ES2262823T3 - Proceso y aparato para moldeamiento por inyeccion. - Google Patents

Proceso y aparato para moldeamiento por inyeccion.

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ES2262823T3 ES02751307T ES02751307T ES2262823T3 ES 2262823 T3 ES2262823 T3 ES 2262823T3 ES 02751307 T ES02751307 T ES 02751307T ES 02751307 T ES02751307 T ES 02751307T ES 2262823 T3 ES2262823 T3 ES 2262823T3
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Abstract

Un proceso para moldeamiento por inyección de un artículo plástico hueco que comprende los pasos de: (a) inyectar una cantidad de material plástico fundido a una cavidad de moldeo para llenar por lo menos substancialmente la cavidad de moldeo; (b) inyectar gas presurizado o líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo; (c) permitir que una porción del material plástico fundido en el molde sea expelida a por lo menos una cavidad secundaria acoplada a la cavidad de moldeo; (d) permitir que el material plástico restante en la cavidad de moldeo se solidifique; (e) dejar salir el gas o el líquido de la cavidad de moldeo; y (f) retirar el artículo plástico del molde; caracterizado por sostener la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo por un período de tiempo para aplicar una presión de compresión y empaquetamiento al material plástico antes de permitir que una porción del material plástico sea expelida a dicha, por lo menos una, cavidad secundaria; en el cual el paso de sostener la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo asegura que el material plástico se sostenga contra una superficie de la pared de la cavidad de moldeo y una piel externa del material plástico haya solidificado mientras que una porción del núcleo del material plástico permanezca fundida.

