PT689922E

PT689922E - Injector para moldacao por injeccao com uma conduta helicoidal de refrigeracao

Info

Publication number: PT689922E
Application number: PT95109543T
Authority: PT
Inventors: Jobst Ulrich Gellert
Original assignee: Gellert Jobst U
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 2001-09-28
Also published as: DK0689922T3; EP0689922A1; CA2127210C; CA2127210A1; EP0689922B1; US5427519A; DE69520807D1; DE69520807T2; ATE200875T1; DE19522328A1; JPH0811162A; ES2156909T3

Description

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DESCRIÇÃO "INJECTOR PARA MOLDAÇÃO POR INJECÇÃO COM UMA CONDUTA HELICOIDAL DE REFRIGERAÇÃO" A presente invenção refere-se a um injector para moldação por injecção de acordo com o preâmbulo da reivindicação independente 1 e a um processo para fabricação de um injector de acordo com o preâmbulo da reivindicação independente 7.

Os sistemas modernos de moldação por injecção com canais aquecidos requerem um certo número de injectores através dos quais o material em fusão flui, a partir de um colector de distribuição de material em fusão, até atingir as várias portas. São bem conhecidos para a moldação de materiais termoplásticos injectores aquecidos por meio de um elemento de aquecimento eléctrico que faz parte integrante dos mesmos e que apresenta uma parte helicoidal disposta em torno de um canal central por onde passa o material em fusão, aquecendo--o. Um exemplo destes injectores aquecidos encontra-se representado na patente US número 4,403,405 publicada em 13 de Setembro de 1983, de que é titular o presente requerente. A partir desse documento US-A-4 403 405 ficou a conhecer--se uma manga de jito, para moldação por injecção a quente, aquecida electricamente. Uma manga compreende um núcleo interno oco, alongado, uma manga exterior e um elemento altamente conductivo disposto entre eles. Uma passagem de material central estende-se ao longo do núcleo. A parte helicoidal do elemento de aquecimento é formada por enrolamento em hélice de um fio do tipo com duas almas com uma bainha metálica feita de inconel ou de aço inoxidável e uma resistência de fio feito de uma liga de níquel-crómio 1

envolvido num material refractário, em pó, isolador eléctrico como, por exemplo, óxido de magnésio em pó, compactado. A referida parte helicoidal está envolvida pela parte altamente conductiva, feita de liga de cobre-berílio. A parte da manga acima referida é basicamente feita por inserção da parte helicoidal no espaço entre o núcleo e a manga exterior e por enchimento desse espaço entre o núcleo e a manga exterior e em torno da parte helicoidal com a liga de cobre-berílio, por meio de um processo de brazagem (soldadura forte).

Através do documento EP-A-0 361 043, representativo de uma técnica anterior, conhece-se um injector alongado para moldação por injecção com um jito integral, alongado e um processo para o produzir. Um elemento de aquecimento eléctrico está enrolado no interior do canal helicoidal e é aí brazado (submetido a soldadura forte). O elemento de aquecimento, brazado no interior do canal, é coberto com uma camada protectora de níquel, proporcionando-se assim um injector aquecido para moldação por injecção.

Através da patente US-A-5 180 594 ficou a conhecer-se uma manga de jito que tem uma tranferência de calor melhorada e um processo para produção da mesma. Essa manga compreende um núcleo interior e uma parede lateral exterior. Durante a produção da manga cria-se uma cavidade anelar entre o núcleo interior e o núcleo exterior. 0 elemento de aquecimento é introduzido, com ajustamento deslizante, no interior da cavidade anelar na qual é colocado um material altamente condutor como, por exemplo, cobre ou uma liga de berílio--cobre, entre o núcleo interior e o elemento de aquecimento. O material altamente condutor é introduzido com ajustamento deslizante ou é vazado. Além disso o material refractário, como oxido de magnésio, é introduzido de modo a preencher o espaço entre o elemento de aquecimento e a parede lateral exterior. 2 ~7

