MXPA06008099A - Moldeo por compresion de inyeccion. - Google Patents

Abstract

Un molde para el moldeo por compresion de inyeccion de un articulo, el cual comprende una parte (10) hembra del molde y un nucleo (16) para montarse en uso en las planchas de una maquina de moldeo por inyeccion para el movimiento hacia y lejos uno del otro entre una posicion abierta y una posicion cerrada. Un anillo (20) de sellado rodea el nucleo (16) para efectuar un sello entre la parte (10) hembra del molde y el nucleo (16). El nucleo (16), la parte (10) hembra del molde y el anillo (20) de sellado juntos definen una cavidad de molde cerrada conforme el nucleo se acerca a la posicion cerrada. En la invencion el anillo (20) de sellado tiene una superficie (22) ahusada que sella contra una superficie (26) ahusada en el nucleo (16) solamente despues de que el nucleo haya alcanzado la posicion cerrada, lo cual deja una holgura de ventilacion entre las superficies (24, 26) ahusadas del anillo (20) de sellado y el nucleo (16) conforme el nucleo (16) se acerca a la posicion cerrada.

Description

MOLDEO POR COMPRESIÓN DE INYECCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con el moldeo por compresión de inyección y se relaciona en particular con una mejora en el molde descrito en la Publicación PCT W002/058909.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la técnica de moldeo por compresión de inyección con la cual se relaciona la presente invención, se inyecta una cantidad medida precisamente de material plástico dentro de la cavidad del molde antes de que se cierre por completo. Conforme se unen las partes del molde, el material de plástico inyectado se comprime y llena la cavidad con la fuerza aplicada para cerrar el molde, mejor que por la presión aplicada para inyectar el material plástico dentro del molde. Como consecuencia, es posible alcanzar una mayor longitud para las relaciones de espesor que lo que se puede alcanzar con el moldeo por inyección convencional, incluso cuando se utilizan materiales plásticos de menor costo, que tienen alta viscosidad. Esto permite utilizar la técnica en la fabricación de tales artículos como tazas y tubos de margarina, que hasta ahora necesitaban fabricarse con otros métodos, como por formación al vacío o por presión de un material en lámina suavizado con calor. Otra ventaja es que reduce mucho los tiempos de enfriamiento debido a las bajas temperaturas del procesamiento, y un mejor empacado, lo cual permite una pérdida de calor más rápido a través de la cavidad (convencionalmente, se espera el 70% de la pérdida de calor a través del núcleo debido al encogimiento lejos de la pared de la cavidad). El documento WO02/058909, que se cree que representa la técnica previa más cercana a la presente invención, describe un molde para montarse entre las planchas de una máquina de moldeo por inyección para el moldeo por compresión de inyección de un artículo de paredes delgadas. El molde comprende una mitad hembra del molde montada en una plancha estacionaria de una máquina de moldeo y una placa de presión que se monta en la plancha móvil y lleva un núcleo para cerrar el molde (no existe una razón por la cual estas dos partes no pueden intercambiarse, de ser deseado). El núcleo pasa a través y se sella con relación a un orificio cilindrico en un anillo de cierre de orilla, arreglado entre la mitad hembra del molde y la placa de presión. Durante el uso, conforme avanza la placa de presión hacia la mitad estacionaria del molde, el anillo de cierre de orilla se utiliza para sellar la cavidad del molde antes de que el núcleo alcance su posición final. De este modo, cuando el material plástico se inyecta dentro de la cavidad del molde, se sella por completo incluso aunque el núcleo no haya avanzado por completo dentro del núcleo, para reducir su volumen a su menor tamaño. Sin embargo, en la práctica, se ha encontrado que es difícil formar un anillo de cierre de orilla con un orificio cilindrico que selle efectivamente alrededor del núcleo y que permita que el núcleo pase libremente a través de él. La holgura requerida para permitir un movimiento libre y confiable del núcleo con relación al anillo de cierre de orilla no permite la creación de un sello perfecto y da como resultado una línea de referencia inaceptable alrededor de la orilla en el artículo moldeado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Con el fin de mitigar las desventajas anteriores, la presente invención proporciona un molde para el moldeo por compresión de inyección de un artículo, el cual comprende una parte hembra del molde y un núcleo móvil uno con relación al otro, entre una posición abierta y una posición cerrada, y un anillo de sellado que rodea el núcleo para efectuar un sello entre la parte hembra del molde y el núcleo, el núcleo, la parte hembra del molde y el anillo de sellado juntos definen una