MXPA06014400A - Cilindro de inyeccion enfriado de moldeado por co-inyeccion. - Google Patents

Abstract

Aparato y metodo de control de sistema de moldeado por inyeccion incluye de manera preferente estructura de control de flujo y/o pasos configurados para reducir la presion en una segundas masa fundida, que provoca de manera preferente que una porcion relativamente pequena de una primera masa fundida fluya desde una porcion distante de un primer canal (14) de masa fundida en la boquilla (13) de co-inyeccion en un extremo distante de un segundo canal (15) de masa fundida en la boquilla (13) de co-inyeccion. Esto impide que cantidades sustanciales de la segunda masa fundida se entren a la fuerza en la cavidad (12) de molde cuando se inyecta la siguiente inyeccion de la primera masa fundida.

Description

CILINDRO DE INYECCIÓN ENFRIADO DE MOLDEADO POR CO-INYECCIÓN Campo de la Invención La presente invención se refiere a un aparato y método de cilindro de inyección de moldeado por co- inyección que enfría el cilindro de inyección, aumentando de este modo la viscosidad de la masa fundida en el mismo, reduciendo de este modo la fuga de la masa fundida entre la pared del cilindro de inyección y el pistón del cilindro de inyección.

Antecedentes de la Invención El moldeado por co-inyección se usa típicamente para moldear artículos de envasado de plástico de múltiples capas que tienen una estructura de pared laminada. Cada capa se hace pasar típicamente a través de un diferente pasaje anular o circular en una estructura de boquilla individual y cada capa se inyecta parcial y secuencialmente a través de la misma compuerta de molde. Algunos sistemas de co-inyección demasiado calientes incluyen cilindros de inyección para dosificar el material de una resina plástica de modo que cada cavidad de un molde de múltiples cavidades reciba una dosis exacta de resina en el ciclo de moldeado. Un pistón de cilindro de inyección dentro del cilindro de inyección se acciona para descargar la resina en un colector de vaciadero caliente, que transporta la resina a la boquilla de co- REF: 178107 inyección y luego a la cavidad de molde. Frecuentemente, una cantidad sustancial de la resina babea a través del espacio libre entre el cilindro de inyección y el pistón durante las operaciones normales de moldeado, cuando se presuriza el cilindro de inyección y la resina está a una alta temperatura. Este babeo se incrementa típicamente con el incremento del espacio libre del pistón a la pared de cilindro y con la temperatura del cilindro. El babeo también se incrementa con la disminución del acoplamiento permanente entre el pistón y la pared del cilindro. Cualquier fuga significativa de la resina no sólo reduce la exactitud del tamaño de la inyección que se inyecta, sino también desperdicia resina costosa y provoca una acumulación de resina degradada en el espacio entre la pared exterior del cilindro de inyección y la placa de colectores que requiere eventualmente detener la operación para la limpieza. La disminución del espacio libre del pistón al cilindro cerca de un ajuste de línea a línea no es ventajosa debido al alto riesgo de atascamiento del pistón dentro del cilindro. También, el incremento del acoplamiento del pistón al cilindro en un intento para reducir al mínimo el babeo frecuentemente se limita por las restricciones en el tamaño del molde. Se han hecho intentos para reducir al mínimo la fuga de resina más allá del pistón del cilindro de inyección convencional de dos etapas (pre-plastificación) que incluye un montaje de cilindro de inyección y pistón. No hay descripción de enfriar el extremo posterior del cilindro de inyección para reducir al mínimo la fuga o babeo. La Patente de los Estados Unidos No. 6,527,539 de Ujma enseña una configuración de cilindro de inyección de una máquina de moldeado por inyección. No hay descripción del enfriamiento del extremo posterior del cilindro de inyección para reducir al mínimo la fuga o babeo. De esta manera, lo que se necesita es una estructura de cilindro de inyección de moldeado por coinyección que reduzca sustancialmente la fuga entre el pistón del cilindro de inyección y la pared del cilindro de inyección, y sea relativamente barata de diseñar, instalar y mantener.