No entanto, quando se estão a moldar materiais como seja borracha silicone de dois componentes ou outros materiais de moldação líquidos termoendurecíveis em vez de termoplásticos e têm canais de passagem refrigerados em vez de aquecidos, os dois componentes são misturados imediatamente antes da injecção numa cavidade do molde aquecido. Isto requer que o molde tenha que ser aquecido em vez de arrefecido e o material tenha que ser mantido a uma temperatura bastante abaixo da temperatura de recticulação, enquanto flui ao longo do injector. Um exemplo de um aparelho para moldação de materiais termoendurecíveis está descrito na patente DE-A-2341589 em nome de Delbrouck que caiu no domínio publico em 17 de Agosto de 1973. No entanto, naquele caso, o material de moldação líquido flui em torno de um macho alongado percorrido pela água de refrigeração. Por outras palavras, o material de moldação flui entre o macho refrigerado e o molde aquecido o que tem a desvantagem de a temperatura do material de moldação líquido não ser muito uniforme porquanto, é mais baixa na proximidade do interior e mais alta na proximidade do exterior. É conhecido através do documento DE-U-9 110 897, referente a técnicas anteriores, um injector com um canal de passagem frio. O referido injector para moldação por injecção compreende uma extremidade traseira, uma extremidade dianteira e um canal de passagem do material de moldação líquido que se estende entre aquelas para conduzir o material de moldação, líquido, até pelo menos uma porta. A referida porta atravessa o molde aquecido até atingir uma cavidade. O canal para material de moldação, líquido, estende-se ao longo do injector a partir de uma entrada central situada na extremidade traseira e o injector tem uma conduta de fluido de refrigeração com um troço de entrada, um troço de saída e um troço helicoidal. O troço helicoidal desenvolve-se concentricamente em torno de pelo menos parte do canal para o material de moldação, líquido, fazendo o fluido de 3

refrigeração, que circula pela conduta de líquido de refrigeração, o arrefecimento do material de moldação, líquido, que flui pelo canal para material de moldação líquido. 0 referido troço helicoidal é formado por uma parte interior de um troço central alongado do injector em que a referida parte interior compreende a ranhura helicoidal e uma manga exterior montada sobre a referida parte interior. Em particular, a referida parte interior é um núcleo cilíndrico na superfície exterior do qual se encontra formada a referida ranhura helicoidal. A manga exterior que circunda o referido núcleo está enroscada na cabeça do injector. A referida manga e a referida cabeça estão montadas em ressaltos previstos no núcleo interior, envolvendo-o de forma a constituírem o canal de refrigeração. Assim, o núcleo, a manga e a cabeça podem ser separados uns dos outros para efeitos de manutenção.

Pelo jornal Kautschuk+Kunststoffe, Volume 43, N°9, de Setembro de 1999, páginas 810 a 815 ficaram a conhecer-se várias formas de realização de um injector para moldação por injecção, refrigerado. De acordo com uma dessas formas de realização, o injector descrito compreende um corpo principal com um canal de moldação que se estende da extremidade traseira até à extremidade dianteira do referido corpo principal, conduzindo o material de moldação até uma porta. A referida porta está situada numa parte aquecida do molde que define uma cavidade de moldação. Existe um meio de refrigeração, helicoidal, previsto numa parte exterior do referido corpo principal e disposto coaxialmente com este. Essa parte exterior do corpo principal e os meios de refrigeração referidos estão cobertos por meios de cobertura ou elementos semelhantes.

De acordo com uma outra forma de realização mencionada no referido jornal, o injector aí descrito compreende um corpo principal com um canal de moldação, que se estende da extremidade traseira até uma extremidade dianteira do 4

referido corpo principal, destinado a conduzir o material de moldação até ao troço dianteiro do mesmo. Está prevista uma manga exterior para envolver axialmente o referido corpo principal, a fim de proporcionar meios de passagem de refrigeração entre a superfície exterior do corpo principal e a superfície interior da manga exterior. Os referidos meios de passagem estendem-se essencialmente segundo a direcção axial do corpo principal. Além disso, encontram-se previstos meios de vedação, por exemplo aneis tóricos ou elementos semelhantes, entre o corpo principal e a manga exterior, na extremidade traseira e na extremidade dianteira, respectivamente, a fim de se evitarem fugas do meio de refrigeração que flui pelo referido meio passagem.

