CORAZON DE MOLDE DE HERRAMIENTA DE MOLDEO DE INYECCION
Descripción de la Invención La invención se refiere a un corazón de molde de una herramienta de moldeo por inyección para realizar el moldeo de inyección de preformas de material plástico, en donde el corazón de molde es de la forma de una cubierta hueca que es cerrada en un extremo, con un eje central, una superficie exterior, una superficie interior y un tubo hueco de enfriamiento, el cual es colocado en el corazón de molde en una separación a partir de la superficie interior del mismo, en comunicación con conductos de alimentación de fluido refrigerante y con conductos de descarga del fluido refrigerante . Se conoce que las botellas de material plástico más s menos transparente son sopladas a partir de preformas, en particular, las botellas conocidas de PET (el PET es un tereftalato de polietileno) . Las preformas de PET son producidas en grandes cantidades en máquinas eficientes de moldeo de inyección. Estas preformas normalmente tienen paredes relativamente gruesas, por lo regular de 1.5 a 4.0 mm. Estas paredes son configuradas mediante el moldeo por inyección a temperaturas relativamente altas aproximadamente entre 260 y 310° C. Las preformas huecas que son cerradas en un extremo, después de la operación de moldeo por inyección, REF.161656 son enfriadas, por' un lado, en el corazón de molde y por otro lado, después se remueven de la máquinas de moldeo por inyección con el fin debe evitar la deformación de las mismas o para evitar que se adhieran entre sí . Sus paredes gruesas actúan como un aislador térmico que retiene el calor en la pared. Con el fin de aumentar la producción de manufactura de las máquinas conocidas de moldeo por inyección, se efectuó el intento para reducir el tiempo de enfriamiento, con la desventaja que en este punto no es posible ir más allá por debajo de un límite inferior sin tolerar daños a las preformas después del procedimiento de moldeo de inyección. El enfriamiento de la superficie de las preformas moldeadas por inyección debe ser lo suficiente para permitir que éstas sean expulsadas sin dañarlas del molde de moldeo de ---inyección. Además, es necesario un enfriamiento adicional, también con el objeto de eliminar el calor que pasa a la superficie desde el interior de las paredes. Si fuera omitido el enfriamiento en la máquina de moldeo por inyección después de la operación de moldeo de inyección y con respecto a las preformas después de la remoción de las mismas de 'la máquina, la temperatura de la superficie se elevaría en un modo indeseable y se tendría el resultado que las preformas moldeadas por inyección se adhieren entre sí, lo que las hace susceptible a daños en la superficie, a doblarse o a deformarse. Por lo tanto, son proporcionadas medidas en forma repetida para mejorar el enfriamiento de las preformas moldeadas por inyección. Por lo tanto, en la práctica se ha realizado el intento para enfriar, por ejemplo, la porción exterior de la herramienta que rodea la preforma en el exterior de la misma, así como también el corazón del molde . Se ha encontrado que la preforma se contrae hacia adentro en el corazón un periodo de tiempo corto después de su operación de moldeo por inyección, con la consecuencia que se presenta una separación angosta entre la porción exterior de la herramienta y el producto en sí mismo, es decir, la preforma, y esta separación angosta provoca entonces dificultades considerables en términos de la transferencia de calor desde la porción exterior de la herramienta enfriada hacia la --preforma y hace que el enfriamiento sea prácticamente inefectivo. Por lo tanto, la atención ha sido dirigida para aumentar el alcance en el enfriamiento del corazón del molde. En la práctica, un tubo de enfriamiento ha sido colocado dentro del corazón de molde, de tal modo que este tubo ocupa prácticamente la totalidad del espacio interno del corazón de molde con la excepción de un espacio anular en la forma de una separación alrededor del tubo de' enfriamiento, y dentro de la superficie interior del corazón de molde. El fluido refrigerante, de preferencia agua, ha sido introducido en el tubo de enfriamiento a través de conductos de alimentación conectados con el extremo inferior abierto del tubo de enfriamiento y se provoca que el agua haga contacto enfriando la superficie interior del corazón de molde, después de lo cual el agua es llevada hacia afuera a través de los conductos de descarga. De hecho, en realidad fue posible que el corazón de molde sea enfriado hasta algún alcance con respecto a la superficie interior del mismo. Sin embargo, se observó que este enfriamiento podría ser adicionalmente mejorado y por lo tanto, la producción total de las preformas también sería mejorada y en particular, éste proceso podría efectuarse de una manera más eficaz. Por lo tanto, el