Breve Descripción de la Invención Es una ventaja de la presente invención superar los problemas de la técnica relacionada y proporcionar una estructura de cilindro de inyección de co-inyección que reduce al mínimo de forma eficiente la fuga de masa fundida entre el pistón del cilindro de inyección y la pared del cilindro de inyección al enfriar porciones apropiadas de la estructura del cilindro de inyección para incrementar la viscosidad de la masa fundida para reducir la fuga.

De acuerdo a un primer aspecto de la presente invención, se proporciona una nueva combinación de estructura y/o pasos para un aparato de cilindro de inyección de moldeado por co-inyección configurado para inyectar una masa fundida a través de una boquilla de co-inyección que tiene al menos dos canales de masa fundida que terminan en la misma compuerta. Un cilindro de inyección se configura para retener la masa fundida, y un pistón de cilindro de inyección se configura para descargar la masa fundida desde el cilindro de inyección. Se coloca una estructura de enfriamiento para hacer contacto con una superficie exterior del cilindro de inyección y remover el calor del mismo. De acuerdo a un segundo aspecto de la presente invención, se proporcionan una nueva combinación de estructura y/o pasos para un aparato de enfriamiento de cilindro de inyección de moldeado por co-inyección configurado para enfriar un cilindro de inyección que, en combinación con un pistón de cilindro de inyección, inyecta una masa fundida a través de una boquilla de co-inyección que tiene al menos dos canales de masa fundida que terminan en la misma compuerta. Se coloca un manguito de disipación térmica para hacer contacto con una superficie exterior de la porción posterior del cilindro de inyección. El manguito de disipación térmica se configura para remover suficiente calor del cilindro de inyección para incrementar la viscosidad de la masa fundida del mismo, reduciendo de este modo la fuga de masa fundida entre el pistón de cilindro de inyección y el cilindro de inyección. De acuerdo a un tercer aspecto de la presente invención, se proporcionan una nueva combinación de estructura y/o pasos para una máquina de moldeado por coinyección que incluye una cavidad de molde, y una boquilla de co- inyección que tiene al menos dos canales de masa fundida que terminan en la misma compuerta, y configurados para inyectar una masa fundida en la cavidad de molde. Se configura un colector de vaciadero caliente para transportar la masa fundida a la boquilla de co- inyección. Un cilindro de inyección se configura para descargar la masa fundida al colector de vaciadero caliente, y se configura un pistón de cilindro de inyección para descargar la masa fundida del cilindro de inyección. Se configura una estructura de disipación térmica para remover calor del cilindro de inyección para incrementar la viscosidad de la masa fundida en el mismo. De acuerdo a un cuarto aspecto de la presente invención, se proporcionan una nueva combinación de pasos para un método para enfriar un cilindro de inyección de molde de co- inyección configurado para inyectar una masa fundida a través de una boquilla de co- inyección que tiene al menos dos canales de masa fundida que terminan en la misma compuerta, que incluye los pasos de: (i) cargar un cilindro de inyección con una masa fundida; y (ii) remover el calor de una porción del cilindro de inyección para incrementar la viscosidad de la masa fundida en el mismo para reducir la fuga de masa fundida entre el cilindro de inyección y un pistón del cilindro de inyección.

Breve Descripción de las Figuras Ahora se describirán, con referencia a las figuras anexas, modalidades de ejemplo de las características actualmente preferidas de la presente invención. La Figura 1 es una vista en sección parcial de un montaje por co-inyección de vaciadero caliente que muestra un montaje de cilindro de inyección de acuerdo a una primera modalidad de acuerdo a la presente invención. La Figura 2 muestra una modalidad alternativa de la característica de enfriamiento de cilindro de inyección.

