BR102015005746A2

BR102015005746A2 - método de moldagem a injeção de materiais plásticos

Info

Publication number: BR102015005746A2
Application number: BR102015005746A
Authority: BR
Inventors: Enzo De Seta; Maurizio Bazzo
Original assignee: Inglass Spa
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2015-12-15
Also published as: JP2015178273A; JP6240114B2; US9738016B2; CN104924553B; DE102015104032A1; BR102015005746B1; KR101948963B1; KR20150108789A; US20150266216A1; CN104924553A

Abstract

resumo patente de invenção: "método de moldagem a injeção de materiais plásticos". a presente invenção refere-se a método de moldagem a injeção de materiais plásticos para dentro da cavidade de um molde por meio de um aparelho de moldagem compreendendo um distribuidor (2) do material plástico fluido pressurizado conectado em pelo menos um injetor (3, 4) compreendendo uma válvula de pino (7) deslocável entre uma posição totalmente fechada e uma posição aberta. o método compreende uma etapa de enchimento seguinte ao deslocamento da válvula de pino (7) da posição totalmente fechada para a posição aberta, uma etapa de adensamento do material plástico pressurizado mantendo a válvula de pino (7) na posição aberta e uma etapa de deslocamento e manutenção da válvula de pino (7) em pelo menos uma posição intermediária parcialmente fechada antes do seu fechamento completo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE MOLDAGEM A INJEÇÃO DE MATERIAIS PLÁSTICOS".

CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A presente invenção refere-se a um método de moldagem a injeção de materiais plásticos dentro da cavidade de um molde, por meio de um aparelho de moldagem compreendendo um distribuidor do material plástico de fluido pressurizado, conectado em pelo menos um injetor compreendendo uma válvula de pino deslocável entre uma po- sição totalmente fechada e uma posição aberta. [0002] Tipicamente, esses métodos de moldagem a injeção com- preendem uma etapa de enchimento da cavidade do molde com o ma- terial plástico seguinte ao deslocamento da válvula de pino da posição totalmente fechada para a posição aberta, seguido por uma etapa de adensamento para a injeção do material plástico pressurizado para dentro da cavidade, na qual a válvula de pino é mantida na posição aberta. A válvula de pino é então deslocada da posição aberta para a posição totalmente fechada e, depois de um tempo de espera para permitir que o material plástico solidifique, o artigo moldado é extraído do molde.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR [0003] Para a moldagem a injeção de artigos para os quais uma alta qualidade é exigida, tanto com relação ao perfil mecânico quanto de um ponto de vista estético, tal como, por exemplo, no caso de com- ponentes de veículo de motor particularmente grandes, o aparelho de moldagem usa geralmente um determinado número de injetores distri- buídos em zonas diferentes do molde. No caso onde esses injetores são alimentados por um único distribuidor, tipicamente posicionado na zona central da cavidade do molde, diferenças significativas podem ser geradas na pressão e na densidade do material plástico injetado entre as zonas da cavidade perto do injetor(es) central ou primeiros injetores e essas correspondendo com o injetor(es) periférico ou se- gundos injetores. Por essa razão, nesses casos, uma injeção em cas- cata é utilizada, na qual a etapa de enchimento da cavidade do molde é executada comandando sequencialmente a abertura das válvulas de pino de injetores diferentes, de modo a encher progressivamente a ca- vidade do molde a partir da zona central para as zonas periféricas ou, de preferência, abrindo os primeiros injetores e depois os segundos injetores. Nesse caso, as válvulas de pino dos primeiros injetores po- dem permanecer abertas durante todo o ciclo de injeção ou podem ser deslocadas para a posição fechada, sequencialmente para a abertura das válvulas de pino dos segundos injetores. Dessa maneira, o avanço da frente de enchimento da cavidade do molde é melhorado e a pres- são local causada pela acumulação do material plástico nas zonas ini- cialmente cheias da cavidade é reduzida. [0004] Particularmente no caso desse tipo de injeção sequencial, a etapa de adensamento que segue a etapa de enchimento precisa ser equilibrada entre os vários injetores e as zonas diferentes da cavidade, já que algumas poderíam receber uma maior quantidade de material plástico e outras menos. Quaisquer desequilíbrios e adensamento ex- cessivo geralmente causam problemas de distorção da peça moldada, tensões com redução consequente das propriedades mecânicas, au- mentos localizados na espessura e, em alguns casos, filamentos e rupturas durante a etapa de moldagem. [0005] Problemas similares, embora menores, podem também ocorrer na moldagem à injeção de artigos, cujas dimensões não exi- gem necessariamente uma metodologia sequencial.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0006] O objetivo da invenção é resolver o problema de adensa- mento excessivo, reduzindo o fluxo e a pressão do material plástico injetado onde é esperado que esse problema possa se manifestar. [0007] De acordo com a invenção, esse objetivo é atingido graças a um método de moldagem a injeção do tipo definido no preâmbulo da reivindicação 1, cuja única característica se situa no fato que ela inclui uma etapa adicional de deslocamento e manutenção da válvula de pi- no do pelo menos um injetor acima mencionado em pelo menos uma posição intermediária do fechamento parcial. [0008] Essa etapa adicional de fechamento parcial pode ser im- plementada para o fim da etapa de enchimento, ou durante a etapa de adensamento, ou até mesmo entre a etapa de enchimento e a etapa de adensamento. [0009] Graças a essa ideia de solução, é possível, particularmen- te, embora não exclusivamente no caso da injeção sequencial, equili- brar perfeitamente as pressões e as distribuições do material plástico dentro da cavidade do molde. [0010] Pode existir uma ou várias posições de fechamento parcial da válvula de pino e isso pode ser implementado como uma função do tempo decorrido desde o início da etapa de enchimento, ou como uma função do volume do material plástico injetado desde o começo da etapa de enchimento. Tipicamente, o curso da válvula de pino entre a posição de fechamento parcial e a posição totalmente fechada pode ficar entre 0,1 e 5 mm.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0011] A invenção será agora descrita em detalhes com referência aos desenhos anexos, fornecidos puramente por meio de exemplo não limitador, nos quais: [0012] A figura 1 mostra um exemplo de um artigo de material plástico moldado, cujo método de moldagem é implementado de acor- do com a invenção, com um aparelho representado basicamente nes- sa figura, [0013] A figura 2 é uma vista do corte parcial mostrando um deta- lhe do aparelho de moldagem, [0014] As figuras 3, 4, 5 e 6 são vistas em uma escala ampliada de um detalhe da figura 2 durante etapas sucessivas respectivas do mé- todo de moldagem e [0015] As figuras 7 e 8, 9 e 10 e 11 e 12 exemplificam, com refe- rência ao artigo da figura 1, os efeitos resultantes do método de acor- do com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0016] A figura 1 representa um artigo de material plástico molda- do, para o qual o método de acordo com a invenção é particularmente vantajoso: é um para-choque P para veículos motorizados, que tem características de grandes dimensões (comprimento de 1200 a 1500 mm) em relação à espessura (2 a 3 mm), peso médio alto (geralmente maior do que 1200 a 1500 g), alto valor estético devido à sua posição visível no carro e a necessidade por qualquer processamento subse- quente, tal como pintura que, para obter um resultado estético exce- lente, exige um suporte plástico de boa qualidade sem defeitos de su- perfície de uma natureza estética e sem defeitos localizados de uma natureza química/física do material plástico causados por transforma- ção durante o método de moldagem. Outros artigos para os quais o método de acordo com a invenção é efetivo podem consistir, por exemplo, ainda com referência à área automotora, de painéis feitos de materiais plásticos muito técnicos e viscosos, tais como policarbonato ou polimetil-metacrilato, com os quais as pressões de injeção alcan- çam valores muito altos. [0017] Ainda com referência à figura 1, um aparelho de moldagem a injeção é esquematizado, normalmente usado para a produção do artigo P: uma unidade de plastificação 1 transforma o material plástico e o injeta dentro da cavidade do molde, não mostrada, através de um único sistema de distribuição corrediço quente 2 via uma pluralidade de injetores 3, 4 conectados a ele. Os injetores 3 são posicionados em passagens de injeção geralmente centrais do molde, enquanto os inje- tores 4 são colocados em passagens de injeção periféricas. [0018] A figura 2 ilustra um dos injetores 3 (ou 4) conectado na câmara quente 2, em uma forma menos esquemática: ele compreen- de, em uma maneira completamente convencional, um bico 5 forneci- do na sua extremidade livre com um terminal de bico 6, cuja abertura e fechamento são controlados por uma válvula de pino 7 que pode ser deslocada no sentido axial ao longo do bico 5 por meio de um atuador de fluido ou elétrico 8, entre uma posição totalmente fechada, mostra- da nas figuras 3 e 6, e uma posição totalmente aberta, mostrada na figura 4. [0019] Tipicamente, o ciclo de moldagem operado através de cada injetor 3, 4 envolve, começando da posição totalmente fechada da vál- vula de pino 7 (figura 3), a abertura dessa válvula de pino 7 (figura 4) para permitir o fluxo do material plástico da câmara quente 2 para den- tro da cavidade do molde, durante uma etapa de enchimento. [0020] A abertura pode ser completa, como indicado pela altura FO na figura 4, ou quase completa, como indicado pela altura S. [0021] Durante essa etapa, a pressão do material plástico injetado está aumentando e a cavidade do molde é cheia para 95 a 99%, com um controle possível da velocidade/taxa de fluxo do material plástico. [0022] A etapa de enchimento é seguida por uma etapa de manu- tenção ou adensamento, onde a válvula de pino 7 é mantida na posi- ção totalmente ou quase totalmente aberta para equilibrar o enchimen- to, e o material plástico injetado é mantido pressurizado por um curto lapso de tempo (geralmente 5 a 10 segundos), possivelmente seguin- do um perfil de pressão predeterminado. Essa etapa serve para com- pensar o encolhimento natural do material plástico do estado fluido pa- ra o estado sólido (0,5 a 1%) e para garantir que cada zona do com- ponente moldado esfrie com uma pressão suficiente no núcleo ainda no estado derretido. [0023] As zonas do material injetado perto dos pontos de injeção têm uma maior pressão no núcleo, enquanto a pressão é menor nas zonas mais distantes dos pontos de injeção. Além disso, também exis- te uma diferença de pressão entre as zonas perto dos pontos de inje- ção que podem permanecer possivelmente abertas mais tempo do que as outras, ou zonas que estão mais perto do centro da câmara quente 2. As zonas com maior compressão serão “adensadas excessivamen- te” ou, antes, apresentarão uma maior densidade local e terão menor encolhimento volumétrico, portanto, acarretando deformações do arti- go moldado. Inversamente, as zonas que não são adensadas o sufici- ente terão densidades menores e maior encolhimento e, portanto, ten- derão a contrair o artigo, também no caso o deformando. Essas duas situações são ilustradas, respectivamente, nas figuras 7 e 8 e 9 e 10: as figuras 7 e 9 mostram a frente do artigo P com uma representação qualitativa da variação na densidade do material plástico injetado, na condição aberta de todos os injetores 3, 4 e na condição na qual os injetores centrais 3 estão totalmente fechados, respectivamente. [0024] As figuras 8 e 9 esquematizam o artigo P na vista plana su- perior, evidenciando a deformação com uma linha contínua, compara- do com o perfil teórico representado por uma linha tracejada. No pri- meiro caso (figura 8), o artigo P tem uma curvatura mais pronunciada na sua parte central, devido ao adensamento excessivo do material plástico nessa zona, e uma curvatura menos pronunciada nas extre- midades devido a um adensamento menor. No segundo caso (figura 10), a zona central do artigo P até mesmo tem uma concavidade devi- do ao adensamento insuficiente. [0025] As figuras 11 e 12 representam, na mesma forma gráfica das figuras 7e8e9 e 10, a situação correspondendo com a caracte- rística única do método de moldagem de acordo com a invenção: para o fim da etapa de enchimento, ou entre a etapa de enchimento e a etapa de adensamento, ou até mesmo durante a etapa de adensa- mento, as válvulas de pino 7 dos injetores 3 correspondendo com a zona central do artigo P são deslocadas da posição aberta da figura 4 para uma posição de fechamento parcial, representado na figura 5.