objetivo de la presenté invención es proporcionar un corazón de molde del tipo indicado en mayor detalle en la parte de inicio de esta especificación y -el' efecto de enfriamiento es aumentado en forma sustancial en comparación con los corazones de molde que han sido previamente utilizados. De acuerdo con la invención, este objetivo es alcanzado porque el tubo de enfriamiento se extiende en dirección coaxial con respecto al corazón de molde a través de casi la totalidad de la longitud del mismo y es proporcionado en el extremo corriente abajo con un orificio de salida, y proporcionadas en la superficie interior del corazón de molde se encuentran las ranuras de enfriamiento que se extienden en una dirección sustancíalmente transversal con respecto al eje central. Del mismo modo que en la práctica ya involucrada en operación, el tubo de enfriamiento se extiende prácticamente dentro del espacio interno total del corazón de molde y finaliza sólo v en la parte frontal' en el extremo cerrado del corazón de molde a poca distancia antes del extremo del espacio interno, de tal modo que el agua de enfriamiento que fluye a través del tubo de enfriamiento puede abandonarlo en su extremo frontal por medio de un orificio en el tubo de enfriamiento y puede pasar contra la superficie interior del corazón de molde. El corazón de molde es cerrado en una configuración sin salida en la parte frontal y su superficie interior forma la pared exterior del espacio anular coaxial en la forma de una separación entre el tubo de enfriamiento y el corazón de --molde. Por detrás, es decir corriente abajo del agua de enfriamiento, este espacio anular es conectado con el conducto de descarga de fluido refrigerante que se menciona con anterioridad. Cierto es que el corazón de molde es enfriado hasta un cierto grado por el contacto del agua de enfriamiento con su superficie interior, aunque de acuerdo con la invención este efecto de enfriamiento puede ser mejorado, por un lado, por la superficie interior del corazón de molde que está siendo alargada. Esto es conseguido mediante resaltes de enfriamiento que son adicionalmente proporcionados en la superficie interior cerrada de otra manera del corazón de molde. Sin embargo, en un modo particularmente deseable y sorprendente el efecto de enfriamiento es mejorado en forma adicional, por otro lado, en virtud del hecho que 'las ranuras de enfriamiento o resaltes de enfriamiento situados en la superficie interior del corazón de molde se extienden no solamente en dirección longitudinal sino que también se extienden en dirección transversal con respecto al eje central. La 'dirección transversal' denota perpendicularidad sólo en un caso específico, la dirección en la cual se extiende la respectiva ranura de enfriamiento también puede ser considerada que es inclinada con respecto al eje central del corazón de molde. Las ranuras de enfriamiento tampoco necesitan seguir una línea recta a lo largo de la trayectoria -a- lo largo de la cual se extienden, sino que pueden extenderse en una configuración de onda o curveada en cualquier modo. Debe observarse que sólo la parte predominante de las ranuras de enfriamiento no se extienden en la dirección del eje central sino que se colocan en un ángulo con respecto al mismo. Se ha encontrado de manera más específica que en operación, las ranuras de enfriamiento, que se extienden en 'dirección transversal' con respecto al eje central, tienen un flujo de afluencia correspondientemente transversal contra el mismo, con la consecuencia que el fluido refrigerante es sometido a efectos de turbulencia no inconsiderable en su camino después de abandonar el tubo de enfriamiento del orificio en la parte frontal hacia atrás a lo largo del espacio anular en la forma de la separación. Por lo tanto, lo cierto es que el efecto de enfriamiento del respectivo corazón de molde ya fue mejorado en virtud de un aumento en el área superficial, en lo que respecta a la superficie interior lisa cerrada de otro modo del corazón de molde, ésta es alargada, es decir, ahora tiene resaltes, canales, ranuras o similares; sin embargo, por otro lado los efectos de turbulencia suceden en el flujo del fluido refrigerante a lo largo del curso de su trayectoria de flujo y precisamente estos efectos de turbulencia son los que aumentan en forma considerable el efecto de enfriamiento. En una configuración ventajosamente adicional de la invención, las ranuras de enfriamiento son de un perfil de punta y/o redondo en sección transversal. El término perfil como se utiliza en este documento denota la sección transversal a través de una ranura de enfriamiento, esta sección transversal puede ser 'redonda' , por ejemplo, como la parte inferior de una U; o puede ser 'de punta' como el extremo inferior de una V de punta. Si por ejemplo, es dada una consideración para un perfil