Descripción Detallada de la Invención 1. Introducción La presente invención ahora se describirá con respecto a varias modalidades en las cuales una máquina de moldeado de co-inyección de resina plástica tiene un primero y un segundo cilindros de inyección que inyectan respectivamente las resinas "A" y "C" a través de diferentes 8 canales de masa fundida de boquilla de co-inyección en una cavidad de molde. Sin embargo, la presente invención puede encontrar aplicabilidad en otras aplicaciones de moldeado por inyección también, tal como moldeado de inyección de metales, productos compuestos, etc. La descripción posterior se limitará en general a un análisis de un cilindro individual de inyección. Sin embargo, se va a entender que esta descripción puede aplicar a uno o más de los cilindros de inyección en una máquina de moldeado por co-inyección. De forma breve, las modalidades preferidas de la presente invención proporcionan el enfriamiento de al menos un cilindro de inyección por el uso de un manguito de transferencia térmica adyacente al cilindro de inyección. Esta configuración de esta manera depende de la viscosidad de la masa fundida para reducir la fuga, para controlar la fuga térmicamente y no mecánicamente, y elimina la necesidad de usar tolerancias ajustadas entre el pistón y el cilindro. Además, puesto que no hay cambio en la geometría del cilindro de inyección cuando se ajustan de forma fina las características de enfriamiento (es decir, al modificar la geometría del manguito de disipación térmica, la superficie de contacto con la placa, o la superficie de contacto con el cilindro de inyección) , disminuyendo la temperatura en la parte superior del cilindro a precisamente por debajo de la temperatura de no flujo de la resina puede reducir significativamente al fuga. Las modalidades preferidas también ajustan la expansión térmica del colector de vaciadero caliente así como aquella del cilindro de inyección al utilizar un muelle para producir un contacto cargado entre el cilindro caliente de inyección y la placa fría a través del manguito de disipación térmica. 2. La estructura de la primera modalidad La Figura 1 muestra una porción de un montaje de molde de co-inyección de vaciadero caliente que comprende, en parte, un primer colector 1 de vaciadero caliente, un segundo colector 2 de vaciadero caliente, un alojamiento 3 de boquilla, una placa 4 de colector, enfriada, un cilindro 5 de inyección, un pistón 6 de cilindro de inyección, un manguito 7 de disipación térmica, un anillo 8 de retención, y un muelle 9. Los colectores 1 y 2 de vaciadero caliente se calientan por calentadores 10, y la placa 4 de colectores se enfría por refrigerante que fluye a través de los canales 11 de enfriamiento. La segunda resina "C" plástica fundida se transporta a través de los segundos canales 12 de masa fundida en el segundo colector 2 calentado hacia la boquilla 3. Se coloca un montaje 13 de válvula de retención en un extremo del cilindro 5 de inyección tal que la resina "C" entrante desde un canal 14 de entrada se le impide que fluya 10 de regreso cuando el pistón 6 de cilindro de inyección se hace avanzar para inyectar la resina "C" en la cavidad de molde mediante el segundo canal 12 de masa fundida de vaciadero caliente y el correspondiente canal 26 de masa fundida de boquilla de co-inyección. De manera preferente, hay una separación 15 de aire térmicamente aislante que separa los colectores de sus placas circundantes. La calibración diametral del pistón 6 en el cilindro 5 de inyección es tal que el pistón 6 es capaz de deslizarse sin permitir que una cantidad sustancial de la resina contenida en el mismo se fugue más allá de la pared lateral del pistón. Por ejemplo, un espacio libre de 10 a 20 micrones permite que el pistón 6 