cavidad de molde cerrada cuando el núcleo está en la posición cerrada, caracterizado porque el anillo de señal tiene una superficie ahusada que sella contra la superficie ahusada en el núcleo, solamente después de que el núcleo ha alcanzado la posición cerrado, lo cual deja una holgura de ventilación entre las superficies ahusadas del anillo de sellado y el núcleo, conforme el núcleo se acerca a su posición cerrada. El material a ser moldeado típicamente es un material termoplástico fundido. Sin embargo, las personas experimentadas en la técnica podrán observar que la invención también encuentra aplicación en metales fundidos de moldeo, resinas y materiales de termofraguado. Ciertamente, el material puede ser cualquier material que sea inicialmente, lo suficiente fluido para tener la capacidad de ser inyectado y que después se endurezca, mediante curado por enfriamiento, calentamiento o químico. En la presente invención, el propósito de la superficie ahusada del anillo de sellado que sella contra el núcleo es mantener un espacio entre el núcleo y el anillo de sellado hasta que el molde esté completamente cerrado, lo cual permite el libre movimiento del anillo de sellado con relación al núcleo. Esto es al contrario de las superficies ahusadas provistas en los anillos de sellado para el propósito de alineación, como se ejemplifica por el documento US 6,500,376, en donde las superficies que se encuentran, no dejan espacio entre ellas antes de que la cavidad del molde se cierre por completo. El término "anillo de sellado" por supuesto no se debe considerar en el presente contexto como restringido a un anillo circular, ya que su perfil, en cada caso, puede estar dictado por el perfil del artículo a ser moldeado. De preferencia, el ángulo del ahusamiento medido con relación a la dirección de movimiento del núcleo es pequeño, típicamente menor que 5o, para que solamente un pequeño espacio esté presente entre el núcleo y el anillo de sellado durante los pocos últimos milímetros de movimiento del núcleo. El ancho del pequeño espacio que queda conforme el núcleo se acerca a la posición cerrada no permitirá que el material inyectado penetre hacia adentro, pero permite que el aire escape de la cavidad del molde. Debido a que el aire puede escapar de la cavidad en cualquier momento antes de que se cierre por completo, es posible eliminarlo por completo con los huecos de ventilación que normalmente se requieren cuando se moldea por inyección o se moldea por compresión de inyección un artículo. La capacidad de eliminar con huecos de ventilación tiene muchas ventajas importantes. Primero, debido a que el gas tiene que escapar a través de una ventilación que es demasiado pequeña para permitir que el material inyectado fluya a través de ella, se calienta a una alta temperatura con el resultado de que los huecos de ventilación requieren un mantenimiento constante y pueden alcanzar una temperatura lo suficientemente alta para rayar el material plástico. En segundo lugar, la contrapresión que resulta de bombear aire a través de los huecos de ventilación reduce la velocidad de movimiento del material inyectado y acelera la velocidad del molde. El anillo de sellado, de preferencia, se monta en el núcleo por una conexión que permite un grado limitado de movimiento con relación al núcleo y el anillo de sellado se impulsa por al menos un resorte y la presión del gas en una dirección para aumentar el tamaño del hueco entre las superficies ahusadas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención ahora será descrita también, como ejemplo, con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1 es una vista en perspectiva de una parte hembra del molde, confrontada dentro de la cavidad del molde. La Figura 2 es una vista en perspectiva de una parte del núcleo para ajustarse dentro de la parte hembra del molde de la Figura 1. La Figura 3 es una vista en perspectiva de dos partes del molde de las Figuras 1 y 2 en la posición cerrada del molde. La Figura 4 es una sección a través de la parte del núcleo de la Figura 2. La Figura 5 muestra parte de la sección de la Figura 4, dibujada a una mayor escala; y La Figura 6 es una sección a través del molde cuando está en su posición cerrada.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las Figuras muestran una única cavidad/núcleo ajustado para un molde de compresión por inyección para fabricar un artículo en la forma de una taza para bebidas que tiene una base generalmente plana, una pared lateral frustrocónica y un labio en la forma de "U" invertida que rodea la boca de la taza. Se debe apreciar que el juego de cavidad/núcleo puede ser uno de muchos en un molde de cavidades múltiples y que diferentes juegos se pueden arreglar lado a lado y/o apilarse parte trasera con parte trasera. Sin embargo, para simplificar la descripción se referirá a una única cavidad de molde.