en forma de V con dos lados que se intersectan en un ángulo agudo, entonces este perfil puede ser particularmente preferido para que este ángulo sea seleccionado a partir del intervalo entre 10 y 70°, de preferencia, a partir del intervalo entre 20 y 50°, o para que sea seleccionado en 40°. Estos detalles no significan que el ángulo del perfil en cuestión debe estar en estos intervalos . Estos detalles solamente significan que pruebas exitosas ya han sido llevadas a cabo en la práctica con estos ángulos . El lugar de los lados en el caso de los perfiles 'de punta' , también es posible utilizar superficies arqueadas para la producción de perfiles redondos, como son conocidos por ejemplo en el caso de las roscas o cuerdas redondas. Por lo tanto, también sería deseable si de acuerdo con la invención las ranuras de enfriamiento se extendieran en una configuración helicoidal. En otras palabras, las -ranuras de enfriamiento se extienden como una cuerda o rosca de tornillo. La cuerda o rosca puede involucrar cualquier tipo de geometría, con la condición que el área superficial lisa sea alargada, si es que no fueran proporcionadas las ranuras de enfriamiento . Las ranuras de enfriamiento con su geometría radial pueden ser preferiblemente de la forma de una rosca trapezoidal o una rosca de diente de sierra. Es deseable adoptar una geometría radial para aumentar el área superficial y producir el fenómeno de turbulencia. A partir del punto de vista de la ingeniería de producción, también sería deseable si las ranuras de enfriamiento se extendieran en una configuración redonda. Las pruebas prácticas ya han proporcionado una producción ventajosa si los anillos, canales, cuerdas o todas estas configuraciones fueran utilizadas juntas. Como resultado, el agua que fluye por medio de estas ranuras de enfriamiento es sometida a severos efectos de turbulencia y remolino con la consecuencia de una buena turbulencia y por lo tanto, de un gran efecto de enfriamiento . Una mejora particularmente radical en el efecto de enfriamiento sería proporcionada, de acuerdo con la invención, si las ranuras de enfriamiento se extendieran a través de estas regiones superficiales del corazón de molde, sobre el cual es inyectada la preforma. Proporcionados en la región posterior del corazón de molde, se encuentran —conductos y sujetadores, de modo que la preforma que será inyectada sea mantenida fuera de esta región posterior del corazón de molde. Por lo tanto, tampoco existe la necesidad de proporcionar una característica especial. para el enfriamiento. Sin embargo, de acuerdo con la invención las ranuras de enfriamiento son proporcionadas en toda la región superficial, es decir, la región de la superficie exterior del corazón de molde sobre el cual se apoya el material de plástico de la preforma inyectada y con la cual ésta está en contacto. De acuerdo con la invención, las ranuras de enfriamiento son proporcionadas al menos sobre esta región superficial sobre la cual es inyectada la preforma . A este respecto, no es imposible que en parte de las regiones más gruesas del sujetador del corazón de molde también puedan ser proporcionadas con ranuras de enfriamiento. Sin embargo, el resultado sorprendente en términos de aumento del efecto de enfriamiento ya hubiera sido alcanzado si los resaltes de enfriamiento solamente fueran proporcionados en la región de la preforma que se apoya sobre el corazón de molde, en la superficie interior del corazón de molde. En el contexto práctico de operación, que ya ha sido conducido con el corazón de molde descrito que se proporciona en el extremo frontal del tubo de enfriamiento, se encuentra un orificio de salida. El agua de enfriamiento se distribuye o abastece a partir del mismo y abandona el corazón de molde —hacia atrás, después de fluir a través del espacio anular en la forma de una separación. Si ahora además del orificio de salida en el tubo de enfriamiento se tuviera al menos un rebajo o corte sesgado que se extiende en la dirección del eje central, adicionalmente se encontraría que el agua de enfriamiento se distribuye a partir del tubo de enfriamiento con mayor facilidad. En el caso más simple, el orificio de salida en el extremo frontal del tubo de enfriamiento puede ser considerado de tal modo que es teóricamente cortado el tubo de enfriamiento cerrado, de modo que la superficie del orificio de salida es colocada en posición perpendicular al eje central del corazón de molde. Entonces, el borde exterior de este orificio de salida sería circular. Si ahora este borde circular fuera proporcionado con un corte sesgado adicional que se extiende por lo menos parcialmente en una dirección hacia el eje central del tubo de enfriamiento, el área del orificio de salida sería aumentada, con el resultado que el agua de enfriamiento puede distribuirse con mayor facilidad