viaje libremente dentro del cilindro 5 de inyección. La resina entre la pared lateral del pistón y la pared del cilindro del pistón actúa como un lubricante. Al proporcionar el manguito 7 de disipación térmica para enfriar el extremo hacia atrás del cilindro 5 de inyección, se puede proporcionar de forma confiable una cierta configuración de "ajuste deslizante" . El manguito 7 de disipación térmica proporciona una ruta para el calor que se conduce térmicamente desde el extremo posterior del cilindro 5 de inyección a la placa 4 enfriada de colectores. Esto incrementa la temperatura de la resina "C", incrementando su viscosidad e impidiendo la fuga sustancial 11 más allá de las paredes del pistón. El manguito 7 de disipación térmica se ajusta herméticamente (por ejemplo un ajuste con espacio libre de 5 a 7 micrones) alrededor del cilindro 5 de inyección para ser capaz de deslizarse axialmente a lo largo y proporcionar acomodo de expansión térmica en tanto que se mantiene el contacto íntimo con el cilindro de inyección para transferencia térmica efectiva. El manguito 7 de disipación térmica se retiene en su posición en el diámetro externo del cilindro de inyección por el anillo 8 de retención y el muelle 9 que actúa contra un resalto 16, que empuja constantemente el manguito 7 de disipación térmica contra su asiento 19 en la placa 4 de colectores para mejorar el enfriamiento. Al enfriar esta porción trasera de la pared del cilindro de inyección, cualquier fuga de resina entre la superficie interior de la pared y el pistón se enfriará de forma suficiente para reducir su flujo de forma significativa, eliminando de este modo virtualmente la fuga, sin negar las propiedades lubricantes de la resina que proporciona la acción del cilindro de inyección. El perfil térmico del cilindro de inyección es una función de las áreas de contacto entre el manguito 7 de disipación térmica con la placa 4 enfriada de colectores y con el cilindro de inyección mismo. Estas áreas de contacto se optimizan para producir (i) una temperatura por debajo de la temperatura no de flujo de la 12 resina (C) en el área del pistón dentro del cilindro 5 de inyección donde estos dos componentes están permanentemente en contacto, y (ii) una temperatura equivalente a la temperatura de moldeado de la resina en el resto del cilindro (área de dosificación) . El enfriamiento del cilindro 5 de inyección se puede ajustar de forma fina por selección juiciosa de los materiales que comprenden el manguito 7 de disipación térmica, la longitud longitudinal y el ancho radial (diámetro exterior menos diámetro interior) del manguito, la forma del manguito (la superficie interior del mismo se puede perfilar con formas sinusoidales o escalonadas) , la cercanía y grado del contacto entre el manguito y la placa enfriada de colectores y la pared del cilindro, etc. De manera preferente, el manguito 7 de disipación térmica se elabora de acero de herramienta, tiene una longitud longitudinal de 6-12 mm, un diámetro interior de 10 mm, y un diámetro exterior de 20 mm. De manera preferente, el área que el manguito 7 hace contacto con la placa 4 enfriada de colectores es la misma área como aquella que hace contacto con el diámetro exterior de la pared del cilindro. De manera preferente, el manguito 7 hace contacto con la pared 5 de cilindro a todo lo largo de la superficie interior completa del manguito. Si se desea, el manguito 7 se puede proporcionar con aletas de enfriamiento, canales de enfriamiento con refrigerante que fluye en los 13 mismos, o con otras ayudas de enfriamiento, etc. 3. El proceso de la primera modalidad En la operación, el cilindro 5 de inyección se carga con la resina "C" por una unidad de inyección (no mostrada) que alimenta la resina a través del canal 14 de entrada, más