Além disso, ficou a conhecer-se, através do jornal Kautschuk+Gummi Kunstoffe, volume 40, n° 9 de Setembro de 1987, páginas 829 a 836, um injector refrigerado para moldação por injecção. O injector referido compreende também um corpo principal com um canal de moldação que se estende desde uma extremidade traseira até uma extremidade dianteira do referido corpo principal, para conduzir o material de moldação até à referida extremidade dianteira. A passagem de refrigeração está situada no troço exterior do referido corpo principal. A referida passagem de refrigeração tem forma helicóidal, existindo uma manga exterior independente para cobrir o referido troço exterior e a referida passagem.

Constitui objectivo da presente invenção proporcionar um injector para moldação por injecção de acordo com o preâmbolo da reivindicação independente 1 e um processo para produção de um injector de acordo com o preâmbolo da reivindicação independente 7 em que a produção do referido injector pode ser facilitada e as fugas do fluido de refrigeração são evitadas com segurança proporcionando-se ainda uma elevada conductibilidade térmica. 5

De acordo com o aspecto do aparelho da presente invenção, num injector para moldação por injecção o referido objectivo é atingido por um injector para moldação por injecção de acordo com o preâmbulo da reivindicação independente 1, em que a manga exterior é brazada na parte interior de modo a proporcionar uma conduta de fluido integrada no injector.

De acordo com o aspecto do processo, o referido objectivo atinge-se por se adoptar um método de produção de um injector para moldação por injecção de acordo com o preâmbulo da reivindicação independente 7 em que as juntas entre a referida parte interior e a referida manga exterior são ligadas por brazagem sob vácuo.

Formas de realização preferidas da presente invenção estão apresentadas nas reivindicações dependentes. A seguir a presente invenção será explicada e ilustrada com mais pormenor por meio de um exemplo de forma de realização preferida representada nos desenhos, em que: a Fig. 1 é um corte parcial de uma parte de um sistema de moldação por injecção com múltiplas cavidades, para material termoendurecível, onde se mostra um injector de acordo com uma forma de realização preferida e a Fig. 2 é um corte parcial feito pela linha 2-2 da Fig. 1.

Far-se-á referência a ambas as Figs. 1 e 2 que mostram uma parte de um sistema de moldação por injecção com múltiplas cavidades ou aparelho que compreende um colector 10 instalado num molde 12, destinado a distribuir material de moldação, líquido, por um determinado número de injectores 14 (dos quais apenas um se encontra representado) . Se bem que o molde 12, normalmente, tem um número maior de placas, 6

C&!ry conforme a aplicação, neste caso, por razões de simplificação, apenas são mostradas uma placa traseira 16, fixada a uma placa 18 de apoio do colector, por meio de parafusos 20 e, uma placa de cavidades 22. 0 molde 12 é aquecido por meio de um elemento de aquecimento eléctrico 24 que faz parte integrante da placa de cavidades 22 e se encontra envolvido por ela. Cada injector 14 tem um colar 26 que se estende a partir da extremidade traseira 28 em torno de uma zona central 30, de menor diâmetro, com uma superfície exterior cilíndrica 32 que se estende até à extremidade dianteira 34. O injector 14 está colocado num poço 36 aberto no molde 12 e guiado por uma flange de posicionamento 38 que se estende da parte exterior 26 do colar até um ressalto circular 40, existente no poço 36, a fim de posicionar com precisão o injector 14 no alinhamento com uma entrada 42 que atravessa a placa de cavidades 22 e atinge a cavidade 44. Deste modo cria-se um espaço de ar isolador 46 entre a parte central 3 0 do injector 14 e a superfície interior 47 que circunda o poço 36. Como se vê na Fig. 2, nesta forma de realização, o injector 14 tem um furo, ou canal central, 48 que se estende da entrada 50 até à extremidade traseira 28, alinhado com um torpedo 52 que se encontra firmemente enroscado numa sede roscada 54 prevista na extremidade da placa dianteira 34. O torpedo 52 tem um par de lâminas helicoidais 56 que se estendem em torno de um veio central 58 que apresenta uma ponta dianteira 60 que se prolonga até à porta 42. Noutra forma de realização, um vedante do injector, ou um inserto previsto na porta, pode ser utilizado para efectuar uma ponte entre o espaço de ar isolante 46, podendo o furo central, ou canal, 48 ficar ligado do lado de fora, perto da extremidade dianteira 34 do injector 14, a várias portas de entrada de canto, ou o aparelho pode apresentar portas de válvula com um elemento de válvula de movimento alternado para fechar e abrir a porta. 7