hacia el espacio anular en la forma de la separación. Este corte sesgado en el borde del orificio de salida puede ser considerado que es de una configuración de forma de V o de forma de U o de algún otro perfil con la condición que el borde continúe no solamente la línea circular sino que aumente en longitud mediante el corte sesgado mencionado con anterioridad. Cuando el agua de enfriamiento fluye fuera del orificio de salida del tubo de enfriamiento, la intención es proporcionar el efecto principal de estrangulamiento o reducción en el curso de la trayectoria de flujo en esta región del espacio anular de forma de separación ' en el cual la preforma es externamente inyectada sobre la superficie exterior. Además de extenderse hacia atrás, los conductos de descarga de fluido refrigerante incluso pueden ser de secciones transversales más grandes, de modo que sea permitido que el refrigerante se expanda allí. En este punto, en la región posterior, a una distancia relativamente grande a partir de la preforma inyectada, ya no existe más la necesidad de enfriamiento, ni de un efecto de turbulencia y por lo tanto, tampoco de grandes áreas superficiales. Existe el fluido refrigerante que puede fluir hacia atrás suavemente y en una condición relajada expandida sin resistencia. Las ventajas, características adicionales y usos posibles de la presente invención serán aparentes a partir de la descripción posteriormente de una modalidad preferida con referencia a las figuras que la acompañan, en las cuales: La Figura 1 es una vista en sección transversal de un corazón de molde con la región más delgada colocada hacia adelante y los conductos de alimentación y descarga colocados hacia atrás, y La Figura 2 es una vista separada en una escala
-ampliada en gran medida que muestra el detalle II indicado por el círculo II en la Figura 1. De preferencia, el corazón de molde revestido con titanio tiene la región más gruesa que se muestra hacia atrás en la Figura 1 (es decir, hacia abajo) para su montaje, por ejemplo, en una placa de corazón mientras en la parte frontal tiene la región más delgada 10 a través de la cual la preforma (no se muestra) es mantenida abierta después de la operación de inyección. La pared (mostrada en línea punteada) del corazón de molde 1 tiene la configuración (én la parte superior en las Figuras 1 y 2) de una cubierta hueca cerrada con el eje central 2 mostrado en una línea punteada de trazo. El corazón de molde 1 tiene una superficie exterior 3 y una superficie interior 4. En una separación de la superficie interior 4 del corazón de molde 1 este es casi totalmente proporcionado con un tubo de enfriamiento 5. Un espacio anular 6 en la forma de una separación es formado sobre el exterior entre la superficie interior 4 del corazón de molde 1 y el tubo de enfriamiento 5. En la región frontal, sobre la cual en operación la preforma es inyectada, el espacio anular 6 tiene la forma de una separación, es decir, radialmente es de una dimensión pequeña de preferencia entre 1.5 y 3 mm, en función del espacio disponible. Como resultado, en el caso ideal, este proporciona un efecto de acumulación de represa de 80%, -es- decir, el flujo de descarga es 80% del flujo de alimentación. En contraste, el alcance radial del espacio anular posterior 6' que se encuentra en la región más gruesa de sujeción del corazón de molde 1 sólo es proporcionado para el flujo de descarga del refrigerante en una condición expandida. La región inferior de la Figura 1 muestra el conducto de alimentación de fluido refrigerante 7 que puede ser proporcionado en una placa de corazón justo como el conducto de descarga de refrigerante 8 que es colocado hacia adelante o por encima en la Figura 1. El tubo de enfriamiento 5 es abierto tanto hacia atrás, en donde el refrigerante fluye hacia arriba y hacia adelante del conducto de alimentación de refrigerante 7 centralmente en la dirección del eje central dos, y también en la parte frontal en la parte superior en donde el orificio de salida 9 es situado en el tubo de enfriamiento 5. En estructuras operativas anteriores, el agua de enfriamiento ya ha sido introducida a través del conducto de alimentación de refrigerante 7 en dirección central en el tubo de enfriamiento 5 en una dirección hacia adelante ascendente y es impulsada fuera del orificio de salida 9 en la parte frontal en el corazón de molde 1. Como resultado, el agua de enfriamiento fluye en el espacio anular 6 en forma de separación paralela al eje central 2 del corazón de molde 1 -desde la parte f ontal en la salida superior de la región del orificio de salida 9 hacia abajo y hacia atrás dentro del espacio anular ampliado 6' con el fin de ser descargada de la misma, fuera del tubo de enfriamiento 5, por medio del conducto de descarga de refrigerante 8. En la nueva modalidad que se ilustra en este