Nessa etapa, na qual as válvulas de pino 7 dos injetores 3 são manti- das na posição de fechamento parcial, as válvulas de pino 7 dos inje- tores periféricos 4 permanecem na posição aberta total ou parcial, de acordo com o equilíbrio das pressões nas zonas diferentes da cavida- de do molde. [0026] Nessa posição intermediária de fechamento parcial, que pode ser único ou múltiplo no sentido que a válvula de pino 7 pode ser movida subsequentemente para as posições de fechamento parcial gradualmente mais próximo dessa do fechamento completo, a pressão a montante do terminal do bico 6 é maior do que a pressão a jusante, isto é, maior do que a pressão dentro da zona correspondente da ca- vidade do molde. Essa diferença de pressão determina uma menor densidade local do material plástico injetado nessas zonas da cavida- de do molde, com a eliminação do adensamento excessivo. Em outras palavras, a posição intermediária meio fechada da válvula de pino 7 que precede o seu novo fechamento completo (representado na figura 6 e correspondendo com o fim do ciclo de injeção) permite melhor equilíbrio das pressões e distribuições do material dentro da cavidade, de modo que as pressões e as densidades do material plástico dentro da cavidade do molde são mais uniformes. Dessa maneira, a peça P moldada no fim do processo tem (figura 12) uma conformação essen- cialmente correspondendo com o projeto teórico. [0027] Deve ser observado que a etapa adicional de deslocamento e manutenção da válvula de pino 7 na posição(ões) intermediária de fechamento parcial pode ser implementada, tipicamente por meio de uma unidade de controle eletrônico não mostrada, e conectada opera- tivamente no atuador 8, como uma função do tempo decorrido desde o começo da etapa de enchimento e/ou como uma função do volume do material plástico injetado desde o começo da etapa de enchimento. [0028] Por meio de exemplo, a distância da extremidade da válvu- la de pino 7 desde a posição de fechamento parcial na figura 5 para a posição totalmente fechada na figura 6 pode ficar entre 0,1 e 5 mm. [0029] Para melhorar e facilitar os ajustes dos parâmetros e dos cursos de fechamento das válvulas de pino, sensores de pressão (não ilustrados, desde que eles estão dentro do escopo daqueles versados na técnica) podem ser instalados convenientemente na cavidade do molde, em pontos próximos e também distantes dos pontos de injeção, para detectar e, portanto, equilibrar, por meio da unidade de controle eletrônico, as tendências da pressão. Alternativamente, as melhores condições de moldagem podem ser identificadas com a ajuda de um gabarito medido configurado para quantificar os desvios locais da for- ma teórica. [0030] Deve ser observado que, embora a invenção tenha sido descrita com referência a um método de moldagem sequencial, ela pode também ser aplicada vantajosamente em processos de molda- gem a injeção não sequenciais permitindo, em qualquer caso, a pro- dução de artigos tendo propriedades mecânicas e qualidades estéticas melhores.