Uma passagem 62 para material de moldação, líquido, está ligada ao colector 10 para transportar material de moldação, líquido, sob pressão, recebido de uma máquina de moldar (não representada) para um ponto de entrada 64, existente num prolongamento 66 do colector, que está ligado a um furo 48, existente em cada injector 14, atingindo-se, assim, as cavidades 44. O colector de distribuição 10 é arrefecido a uma temperatura abaixo da temperatura de recticulação do material de moldação, líquido, bombando água de refrigeração, ou outro qualquer fluido adequado para refrigeração, através das condutas 70. O colector 10 de distribuição do material de moldação, líquido, está montado entre a placa traseira 16 e a placa de suporte 18 do colector, por intermédio de um anel central de posicionamento 72 existente na placa de suporte do colector 18 e vários elementos distanciadores 74, isolantes e elásticos, que criam um espaço de ar 76, isolante, entre o colector refrigerado 10 e o molde 12, aquecido, que o envolve. Com se pode ver, o colector 10 está posicionado lateralmente por um colar de posicionamento 78 ligado à placa traseira 16 por meio de parafusos 80.

Faz-se agora referência, em particular, à Fig. 2 para descrição da estrutura do injector 14 de acordo com uma forma de realização preferida. O injector 14 tem, integrada nele, uma conduta 82 para fluido de refrigeração com uma zona de entrada 84, uma zona de saída 86 e uma parte helicoidal 88. Como se pode ver, as zonas da entrada e da saída, 84, 86 da conduta 82 para fluido de refrigeração, estendem-se radialmente através do colar exterior 26 do injector 14 até atingirem as peças de ligação roscadas 90, 92 de modo a receberem, respectivamente, linhas de abastecimento e de retorno 94, 96 para água ou outro fluido de refrigeração adequado. A parte helicoidal 88 do canal 82 para fluido de refrigeração estende-se para dentro da zona central 30 do injector 14, concentricamente, envolvendo o canal 48 para material de moldação, líquido. Como se descreve a seguir, a 8

parte helicoidal 88 do canal 82 para fluido refrigerador está completamente inserida no injector 14, com uma distância pré--determinada entre este e o canal 48, central, para o material de moldação, líquido e a superfície central exterior 32 da parte central 30 do injector 14. A seguir descrever-se-á o processo de produção do injector 14, fazendo-se referência, particularmente, à Fig 2. Os componentes são feitos e montados tal como se mostra, com a parte central alongada 30 provida de uma manga exterior 98, feita de aço inoxidável, que é montada por cima da parte interior 100 na qual, por maquinação foi aberta uma ranhura helicoidal 102 de modo a ficar formada a parte helicoidal 88 da conduta de refrigeração 82. São montadas duas peças 104, 106, feitas de tubo de aço inoxidável de modo a estenderem-se radialmente a partir de extremidades opostas da ranhura helicoidal 100, atravessando a parte 26 do colar de aço exterior, para se irem ligar aos acessórios de ligação 90, 92, formando-se, assim, as partes de entrada e de saída 84, 86. Durante a montagem aplica-se pasta de brazagem, constituída por uma liga de níquel, ao longo das juntas entre componentes e faz-se, então, o aquecimento gradual dos componentes num forno de vácuo até se atingir a temperatura de aproximadamente 1052°C (1925°F) que é superior ao ponto de fusão da pasta de brazagem, constituída por uma liga de níquel. À medida que o forno é aquecido, vai-se fazendo o vazio até se atingir um grau relativamente elevado de vácuo a fim de se remover praticamente todo o oxigénio e em seguida faz-se o enchimento parcial com gás inerte, como por exemplo argon ou azoto. Quando é atingido o ponto de fusão da pasta de brazagem, esta funde e flui entre as superfícies em contacto dos componentes, por efeito de capilaridade, de modo a ligar os componentes, integrando-os uns nos outros para formar o injector 14. Fazendo a ligação por brazagem dos componentes num forno de vácuo consegue-se uma ligação metalúrgica dos componentes uns aos outros que impede que se 9