punto, la superficie interior 4 del corazón de molde 1 en la región superficial frontal 10 del corazón de molde en el cual en operación, la preforma (no se muestra en la figura) es inyectada, es proporcionada con una rosca helicoidal para la formación de las ranuras de enfriamiento 11. El detalle II mostrado en una escala ampliada en gran medida en la Figura 2 muestra las líneas rectas que son colocadas en un ángulo pequeño con relación al eje central 2 y que reproducen las ranuras de enfriamiento 11. La modalidad preferida que es seleccionada en este punto, involucra las ranuras de enfriamiento 11 de un perfil de punta, las cuales se extienden en dirección transversal con respecto al eje central 2 y que se extienden en una configuración helicoidal. La configuración de las ranuras de enfriamiento también puede ser descrita con una rosca de diente de sierra de un perfil de forma de V, las dos superficies laterales de las cuales representan en corte los flancos rectos. La sección a través de la pared del corazón de molde 1 que se ilustra en la Figura 2, muestra éste perfil de forma de V con los flancos -•efectos . La Figura 2 también muestra la configuración del orificio de salida 9 en el tubo de enfriamiento 5 en la parte frontal del mismo. Sí solo éste borde del orificio de salida 9, que se extiende en dirección perpendicular hacia el eje central 2 y que es identificado por la referencia 12 en la Figura 2 fuera a ser considerado, entonces parte de un círculo 12 sería observado en una vista en planta en la dirección del eje central 2. Situados entre los mismos se encuentran los cortes sesgados 13 con una línea inclinada de corte 14. En otras palabras, el orificio de salida 9 en el tubo de enfriamiento en la parte frontal del mismo tiene cuatro cortes sesgados 13 que se extienden a lo largo de la línea de corte 14 en la dirección del eje central 2 (hacia la misma) . A partir de este lado, estos cortes sesgados 13 aparecen en una configuración en forma de V en el extremo frontal junto al orificio de salida 9. El tubo de enfriamiento 5 mostrado aquí, tiene cuatro cortes sesgados 13 distribuidos de manera uniforme en la periferia del círculo 12, a saber, dos cortes sesgados situados en alineación en una dirección de observación sobre el papel en la Figura 2, y dos cortes sesgados adicionales en una dirección perpendicular a la misma, por tal razón la Figura 2 muestra a la izquierda la pared 5' del tubo de enfriamiento 5 y por encima de la misma la línea de corte 14. En operación, el agua de enfriamiento fluye a través del conducto de alimentación 7 en dirección central en el tubo de enfriamiento 5 hacia arriba y hacia adelante y se distribuye a partir del orificio de salida 9 en la parte frontal, como se indica mediante la flecha 15 en la Figura 2. Tan pronto como el agua de enfriamiento se ha desplazado hacia adelante a través de las líneas de corte 14, el agua es desviada por la superficie interior curveada 4 del corazón de molde 1 a lo largo de la flecha 16 (Figura 2) en una configuración arqueada y radialmente hacia fuera. Ahora, el agua de enfriamiento se encuentra en contacto con la superficie interior 4 del corazón de molde 1 y comienza a enfriarlo mediante el contacto intensivo con la misma. El agua de enfriamiento se desplaza a partir de la parte frontal hacia atrás en paralelo al eje central 2 en el espacio anular 6 en la forma de la separación, es decir, hacia abajo en las Figuras 1 y 2. En su trayectoria de flujo hacia atrás, el agua de enfriamiento pasa las ranuras de enfriamiento 11 que se extienden en dirección transversal con respecto al eje central 2 y experimenta un efecto de turbulencia que corresponde con las flechas circulares por parte 17. En esta condición arremolinada y turbulenta, el agua de enfriamiento fluye además hacia atrás (hacia abajo en las Figuras 1 y 2) con el fin de pasar posteriormente hacia el espacio anular grande 6' en donde se permite que se expanda y que fluya a —través del conducto de descarga 8.
Lista de Referencia 1 corazón de molde 2 eje central 3 superficie exterior del corazón de molde 4 superficie interior del corazón de molde 5 tubo de enfriamiento 5' pared del tubo de enfriamiento 6 espacio anular en la forma de una separación 6' espacio anular posterior más largo 7 conducto de alimentación de fluido refrigerante 8 conducto de descarga de fluido refrigerante 9 orificio de salida 10 región de superficie frontal del corazón de molde 11 ranuras de enfriamiento 12 borde del orificio de salida -1-3 cortes sesgados 14 línea de corte 15 flecha (dirección de flujo del fluido refrigerante) 16 flecha (dirección de flujo del fluido refrigerante) 17 dirección de turbulencia del agua de enfriamiento. 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 convencional para la manufactura de los objetos o productos a que la misma se refiere.