allá de la válvula 13 de retención. Esta resina de alimentación hace que el pistón 6 del cilindro de inyección se aleje de la válvula 13 de retención, que se extiende hacia fuera desde el cilindro 5 de inyección. Cuando el pistón 6 del cilindro de inyección se detiene por su varilla de accionamiento (no mostrada) en una posición predeterminada, esto limita el tamaño de la inyección de la resina en el cilindro 5 de inyección a un volumen creado por el movimiento hacia atrás del pistón. En el momento apropiado del ciclo de moldeado, el pistón 6 del cilindro de inyección se mueve hacia delante por la varilla de accionamiento que actúa en el extremo 18 expuesto del pistón 6. El movimiento hacia delante del pistón 6 desplaza la resina "C" del cilindro 5 de inyección mediante el canal 12 y el canal 26 de masa fundida de boquilla y en la cavidad de molde a través de la compuerta de molde. La válvula 13 de retención impide el flujo hacia atrás de la resina al canal 14 de entrada. En cada alimentación de la resina en el cilindro 5 de inyección, el manguito 7 de disipación térmica extrae suficiente calor para reducir la 14 temperatura de la resina e incrementar su viscosidad a un punto donde se prevenga sustancialmente la fuga más allá de la pared del pistón. 4. La estructura de la segunda modalidad Un cilindro 20 de inyección que contiene un pistón 21 de cilindro de inyección que está circundado por un manguito 24 de disipación térmica que tiene un agujero que tiene un ajuste deslizante al diámetro exterior del cilindro 20 de inyección. El manguito 24 se localiza en un asiento ahuecado en una placa 25 de colector enfriado y se mantiene en su lugar por un anillo 22 de retención y una arandela 23 de muelle que empuja constantemente el manguito 24 contra su asiento en la placa de colectores, asegurando de este modo un buen contacto para conducir térmicamente el calor desde la pared del cilindro de inyección a la placa en tanto que permite que el cilindro de inyección se expanda térmicamente y se deslice dentro del agujero del manguito 24 de disipación térmica. Esta modalidad alternativa no requiere el resalto 16 de la configuración de la Figura 1 y de este modo hace un componente ligeramente costoso. 5. Conclusión Las características ventajosas de acuerdo a la 15 presente invención incluyen: Un montaje de vaciadero caliente de coinyección con al menos un cilindro de inyección que tiene una característica de enfriamiento cerca de su extremo posterior para reducir la fuga de masa fundida. De esta manera, lo que se ha descrito es un aparato de cilindro de inyección de moldeado por co-inyección que impide sustancialmente la fuga de masa fundida más allá del pistón del cilindro de inyección al controlar la temperatura de la resina dentro del cilindro de inyección. Los componentes individuales mostrados en perfil o designados por bloques en las figuras anexas son todos, bien conocidos en las técnicas por moldeado por inyección, y su construcción y operación específicos no son críticos a la operación o mejor modo para llevar a cabo la invención . En tanto que la presente invención se ha descrito con respecto a lo que se considere actualmente que son las modalidades preferidas, se va a entender que la invención no se limita a las modalidades descritas. Por el contrario, la invención se propone que cubra varias modificaciones y arreglos equivalentes incluidos dentro del alcance de las reivindicaciones anexas. El alcance de las siguientes reivindicaciones se va a acordar que sea la interpretación más amplia para abarcar todas estas modificaciones y 16 estructuras y funciones equivalentes. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la presente invención, es el que resulta claro a partir de la presente descripción de la invención.