-~7 verifiquem fugas de líquido de refrigeração da conduta de refrigeração 82 e proporciona-se uma boa conductibilidade térmica.

Em utilização, o sistema de moldação por injecção está montado conforme está representado. Se bem que se encontre apenas representada uma única cavidade 44, para efeitos de simplificação da ilustração, deverá entender-se que o colector de distribuição 10 para material de moldação, líquido, normalmente, tem muito mais ramos de passagem para material de moldação, líquido, que se prolongam até um número elevado de cavidades 44, conforme o tipo de aplicação. A água de refrigeração circula pela conduta 70 de refrigeração prevista no colector de distribuição 10 e passa pelas condutas de refrigeração 82 existentes em cada um dos injectores 14, fazendo a refrigeração destes de modo a que fiquem a uma temperatura, pré-determinada, abaixo da temperatura de recticulação ("cross-linking") do material de moldação. Fornece-se energia eléctrica ao elemento de aquecimento 24, instalado na placa de cavidades 22, a fim de se aquecer o molde 12 em torno da cavidade 44, até uma temperatura pré-determinada acima da temperatura de recticulação do material de moldação. O material de moldação, líquido, sob pressão, proveniente de uma máquina de moldação (não representada) é então injectado para dentro da passagem 62 para material de moldação, por intermédio da entrada central 64, de acordo com um ciclo pré-determinado. 0 material de moldação, líquido, sob pressão flui através do furo central 48 para material de moldação de cada injector 14, passando entre as lâminas helicoidais 56 do torpedo 52 e, passando através da porta 42, atinge a cavidade 44. O fluxo do material de moldação entre as lâminas helicoidais fixas 56 do torpedo 52 imprime um movimento turbilhonar ao material que é acelerado, à medida que o material de moldação se aproxima da porta de entrada 42, dando lugar a que o material de moldação flua, para o lado de fora, para o interior da 10 cavidade 44 próxima da porta 42, com um movimento curvilíneo. Isto evita a orientação molecular unidireccional do material de moldação, pelo menos na proximidade da porta 42 e proporciona um produto mais forte na zona da porta. Depois de as cavidades 44 estarem cheias, a pressão de injecção é mantida momentaneamente, para se conseguir a compactação e em seguida é aliviada. Passado o período de solidificação adequado, o molde é aberto para se efectuar a ejecção dos produtos moldados. Depois da ejecção o molde é fechado e a pressão de injecção é de novo aplicada para se fazer um novo enchimento das cavidades 44. 0 ciclo de injecção é repetido continuamente com uma frequência dependente do tamanho e forma das cavidades 44 e do tipo de material a moldar.

Se bem que a descrição do injector de moldação com canal frio, de acordo com a invenção tenha sido feita em correlação com uma forma preferida de realização, é evidente que são possíveis outras formas de realização e modificações sem se sair do âmbito da invenção, como os especialistas na matéria bem compreenderão e se encontra definido nas reivindicações.

