular; la pared lateral puede ser recta, ahusada o contorneada de varias maneras como se desee, y se pueden incluir otras características tales como asas u otras proyecciones. De esta manera, la invención no está limitada a ninguna forma particular de artículo, mostrando el recipiente 20 solamente como un ejemplo representativo para fines explicativos. Los artículos de acuerdo con la invención se pueden moldear por soplado por medio de extrusión de cualquier material termoplástico adecuado, incluyendo HDPE, LDPE, polipropileno, PVC, PET, policarbonato, EVOH, y otros. El recipiente 20 también incluye una pestaña sólida 26 que se extiende radialmente hacia fuera, mostrada en mayor detalle en la figura 2, moldeada integralmente con el extremo superior de la pared lateral 24. El término "sólida" como se refiere a la pestaña, se usa aquí para indicar que la pestaña no está hueca; esto es, la pestaña tiene una superficie superior 28 y una superficie inferior 30, y entre dichas superficies es un material termoplástico continuo. La pestaña 26 también incluye un borde radialmente más externo 32. De acuerdo con la invención, la superficie superior 28, la superficie inferior 30 y el borde 32 de la pestaña son moldeados por superficies de moldeo durante el moldeado por soplado del recipiente, como se explica mas adelante. Por consiguiente, el contorno y las dimensiones de la pestaña 26 se pueden controlar con precisión y no se requiere recorte de la pestaña después de moldeo para obtener un diámetro deseado de la pestaña. La pestaña 26 se forma soplando material termoplástico fluido hacia una ranura formada en la superficie del molde de soplado. La figura 3 representa en diagrama un aparato para moldeo por soplado del recipiente de pestaña de las figuras 1 y 2. El aparato incluye una matriz 40 y un molde 60. La matriz puede ser una matriz de extrusión convencional de garganta variable para extruir preformas tubulares de material termoplástico alimentado a la matriz. En general, como se muestra, la matriz incluirá un cuerpo 42 que define un pasaje 44 de una sección transversal generalmente circular. Dispuesto coaxialmente en el pasaje está un tapón de garganta de matriz, 46, de sección transversal similar al pasaje 44, pero de diámetro más pequeño, de tal manera que existe un espacio anular 48 entre el tapón y la pared interna del pasaje. El pasaje y el tapón tienen ambos regiones de extremo de forma convergente-divergente, en donde la sección divergente termina en una abertura o garganta de descarga, 50, de la matriz. El tapón de garganta de matriz, 46, es axialmente movible dentro del pasaje 44 para variar la anchura de la garganta de matriz, 50, a fin de variar el grosor de la pared de una preforma extruida de la matriz; mas particularmente, moviendo el tapón ascendentemente en la figura 3 se reduce la garganta de la matriz y así la pared de la preforma se hace más delgada, mientras que moviendo el tapón descendentemente se ensancha la garganta y la pared de la preforma se hace mas gruesa. Preferiblemente, el tapón 46 es movido por un accionador rápidamente sensible tal como un servomecanismo 52 controlado por un controlador microprocesador adecuado (no mostrado). El material termoplástico fundido se alimenta a la matriz 40 a través de un orificio de alimentación 54 que conduce al pasaje 44. El tapón de garganta de matriz 46 incluye un hueco anular 56 para facilitar la distribución del material fundido que entra alrededor de la circunferencia del tapón. El material fluido fluye entonces hacia abajo a través del espacio anular 48 de la matriz y es descargado de la garganta de matriz, 50, para formar una preforma 58 de material fundido. El molde 60 está provisto en dos mitades complementarias que son movibles en alejamiento y acercamiento una de otra. Una vez que la preforma 58 ha sido extruida hasta la longitud deseada en base a la longitud del artículo que se va a producir, las mitades de molde se juntan para encerrar la preforma en el molde. En el procedimiento de cierre del molde un extremo de la preforma, en este caso el extremo saliente, es oprimido y cerrado por el molde, y el extremo opuesto, en este caso el extremo trasero, es separado del producto extruido que continúa extruyéndose de la matriz; como se sabe en la técnica, es posible invertir la orientación del molde de tal manera que el extremo trasero de la preforma sea oprimido y cerrado. El extremo opuesto de la preforma del extremo cerrado permanece abierto y se extiende hacia una abertura 62 en el molde cerrado 60.