Claims (1)

17 REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: 1. Aparato de cilindro de inyección de moldeado por co-inyección configurado para inyectar una masa fundida a través de una boquilla de co-inyección que tiene al menos dos canales de masa fundida que terminan en la misma compuerta, el aparato está caracterizado porque comprende: un cilindro de inyección configurado para retener la masa fundida; un pistón de cilindro de inyección configurado para descargar la masa fundida del cilindro de inyección; y estructura de enfriamiento colocada para hacer contacto con una superficie exterior del cilindro de inyección y remover calor del mismo. 2. Aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura de enfriamiento comprende un manguito de disipación térmica colocado para hacer contacto con una porción posterior del cilindro de inyección. 3. Aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura de enfriamiento se configura para remover suficiente calor del cilindro de 18 inyección para incrementar la viscosidad de la masa fundida en el mismo para reducir sustancialmente la fuga de la masa fundida entre el pistón de cilindro de inyección y el cilindro de inyección. 4. Aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura de enfriamiento se configura para transferir calor a una placa de molde, enfriada . 5. Aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque además comprende una estructura de desviación configurada para presionar la estructura de enfriamiento contra la placa de molde, enfriada. 6. Aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura de enfriamiento se configura para estar en acoplamiento deslizante con una superficie exterior del cilindro de inyección. 7. Aparato de enfriamiento de cilindro de inyección de moldeado por co-inyección configurado para enfriar un cilindro de inyección que, en combinación con un pistón de cilindro de inyección, inyecta una masa fundida a través de una boquilla de co-inyección que tiene al menos dos canales de masa fundida que terminan en la misma compuerta, el aparato de enfriamiento está caracterizado porque comprende : un manguito de disipación térmica colocado para 19 hacer contacto con una superficie exterior de una porción posterior del cilindro de inyección, el manguito de disipación térmica que se configura para remover suficiente calor del cilindro de inyección para incrementar la viscosidad de la masa fundida en el mismo. 8. Aparato de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el manguito de disipación térmica se configura para remover suficiente calor del cilindro de inyección para reducir sustancialmente la fuga de masa fundida entre el pistón de cilindro de inyección y el cilindro de inyección. 9. Aparato de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el manguito de disipación térmica se configura para transferir calor a una placa de molde enfriada. 10. Aparato de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque además comprende estructura de desviación configurada para presionar el manguito de disipación térmica contra la placa de molde enfriada. 11. Montaje de vaciadero caliente de moldeado por co-inyección configurado para inyectar una masa fundida a través de una boquilla de co-inyección que tiene al menos dos canales de masa fundida que terminan en la misma compuerta, el montaje está caracterizado porque comprende: un colector de vaciadero caliente configurado para 20 suministrar la masa fundida a la boquilla de co-inyección; un cilindro de inyección configurado para retener una inyección dosificada de la masa fundida; un pistón de cilindro de inyección configurado para descargar la masa fundida del cilindro de inyección; una placa de colector enfriada; y un disipador térmico colocado para remover el calor de la masa fundida dentro del cilindro de inyección. 12. Montaje de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el cilindro de inyección tiene un resalto en una superficie exterior del mismo configurado para retener el disipador térmico contra la placa de colector enfriada, y en donde el disipador térmico se coloca para hacer contacto con la superficie exterior de una porción posterior del cilindro de inyección. 13. Montaje de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque además comprende un muelle (9) colocado entre el resalto y el disipador térmico para desviar el disipador térmico hacia la placa enfriada de colector. 14. Montaje de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende: un anillo retenedor acoplado de forma removible a la placa enfriada de colector; y una arandela de muelle colocada entre el anillo 21 retenedor y el disipador térmico para empujar el disipador térmico hacia el colector enfriado . 15. Montaje de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el disipador térmico se configura para remover suficiente calor del cilindro de inyección para reducir sustancialmente la fuga de masa fundida entre el pistón del cilindro de inyección y el cilindro de inyección. 16. Montaje de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el disipador térmico comprende un manguito de disipación térmica configurado para el acoplamiento deslizante con una superficie exterior del cilindro de inyección. 17. Máquina de moldeado por co-inyección, caracterizada porque comprende: una cavidad de molde,- una boquilla de co-inyección que tiene al menos dos canales de masa fundida que terminan en la misma compuerta, y configurados para inyectar una masa fundida en la cavidad de molde; un colector de vaciadero caliente configurado para transportar la masa fundida a la boquilla de co-inyección; un cilindro de inyección configurado para descargar la masa fundida al colector de vaciadero caliente; un pistón de cilindro de inyección configurado 22 para descargar la masa fundida desde el cilindro de inyección; y estructura de disipación térmica configurada para remover calor del cilindro de inyección para incrementar la viscosidad de la masa fundida en el mismo. 18. Máquina de moldeado de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque la estructura de disipación térmica se configura para remover suficiente calor del cilindro de inyección para reducir sustancialmente la fuga de masa fundida entre el pistón de cilindro de inyección y el cilindro de inyección. 19. Máquina de moldeado de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque la estructura de disipación térmica es un manguito de disipación térmica configurado para el acoplamiento deslizante con una superficie exterior de una porción posterior del cilindro de inyección. 20. Método para enfriar un cilindro de inyección de moldeado por co-inyección configurado para inyectar una masa fundida a través de una boquilla de co-inyección que tiene al menos dos canales de masa fundida que terminan en la misma compuerta, caracterizado porque comprende los pasos de: cargar un cilindro de inyección con una masa fundida; y proporcionar una estructura de enfriamiento 23 alrededor de una porción del cilindro de inyección para remover calor de la porción del cilindro de inyección para incrementar la viscosidad de la masa fundida en el mismo para reducir la fuga de masa fundida entre el cilindro de inyección y un pistón del cilindro de inyección.