El molde comprende una parte 10 hembra de molde y una parte 12 de núcleo que se ajustan una dentro de la otra en la manera mostrada en las Figura 3, para dejar entre ellas una cavidad de molde que tiene la forma deseada de una taza para bebidas a ser moldeada. En el moldeo de inyección convencional, los artículos se moldean al primero cerrar por completo el molde. Después, un material plástico se inyecta dentro de la cavidad del molde para llenarla por completo. Después de que se ha permitido que el material plástico se enfríe lo suficiente, el molde se abre, se saca el artículo moldeado y el ciclo se repite. Sin embargo, la técnica anterior tiene ciertas limitaciones en la longitud con relación al espesor del artículo moldeado. Los espesores mínimos de pared que pueden alcanzarse varían con la viscosidad del material plástico y aún así produce un artículo que tiene un espesor de pared más grueso que es necesario para la integridad estructural que el artículo moldeado, lo cual requiere utilizar materiales plásticos de viscosidad más baja, y más costosos. Por el contrario, en el moldeo de compresión por inyección, al final de la inyección del material plástico, el núcleo no está en la posición completamente cerrada de la cavidad del núcleo. Conforme el núcleo avanza hacia la posición cerrada, el material plástico inyectado es forzado para llenar la cavidad del molde. El material plástico se hace para fluir por la compresión de la cavidad del molde, mejor que por la presión de inyección y esto tiene ventajas que están citadas en la técnica previa. El moldeo por compresión de inyección presenta ciertos problemas que no se encuentran en el moldeo por inyección convencional. El primero de los problemas es con la alineación de las partes del molde. En forma convencional, las superficies coincidentes son provistas en diferentes partes del molde que centran una con relación a la otra cuando el molde se cierra por completo. Sin embargo, antes de que el molde se cierre por completo, las partes moldeadas no pueden ser alineadas por completo, es decir no pueden estar concéntricas o no pueden ser coaxiales. La guía que se alcanza con las barras de unión o con otros sistemas de guía utilizados por los fabricantes de máquinas de la máquina de moldeo por inyección, pueden no garantizar la alineación con la precisión necesaria, especialmente cuando se observa que el propósito principal de utilizar el moldeo por compresión de inyección es alcanzar relaciones de espesor a longitud de flujo muy altas, en artículos tales como tazas, tubos de margarina y depósitos para polvo. Para superar estos problemas, en la modalidad de la invención ilustrada, tres trinquetes 14 guía se aseguran firmemente con la parte 12 del núcleo para rodear el núcleo 16 central del módulo en posiciones predeterminadas precisas. Cada uno de los trinquetes 14 guía tiene dos secciones ubicadas laterales paralelas. Un par de las secciones 14a de localización es provista cerca de la base de cada trinquete 14 guía y el otro par 14b es provisto en su extremo libre.