Description

Proceso y aparato para moldeamiento por inyección.
La actual invención se relaciona con un proceso y un aparato para moldeamiento de artículos plástico huecos por inyección.
El moldeamiento de materiales plástico por inyección es bien conocido y practicado extensamente como medio de fabricación de una diversidad cada vez mayor de componentes plástico para uso industrial y para el consumidor. Durante las dos ultimas décadas, las versiones del proceso designado de manera global como "moldeamiento asistido por gas" se han desarrollado y se han utilizado para superar algunos de los problemas inherentes en el moldeamiento convencional por inyección, y para reducir costes y para mejorar la calidad de los productos finales.
En el moldeamiento convencional por inyección asistido por gas, un gas, tal como el nitrógeno, se inyecta en el material plástico fundido, después de que haya entrado en la cavidad de moldeo. El gas de viscosidad baja fluye hacia las trayectorias de menor resistencia dentro de el plástico más viscosos, formando de tal modo los canales huecos dentro de el plástico. El proceso es particularmente beneficioso para moldeamientos de secciones gruesas, tales como manijas, y puede dar lugar a ahorros en peso de hasta 45% o más. También, los ciclos de tiempo de moldeamiento pueden ser reducidos substancialmente. En moldeamientos de secciones múltiples, el gas inyectado tiende a fluir hacia las secciones más gruesas, formando otra vez los canales continuos huecos a través de los cuales la presión se puede transmitir por medio del gas. Esto se suma al alcance del diseñador y le quita algunas de las restricciones de diseño al moldeamiento convencional.
En un proceso convencional de moldeamiento de plástico, asistido con gas, la cavidad de moldeo se llena parcialmente con un volumen de inyección de plástico, siendo el volumen controlado de manera exacta. Para continuar el flujo de plástico, el gas se inyecta luego de tal modo que la cavidad se llene de plástico y de gas. El gas se utiliza para ejercer presión hacia afuera en el material plástico forzándolo contra las superficies de la cavidad de moldeo, alcanzando de tal modo una buena réplica de la superficie del molde en la superficie moldeada del plástico. Después de que el plástico ha solidificado, la presión de gas es reducida expulsando el gas a la atmósfera, y se abre el molde y se expulsa la pieza. A esto se refieren a veces como al proceso de "inyección corta".
En otro método, la cavidad de moldeo se llena completa o substancialmente del material plástico y entonces en vez de inyectar o de empacar más plástico en la cavidad para compensar la contracción volumétrica del plástico cuando se enfría y solidifica, el gas se inyecta en el plástico para que la expansión del gas compense por la contracción del plástico. En la práctica, la penetración inicial del gas continuará expandiéndose durante el ciclo de enfriamiento mientras que el volumen del plástico se reduce. A esto se refieren a veces como al proceso de "inyección completa".
En el proceso de "inyección completa" a veces es difícil alcanzar la suficiente penetración del gas a lo largo de los canales previstos para el gas porque hay insuficiente contracción volumétrica del plástico como para proporcionar espacio para el gas. En tales casos, para garantizar espacio para la expansión de gas es útil un método que permita que algo de plástico fluya afuera de la cavidad de moldeo hacia pozos de desagüe o cavidades "secundarias".
En el método de "inyección corta", también puede ser difícil de llenar de plástico y de gas algunos moldeamientos hacia las extremidades de la cavidad de moldeo. Si el volumen de inyección es demasiado pequeño, durante el llenado el gas puede abrirse paso a través del borde guía del material plástico, perdiéndose así el control del gas. Si el volumen de inyección es demasiado alto, el gas no alcanzará las extremidades de la cavidad de moldeo. Por lo tanto, al usar el proceso de "inyección corta", los moldeamientos de sección gruesa pueden también beneficiarse de un desplazamiento adicional de plástico desde la cavidad de moldeo hacia una cavidad de desagüe.
En la patente No. 5.098.637 de Estados Unidos se describe un método de llenado, por lo menos parcial, de la cavidad de molde antes de la inyección del gas y de empleo de una cavidad de desagüe. Sin embargo, para utilizar el método de esta patente con éxito, es necesario controlar exactamente el volumen de inyección para ambos métodos, el de "inyección corta" y el de "inyección completa", porque no hay resistencia para prevenir que el plástico fluya hacia y llene la cavidad de desagüe antes de que se inyecte el gas.
En el proceso de "inyección corta", el flujo de plástico se para temporalmente al final de la secuencia de llenado, y entonces típicamente hay una dilación de hasta cinco segundos antes de que la inyección de gas impulse al plástico hacia adelante para completar el relleno de la cavidad del artículo con plástico y gas y la cavidad de desagüe con plástico. En el proceso de "inyección completa", la cavidad de moldeo se llena, o se llena substancialmente de plástico fundido y se inyecta gas para compensar la contracción volumétrica del plástico y para desplazar el plástico hacia la cavidad de desagüe. En ambos casos, puesto que el corredor hacia la cavidad de desagüe está abierto, no es factible aplicar "presión del compresión" al plástico en la cavidad de moldeo antes de que ocurra el desplazamiento del plástico a la cavidad de desagüe; es decir, no hay nada que restrinja más adelante el flujo de plástico. Además, en el proceso de "inyección corta", o cerca del llenado de la cavidad en el proceso de "inyección completa", pueden quedar visibles, de manera fea, líneas o marcas de vacilación sobre la superficie de moldeamiento en la posición de la primera inyección de plástico.
Otro método se divulga en la solicitud de patente japonesa número 50-74660, en la cual una válvula de cierre se coloca en un corredor que conecta la cavidad de moldeo y una "cavidad secundaria". En esta aplicación, la cavidad de molde se llena con resina termoplástica y luego se inyecta una resina de núcleo o un gas en la cavidad de moldeo mientras que la resina termoplástica se expele de la cavidad de moldeo.
A partir de FR 1.145.441 se conoce que un material plástico se introduce en una cavidad de moldeo. Una vez se completa el relleno de la cavidad y después de que al material plástico se ha dado tiempo para solidificarse en contacto con las paredes del molde, la inyección de un gas en el interior de la cavidad de moldeo, si se hace con la presión suficiente, pueda retirar material aún líquido o semi-líquido del molde.