Después, un perno de soplado 65 se inserta en la abertura 62 del molde y se acopla selladamente al extremo abierto de la preforma, y se sopla aire a través del perno de soplado hacia el interior de la preforma para inflar la preforma, de tal manera que el material todavía fluido se expande contra las superficies internas del molde, como se muestra en la figura 4. El molde incluye una superficie interna 64 de pared de base para configurar la pared de base del artículo moldeado soplado, y una superficie interna 66 de pared lateral para conformar la pared lateral tubular del artículo. Una vez que la preforma ha sido expandida para llenar el molde, el material se enfría para solidificarlo y entonces se abre el molde para retirar el artículo del molde. En la figura 5 se muestra el artículo resultante, referido aquí como un artículo intermedio de fabricación. De acuerdo con la invención, la superficie interior 66 de pared lateral de molde incluye una ranura circunferencial 68 para formar la pestaña sobre el extremo superior de la pared lateral del recipiente 20. La ranura 68 está localizada en la unión entre la porción de la superficie de molde que configura la pared lateral 64 del artículo terminado 20, y la porción de la superficie de molde que configura una porción de acomodo 70 (figura 5) del artículo intermedio que está unida al extremo superior de la pared lateral. La porción de acomodo no forma parte del recipiente terminado sino que es removida en una operación de acabado posterior al moldeo, como se explica mas adelante. La ranura 68 en la superficie de molde está configurada como una imagen negativa del perfil de pestaña deseado. Durante la inflación de la preforma se sopla un material termoplástico fluido hacia la ranura 68 para llenar sustancialmente la ranura. El artículo resultante, como se muestra en la figura 5, tiene así una pestaña sólida 26 que se extiende radialmente hacia fuera, moldeada integralmente con el extremo superior de la pared lateral 24 en la unión entre la pared lateral 24 y la porción de acomodo 70. Para terminar el recipiente 20, la porción de acomodo 70 debe ser separada del extremo superior de la pared lateral 24 y la pestaña 26. Convenientemente, para realizar esto solo se requiere hacer un corte sencillo. Como se muestra en la figura 5, se usa un dispositivo de corte adecuado tal como por ejemplo una sierra o cuchilla giratoria, 72, para hacer un corte en dirección radial (es decir, a lo largo de un plano normal al eje longitudinal del recipiente) a través del artículo, a lo largo de un plano sustancialmente al ras de la superficie superior 28 de la pestaña 26. La superficie cortada resultante, de esta manera, está sustancialmente al ras de la superficie superior de la pestaña. En algunos casos se buscan pestañas sólidas de extensión radial considerable (por ejemplo igual o mayor al grosor de la pared lateral). Para lograr este objetivo se debe proveer suficiente material termoplástico en una región localizada de la preforma correspondiente a la localización de la ranura 68 en la pared del molde, de tal manera que la ranura sea llenada sustancialmente con el material. Para este fin, la matriz de extrusión 40 incluye preferiblemente un servomecanismo 52 u otro accionador adecuado rápidamente sensible para mover el tapón de garganta de matriz, 46, para controlar el grosor de la preforma. Conforme se extruye la preforma, el tamaño de la garganta de matriz se fija a una anchura relativamente pequeña para extruir las porciones de preforma que formarán la pared de base 22 y la pared lateral 24 del recipiente. Sin embargo, en una localización de la preforma que corresponde a la localización de la ranura 68 en el molde, el tapón de garganta de matriz 46 se mueve muy rápidamente para agrandar sustancialmente la anchura de la garganta de matriz (por ejemplo, a por lo menos aproximadamente 5 veces la anchura antes del alargamiento, o en algunos casos a por lo menos aproximadamente 10 veces la anchura previa), y después de un período muy corto el tapón 46 se mueve rápidamente hacia atrás para restringir la garganta de matriz nuevamente para extruir la parte de la preforma que corresponde a la porción de acomodo 70 del artículo moldeado. De esta manera, el tamaño de la garganta de matriz "queda enclavado" ascendentemente en la región de la ranura 68. Incluso cuando hay suficiente material termoplástico en la parte de la preforma adyacente a la ranura 68 para llenar completamente la ranura, en algunos casos puede ser difícil hacer que el material termoplástico fluya y llene completamente la ranura. Esto es particularmente cierto cuando la ranura es relativamente grande en dirección radial y estrecha en dirección axial. De acuerdo con la invención, una región del molde adyacente a la ranura se calienta a una temperatura más alta que las otras porciones del molde fuera de dicha región, de tal manera que se eleva la temperatura del material termoplástico en la región localizada de la ranura. La viscosidad del material termoplástico disminuye al aumentar la temperatura y de esta manera el material termoplástico se hace mas fluido de modo que puede llenar mas fácilmente toda la ranura. La figura 6 muestra una vista muy amplificada de la región del molde 60 cerca de la ranura 68. El molde incluye un sistema de calentamiento local 80, para calentar por lo menos alguna porción de la superficie de la ranura que hace contacto con el material termoplástico conforme se llena la ranura. En la modalidad ilustrada, el sistema de calentamiento calienta las paredes 68a y 68b que se extienden radialmente de forma opuesta, y la pared inferior 68c de la ranura. El sistema de calentamiento también puede calentar regiones localizadas de la pared lateral de molde 66 inmediatamente adyacentes a las ranuras 68. El sistema de calentamiento puede comprender cualquiera de varios tipos que incluyen calentadores eléctricos, calentadores de fluido caliente circulante, etc.. El sistema de calentamiento ventajosamente se activa para calentar la región de la ranura del molde, durante el tiempo en que la preforma se extruye y el molde se cierra alrededor de la preforma extruida, y durante el tiempo en que la preforma se expande para llenar el molde. El molde puede incluir también un sistema de enfriamiento 90 dispuesto localmente cerca de la ranura 68 para enfriar la pestaña del artículo moldeado soplado al terminar el ciclo de soplado y antes de la apertura del molde y la expulsión del artículo. Después de la expulsión del artículo, el sistema de enfriamiento se desactiva y el sistema de calentamiento se activa para calentar el área de la pestaña en preparación para moldear por soplado el siguiente artículo. De esta manera, ventajosamente los sistemas de calentamiento y enfriamiento se activan de forma alterna, de tal manera que durante parte del procedimiento de moldeado por soplado el sistema de calentamiento se activa, mientras que el sistema de enfriamiento se desactiva, y durante por otra parte del procedimiento el sistema de enfriamiento se activa mientras que el sistema de calentamiento se desactiva. Muchas modificaciones y otras modalidades de la invención expuesta en la presente serán consideradas por la persona experta en la materia a la que pertenece esta invención, teniendo el beneficio de las enseñanzas presentadas en la descripción anterior y los dibujos anexos. Por lo tanto, se entiende que la invención no está limitada a las modalidades específicas expuestas y se considera que las modificaciones y otras modalidades están incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones anexas. Aunque se emplean términos específicos, se usa en un sentido genérico y descriptivo solamente y no para fines de limitación.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Un aparato para fabricar un artículo moldeado por soplado, que comprende: un molde que define una cavidad en el mismo, la cavidad teniendo una superficie interna de pared lateral que encierra un eje longitudinal del molde, definiéndose una ranura que se extiende circunferencialmente en la superficie interna de la pared lateral del molde para recibir material termoplástico fluido durante un ciclo de soplado, a fin de formar una pestaña sólida que se extiende radialmente hacia fuera desde una pared lateral de un artículo moldeado por soplado; y un sistema de calentamiento dispuesto localmente adyacente a la ranura y operable para calentar una región local del molde adyacente a la ranura a una temperatura más alta que otras porciones del molde fuera de dicha región, de tal manera que el material termoplástico recibido en la ranura se calienta y con ello se hace menos viscoso.

2. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende un sistema de enfriamiento dispuesto localmente, adyacente a la ranura y operable para enfriar una región local del molde adyacente a la ranura, de tal manera que la pestaña formada en la ranura se enfría.

3. - Un método para fabricar un artículo moldeado por soplado, que comprende los pasos de: proveer un miembro termoplástico fluido en una configuración generalmente tubular cerrada en un extremo; encerrar el miembro termoplástico fluido en una cavidad de un molde, el molde teniendo una superficie interna de pared lateral que encierra un eje longitudinal central del molde, y teniendo una superficie interna de pared de base adyacente al extremo cerrado del miembro termoplástico fluido; proveer una ranura que se extiende circunferencialmente en la superficie interna de pared lateral del molde, en una localización espaciada longitudinalmente de la superficie interna de pared de base; inflar el miembro termoplástico fluido para hacer que el material termoplástico fluido se expanda contra las superficies internas de pared lateral y pared de base del molde, y se ajuste a las mismas, para formar un artículo que comprende una pared de base y una pared lateral tubular; y calentar una región del molde adyacente a la ranura a una temperatura más alta que las otras porciones del molde fuera de dicha región, a fin de calentar el material termoplástico fluido que es soplado hacia la ranura, de tal manera que la ranura es llenada por completo por el material termoplástico a fin de formar una pestaña sólida que se extiende radialmente hacia fuera desde la pared lateral del artículo.

4.- El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque el molde comprende dos mitades movibles entre una posición cerrada en la cual las mitades de molde se acoplan para formar la cavidad, y una posición abierta en la cual las mitades de molde se separan una de otra para permitir la expulsión del artículo del molde, el paso de encerramiento comprendiendo mover las mitades de molde a la posición cerrada para encerrar el miembro termoplástico fluido en la cavidad del molde.

5. - El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque comprende el paso de mover las mitades de molde a ia posición abierta después del paso de inflación.

6. - El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el paso de calentar la región de molde adyacente a la ranura, se empieza antes del paso de encerramiento y se termina después de completar el paso de inflación.

7.- El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque comprende terminar el paso de calentamiento y después enfriar la región de molde adyacente a la ranura, operando un sistema de enfriamiento dispuesto localmente en el molde adyacente a dicha región.

8.- El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el paso de calentamiento comprende operar un sistema de calentamiento dispuesto localmente en el molde adyacente a dicha región.

9.- El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el molde comprende dos mitades movibles entre una posición cerrada en la cual las mitades de molde se acoplan para formar la cavidad, y una posición abierta en la cual las mitades de molde se separan una de otra para permitir la expulsión del artículo del molde, el paso de encerramiento comprendiendo mover las mitades de molde a la posición cerrada para encerrar el miembro termoplástico fluido en la cavidad del molde.

10. - El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque comprende el paso de mover las mitades de molde a la posición abierta después del paso de inflación. 1 1. - El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el paso de operar el sistema de calentamiento se empieza antes del paso de encerramiento y se termina después de completar el paso de inflación. 12 - El método de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque el paso de operar el sistema de enfriamiento se realiza antes del paso de mover las mitades de molde a la posición abierta.