El ancho de las secciones 14a de localización excede al ancho de las secciones 14b de localización. La porción de cada trinquete guía entre las secciones 14a y 14b de localización se muestra como gradualmente ahusada, pero puede tener cualquier forma dado que su ancho nunca excede el ancho de la sección 14a de localización. El hacer coincidir las secciones 18a y 18b de localización paralelas es provisto como parte de los rebajos con forma de U definidos por los insertos 18, que de manera similar se aseguran con la parte 10 hembra del molde. Durante el uso, las partes del molde que no están conectadas con el sistema de inyección, usualmente la parte 12 del núcleo, se monta en tal forma para permitir un pequeño grado de movimiento perdido con relación a la plancha de la máquina. Una fuerte presión de resorte se utiliza para retener la parte del molde en posición, pero cuando se le aplica suficiente fuerza, la parte del molde se moverá lateralmente. La primera vez que el molde se cierra por completo, los trinquetes e insertos pueden no coincidir perfectamente entre sí y esto aplicará una fuerza en la parte del núcleo para empujarlo hacia la alineación con la parte hembra del molde. Cuando el molde se cierra por completo, las partes del molde se llevan a una perfecta alineación entre si en la manera convencional. Durante los ciclos operativos posteriores, las secciones 14a y 14b de localización interactuarán con las superficies 18a y 18b antes de que el molde se cierre por completo y efectuará en dos planos diferentes, separados axialmente un desplazamiento menor relativo de las partes del molde, el cual es necesario para asegurar la correcta alineación de las partes del molde tanto en términos de concentricidad y alineación paralela antes de que el molde se cierre por completo. Aunque los trinquetes 14 guía y los insertos 18 aseguran la concentricidad de las partes del molde en ambos extremos de la cavidad del molde, lo hacen sin el uso de las secciones de localización que tienen una longitud axial que coinciden con la de la cavidad del molde. En su lugar, no se aplica ninguna fuerza para alinear las partes del molde hasta que el molde esté casi cerrado por completo. Esto es importante ya que evita el desgaste excesivo de las secciones de localización. Se puede considerar utilizar varillas cónicas en lugar de los trinquetes 14 planos, pero estos últimos se prefieren ya que el trinquete solamente se necesita para efectuar una corrección en un plano, lo cual simplifica la colocación en las secciones de localización de las partes del molde. En un molde de múltiples cavidades, se prefiere proporcionar trinquetes guía alrededor de cada núcleo/cavidad individual para permitir el movimiento posible de los juegos uno con relación al otro. En productos más pequeños, puede ser posible proporcionar trinquetes guía alrededor de dos o cuatro cavidades cuando se agrupan firmemente. Aunque la modalidad ilustrada de la invención utiliza tres trinquetes 14 guía para alinear cada molde, es posible utilizar más, de preferencia, cuatro. Otro problema que se tiene que resolver en el moldeo por compresión de inyección es que contener el material plástico dentro de la cavidad conforme su volumen se reduce. En la técnica previa, esto se ha logrado con el uso de un anillo de cierre de orilla para cerrar la cavidad en la parte hembra del molde y al pasar el núcleo a través de un orificio cilindrico en el anillo de cierre de orilla. Esto no es una solución satisfactoria, ya que es difícil formar un anillo de cierre de orilla con un orificio cilindrico que selle efectivamente alrededor del núcleo y aún así permita que el núcleo pase libremente a través del mismo. La holgura requerida para permitir un movimiento libre y confiable del núcleo con relación al cierre de orilla no permite la creación de un sello perfecto y da como resultado una línea de referencia inaceptable alrededor de la orilla del artículo moldeado. En la modalidad preferida de la invención, (consultar Figuras 4 a la 6), un anillo 20 de sellado rodea al núcleo 16. El anillo de sellado se mantiene cautivo en la parte 12 del núcleo y tiene la capacidad de moverse solamente un mínimo grado con relación a la parte del núcleo en la dirección del eje de movimiento de la parte 12 del núcleo. Los fuertes resortes (o la presión del gas) con la capacidad de soportar la presión dentro del molde actúan para sostener el anillo 20 de sellado contra la superficie superior de la parte 10 hembra del molde, de modo que ningún material plástico puede escapar lateralmente desde la parte superior de la cavidad del molde. La superficie de sellado entre el anillo 20 de sellado y el núcleo 16 no es cilindrica, tal como en la técnica previa, se forma de dos secciones 22 y 24 ahusadas contiguas, de las cuales, la sección 24 tiene un ángulo muy pequeño de ahusamiento, menor que 5o y de preferencia, dentro del orden de 1o, y la sección 22 tiene un ángulo de ahusamiento más grande. En ambas secciones, el contacto de sellado entre el anillo 20 de sellado y el núcleo 16 no ocurre antes de que la cavidad del molde se cierre por completo. En un ciclo operativo típico, el núcleo 16 primero se avanza dentro de la cavidad en la parte 10 hembra del molde para eliminar la mayoría del aire de la cavidad. Después, una cantidad medida exactamente de material plástico se inyecta dentro de la cavidad del molde para formar un fondo en la base de la cavidad del molde. Durante este tiempo, el núcleo se enrolla ligeramente desde la parte hembra del molde, ya sea por la acción de la presión de inyección o por el movimiento de la cavidad del núcleo. El anillo de sellado puede o no estar en contacto con el frente de la parte hembra del molde antes de que comience el movimiento de enrollado, dependiendo del recorrido máximo del anillo y el espesor del fondo que se inyecta dentro del molde. Cuando el anillo de señal hace contacto con el frente de la parte hembra del molde, entonces depende del recorrido del anillo con relación al núcleo y de la amplitud del movimiento de enrollado, puede quedar en contacto sellante con la parte hembra del molde durante la parte inicial o todo el movimiento de enrollado. Durante el movimiento de enrollado, el núcleo 16 se mantiene alineado con la parte hembra del molde por la acción del trinquete 14 guía. El movimiento axial del núcleo 16 con relación al anillo 20 de sellado abre un hueco entre los dos, debido a las superficies 22 y 24 de sellado ahusadas. Sin embargo, debido a la inclinación del núcleo de ahusamiento de la sección 24, el ancho del hueco que se crea es lo suficientemente ancho para actuar como una ventilación para permitir que el gas escape de la cavidad. Cuando el núcleo 16 se avanza dentro de la cavidad de la parte hembra del molde, el fondo de material plástico se comprime y se fuerza para fluir hacia arriba en las paredes laterales de la cavidad hacia la orilla del recipiente. Durante este tiempo, el gas es expulsado de la cavidad del molde a través del hueco entre el anillo de sellado y la cavidad y después a través del hueco entre el anillo 20 de sellado y el núcleo 16. Conforme el núcleo alcanza su posición final, el hueco entre él y el anillo 20 de sellado se cierra por completo para evitar cualquier salida del material plástico del molde. Debido a la alineación axial exacta que se logra con el uso de los trinquetes 14 ahusados y las secciones 18 con forma de U, el material plástico fluye a una velocidad uniforme alrededor de la periferia externa de la cavidad y alcanza el extremo de la cavidad esencialmente al mismo tiempo. Esto reduce la distancia que el anillo 20 de sellado se necesita mover con relación al núcleo 16.