Claims

1. Método de moldagem a injeção de materiais plásticos pa- ra dentro de uma cavidade do molde por meio de um aparelho de mol- dagem compreendendo um distribuidor (2) do material plástico fluido pressurizado conectado em pelo menos um injetor (3, 4) compreen- dendo uma válvula de pino (7) deslocável entre uma posição totalmen- te fechada e uma posição aberta, o método compreendendo uma eta- pa de enchimento da dita cavidade do molde com o material plástico seguinte ao deslocamento da válvula de pino (7) da posição totalmente fechada para a posição aberta, uma etapa de adensamento do materi- al plástico pressurizado dentro da cavidade do molde enquanto a vál- vula de pino (7) é mantida na posição aberta, e depois deslocamento da válvula de pino (7) da posição aberta para a posição totalmente fe- chada, caracterizado pelo fato de que ele inclui uma etapa adicional em que a válvula de pino (7) é deslocada e mantida em pelo menos uma posição intermediária parcialmente fechada.

2. Método de moldagem a injeção, de acordo com a reivin- dicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita etapa adicional é exe- cutada durante a etapa de adensamento.

3. Método de moldagem a injeção, de acordo com a reivin- dicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita etapa adicional é exe- cutada para o fim da etapa de enchimento.

4. Método de moldagem a injeção, de acordo com a reivin- dicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita etapa adicional é exe- cutada entre a etapa de enchimento e a etapa de adensamento.

5. Método de moldagem a injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita etapa adicional é executada como uma função do tempo decorrido desde o começo da etapa de enchimento.

6. Método de moldagem a injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a dita etapa adicional é executada como uma função do volume do material plástico injetado desde o começo da etapa de enchimento.

7. Método de moldagem a injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita posição intermediária é única.

8. Método de moldagem a injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que várias posições intermediárias são fornecidas.

9. Método de moldagem a injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a distância entre a dita pelo menos uma posição intermediária e a posi- ção totalmente fechada da válvula de pino (7) fica entre 0,1 e 5 mm.

10. Método de moldagem a injeção, de acordo com qual- quer uma das reivindicações precedentes, em que o aparelho de mol- dagem compreende uma pluralidade de primeiro e segundo injetores (3, 4) dispostos em uma zona geralmente central e de uma ou mais zonas geralmente periféricas da cavidade do molde, respectivamente, e em que a etapa de enchimento é executada pelo controle sequencial do dito pri- meiro e segundo injetores (3, 4), de modo que as válvulas de pino (7) dos primeiros injetores (3) são deslocadas da posição totalmente fechada para a posição aberta antes das válvulas de pino (7) dos segundos injetores (4), com o que a cavidade do molde é cheia progressivamen- te desde a dita zona geralmente central para as ditas zonas geralmen- te periféricas, caracterizado pelo fato de que a dita etapa adicional é executada para as válvulas de pino (7) dos primeiros injetores (3).

11. Método de moldagem a injeção, de acordo com qual- quer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ele é controlado através da detecção das pressões dentro da ca- vidade do molde.