Lisboa, 9 de Julho de 2001

^AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Injector (14) para moldação por injecção com uma extremidade traseira (28); uma extremidade dianteira (34) e um canal (48) para material de moldação, líquido, que se estende através dele a fim de fazer avançar o material de moldação até, pelo menos, uma porta, estendendo-se cada uma das portas ou, pelo menos, a única porta ao longo de um molde aquecido até ser atingida a cavidade, estendendo-se o canal (48) para material de moldação, líquido, ao longo do injector (14), partindo de uma entrada central (50) situada na extremidade traseira (28) , tendo o injector (14) uma conduta de refrigeração (82) com um troço de entrada (84), um troço de saída (86) e um troço helicoidal (88) que se estende concentricamente em torno de pelo menos um troço do canal (48) para material de moldação, líquido, circulando o fluido de refrigeração pela conduta (82) para fluido de refrigeração, refrigerando o material de moldação, líquido, que flui em direcção à saída pelo canal (48) para material líquido de moldação, e em que o troço helicoidal (88) é formado por uma parte interior (100) de um troço central (30), alongado, do injector (14), tendo a referida parte interior uma ranhura helicoidal (102) e por uma manga exterior (98) montada sobre a parte interior (100), caracterizado por a manga exterior (98) ser sujeita a brazagem sobre a parte interior (100) de modo a formar-se uma conduta de refrigeração (82) que faz parte integrante do injector (14).
2. Injector para moldação por injecção de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o troço central (30) , alongado, apresentar uma superfície exterior (32) , 1 4 * 3 . genericamente cilíndrica e um troço formando um colar (26) , exterior, disposto em torno do troço central (30) numa zona adjacente da extremidade traseira (28) e o injector (14) estar colocado num poço (36) previsto no referido molde aquecido (12) , estendendo-se um espaço de ar isolador (46) entre a superfície exterior (32) do troço central (30) do injector (14) e a superfície interior (47) do poço (36) que circunda o primeiro.
Injector para moldação por injecção de acordo com a reivindicação 2 caracterizado por o troço helicoidal (88) da conduta (82) para fluido de refrigeração, se estender ao longo do troço central (30) do injector 14 e o troço de entrada (84) e o troço de saída (86) da conduta (82) para fluido de refrigeração, se estenderem do troço helicoidal (88) da conduta (82) para fluido de refrigeração, radialmente para o lado de fora, atravessando o troço (26) do colar exterior do injector (14) .
4 . Injector para moldação por injecção de acordo com as reivindicações 2 ou 3 caracterizado por o canal (48) para material de moldação, líquido, se estender centralmente ao longo do injector 14, desde a extremidade traseira (2 8) até à extremidade dianteira (34) e o troço helicoidal (88) da conduta (82) para fluido de refrigeração, estar afastada de distâncias pré--determinadas entre o canal central (48) para material líquido de moldação e a superfície exterior (32) do troço central (30) do injector (14).
5 . Injector para moldação por injecção de acordo com uma das reivindicações 2 a 4 caracterizado por o troço de entrada (84) da conduta (82) para fluido de refrigeração, ser um primeiro tubo que faz parte integrante do injector e se 2 estende para o lado de dentro, atravessando a parte exterior (26) do colar do injector (14) até atingir o troço helicoidal (88) da conduta de fluido (82) e ter uma primeira ligação exterior para ligação a uma linha de abastecimento (94) de fluido de refrigeração.
6. Injector para moldação por injecção de acordo com uma das reivindicações 2 a 5 caracterizado por o troço de saída (86) da conduta (82) para fluido de refrigeração, ser um segundo tubo que faz parte integrante do injector e se estender para o lado de fora passando através da parte exterior (26) do colar do injector (14), saindo do troço helocóidal (88) da conduta (82) para fluido e ter uma segunda ligação exterior para ligação a uma linha (96) para retorno de fluido de refrigeração.
7. Processo de produção de um injector (14) com uma conduta helicoidal (88), de refrigeração, compreendendo esse processo os passos de: a) prover uma parte interior (100) de um troço central (30), alongado, do injector (14), com uma ranhura helicóidal (102), b) montar uma manga exterior (98) sobre a parte interior (100) , caracterizado por c) as juntas entre a referida parte interior (100) e a referida manga exterior (98) serem vedadas por brazagem sob vácuo. Lisboa, 9 de Julho de 2001

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