Se debe notar que el anillo de sellado no solamente cierra la cavidad del molde en forma eficiente para evitar cualquier fuga, sino que también lo hace sin frotarse contra el núcleo. Además, el anillo de sellado proporciona una ventilación que disminuye en su área en sección transversal conforme el núcleo alcanza la posición cerrada. De esta forma, al inicio del recorrido de compresión cuando el aire necesita ser expulsado de la cavidad, el aire puede pasar libremente, primero, entre el anillo 20 de sellado y la cavidad 10, después, entre el anillo 20 de sellado y el núcleo 16. Esto evita que se alcancen altas temperaturas en la ventilación y reduce la acumulación de aire del movimiento del núcleo. Al momento en que el hueco se sella finalmente, todo el aire habrá sido evacuado de la cavidad del molde y el sello evitará cualquier fuga del material plástico. La parte hembra del molde y el núcleo han sido ilustrados con más detalle de lo necesario para la comprensión de la invención, pero las partes que no han sido descritas con detalle por lo general, son convencionales y su función será entendida por las personas experimentadas en la técnica, sin la necesidad de una explicación detallada. En particular, las partes que han sido ¡lustradas, las cuales están asociadas con tales funciones como la inyección de material plástico dentro de la cavidad, el enfriamiento del molde, la expulsión del artículo moldeado del molde y el montaje de parte en la herramienta del molde que se monta en las planchas de una máquina de moldeo por inyección. Se debe apreciar que el molde, como se describe, necesita montarse en una máquina de moldeo que mueve el núcleo y la parte hembra del molde con relación al otro a una velocidad apropiada mientras aplica las presiones apropiadas. Se ha encontrado que el perfil de presión/distancia de una máquina de moldeo operada por lengüeta es adecuado para el proceso de moldeo por compresión de inyección, pero se pueden programar otras máquinas para alcanzar un perfil de presión/distancia similar. Cuando una máquina no tiene la capacidad de cambiar suavemente de un modo de gran desplazamiento de baja presión a un modo de bajo desplazamiento de alta presión, otra posibilidad sería incluir un módulo entre el molde y las planchas de la máquina, que tengan la capacidad de ofrecer el perfil de distancia/presión deseado.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un molde para el moldeo por compresión de inyección de un artículo, caracterizado porque comprende una parte (10) hembra del molde y un núcleo (16), los cuales se pueden mover uno con relación al otro entre una posición cerrada y una posición abierta, y un anillo (20) de sellado que rodea al núcleo (16) para efectuar un sello entre la parte (10) hembra del molde y el núcleo (16), el núcleo (16) de la parte (10) hembra del molde y el anillo (20) de sellado juntos definen una cavidad cerrada del molde cuando el núcleo (16) está en la posición cerrada, caracterizado porque el anillo (20) de sellado tiene una superficie (24) ahusada que sella contra una superficie ahusada en el núcleo (16), solamente después de que el núcleo haya alcanzado la posición cerrada, existe una holgura de ventilación entre la superficie (24) ahusada del anillo (20) de sellado y el núcleo (16), conforme el núcleo (16) se acerca a la posición cerrada.

2. El molde de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el ángulo de ahusamiento medido con relación a la dirección de movimiento del núcleo es menor que 5o.

3. El molde de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el ángulo de ahusamiento medido con relación a la dirección de movimiento del núcleo es esencialmente de 1o.

4. El molde de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el único hueco de ventilación provisto para ventilar el gas desde la cavidad del molde es el hueco entre la superficie (24) ahusada del anillo (20) de sellado y el núcleo (16).

5. El molde de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el anillo (20) de sellado se monta en el núcleo (16) para que tenga la capacidad de moverse un grado limitado con relación al núcleo (16), el anillo (20) de sellado es impulsado por al menos un resorte y la presión del gas en una dirección para aumentar el tamaño del hueco entre la superficie (24) ahusada y el núcleo (16).

6. El molde de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque por lo menos uno del núcleo y la parte hembra del molde se monta en forma ajustable en una plancha de una máquina de moldeo por inyección para permitir que el núcleo y la parte hembra del molde se alineen axialmente entre sí, en donde una pluralidad de trinquetes guía es provista en una de las partes del molde y se distribuye a lo largo del eje del núcleo para ser recibida en los rebajos de forma complementaria en la otra parte del molde conforme las partes del molde se acercan a la posición completamente cerrada, cada trinquete tiene dos secciones de localización laterales paralelas, que están separadas una de la otra a lo largo de la longitud del trinquete, la sección de localización más cercana al extremo libre del trinquete es más estrecha que la otra y la longitud de cada una de las secciones de localización es por lo menos igual a la parte final del recorrido de las planchas durante lo cual se realiza la compresión del material plástico inyectado.

7. El molde de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la parte de cada trinquete que se encuentra entre las dos secciones de localización laterales paralelas se ahusa en forma continua.

8. El molde de conformidad con la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque cada uno de los trinquetes es plano y se asegura al núcleo y se forman rebajos en los insertos planos asegurados en forma liberable en la parte hembra del molde.