Según un aspecto de la invención se proporciona un proceso para moldeamiento por inyección de un artículo plástico hueco que comprende los pasos de inyectar una cantidad de material plástico fundido a una cavidad de moldeo por lo menos para llenar substancialmente la cavidad de moldeo; inyectar gas presurizado o líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo; permitir que una porción del material plástico fundido en el molde sea expelida a por lo menos una cavidad secundaria acoplada a la cavidad de moldeo; permitir que se solidifique el material plástico restante en la cavidad de moldeo; expulsar el gas o el líquido de la cavidad de moldeo; y retirar el artículo plástico del molde; caracterizado por sostener la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo por un período de tiempo para aplicar una presión de compresión al material plástico antes de permitir que una porción del material plástico sea expelida hacia dicha, por lo menos una, cavidad secundaria; en el cual el paso de sostener la presión del gas o el líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo asegura que el material plástico esté sostenido contra una superficie de la pared de la cavidad de moldeo y se haya solidificado una piel externa del material plástico mientras que una porción del núcleo del material plástico permanece fundida.
En una realización el paso de inyectar el material plástico a la cavidad de moldeo incluye el paso de aplicar una presión de compresión al material plástico.
En otra realización el proceso incluye el paso de aplicar una presión de compresión a la presión de inyección del material plástico en la cavidad de moldeo, antes de la inyección del gas o del líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo. Una máquina de moldeamiento por inyección se emplea preferiblemente para inyectar material plástico a la cavidad de moldeo y para aplicar una presión inicial de compresión al material plástico, al gas presurizado o al líquido aplicando otra presión de compresión al material plástico en la cavidad de moldeo.
El proceso comprende preferiblemente el paso de aplicar la presión de compresión a la presión de inyección del material plástico en la cavidad de moldeo por una cantidad de tiempo predeterminada antes de la inyección del gas o del líquido al material plástico.
El paso de la expulsión se alcanza preferiblemente abriendo una válvula en un corredor de flujo o un conducto de flujo que conecta la cavidad de moldeo con la cavidad o con cada una de las cavidades secundarias mientras que mantiene la presión del gas o del líquido en la cavidad de moldeo.
En una realización el artículo plástico que se moldeará tiene por lo menos una sección que es más gruesa que otras secciones y la carga de gas o de líquido presurizado se introduce a la sección más gruesa para formar allí una porción hueca.
El proceso puede incluir el paso de ajustar el volumen de la, por lo menos una, cavidad secundaria para permitir la expulsión de una cantidad predeterminada de material plástico de la cavidad de moldeo.
Las porciones de material plástico se pueden expeler a por lo menos dos cavidades auxiliares.
En una realización se proporcionan por lo menos dos cavidades secundarias y el paso de permitir que sean expelidas porciones del material plástico en el molde a las cavidades secundarias comprende que los miembros de la válvula de apertura se posicionen en los respectivos corredores o conductos de flujo que conectan la cavidad de moldeo con las cavidades secundarias. El proceso puede comprender además el paso de controlar en forma secuencial la apertura de los miembros de la válvula para permitir expeler selectivamente el material plástico a las, por lo menos dos, cavidades secundarias.
En una realización el proceso se aplica para el moldeamiento por inyección de un artículo plástico tubular hueco, teniendo la cavidad de moldeo una porción de entrada substancialmente cónica, una porción central alargada y una porción de salida.
Dicha porción cónica tiene preferiblemente un ápice y dicho gas o líquido se inyecta al material plástico en dicho ápice.
También se prefiere que dicha porción de salida comprenda una segunda porción de forma substancialmente cónica, teniendo dicha porción cónica de salida un ápice y dicha expulsión de material plástico de la cavidad de moldeo hacia la cavidad secundaria ocurre a través de dicho ápice.
El material plástico se inyecta preferiblemente en la cavidad de moldeo en dicha porción cónica de entrada y mantiene el contacto con las superficies de la cavidad de moldeo mientras se llena la cavidad de moldeo.
Se puede proporcionar un mecanismo de puerta anular para inyectar el material plástico a dicha porción cónica de entrada.
El proceso incluye preferiblemente el paso de adaptar por lo menos un extremo del artículo para formar un artículo tubular. De tal modo el artículo se puede adaptar para formar un artículo tubular con un corte de sección transversal substancialmente
constante.
El material plástico se puede inyectar a la cavidad de moldeo desde una máquina de moldeamiento por inyección con un barril y una tobera, y el proceso incluye el paso de permitir que una porción del material plástico en el molde sea expelida nuevamente dentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección, constituyendo el barril la cavidad secundaria o una de las cavidades secundarias.
Según otro aspecto de la invención se proporciona un proceso para moldeamiento por inyección de un artículo plástico hueco utilizando una máquina de moldeamiento por inyección con un barril y una tobera y un molde con una cavidad de molde en el mismo con una forma que define por lo menos una porción del artículo, dicho proceso comprende los pasos de inyectar una cantidad de material plástico fundido a la cavidad de moldeo desde la máquina de moldeamiento por inyección para llenar por lo menos substancialmente la cavidad de moldeo; inyectar gas presurizado o líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo; permitir que una porción del material plástico fundido en el molde sea expelida nuevamente adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección; permitir al material plástico restante en la cavidad de moldeo solidificarse; hacer salir al gas o al líquido de la cavidad de moldeo; y retirar el artículo plástico del molde; caracterizado por mantener la presión del gas o del líquido en el material plástico en la cavidad de moldeo durante un período de tiempo para aplicar una presión de compresión al material plástico antes de permitir que dicha porción del material plástico en el molde sea expelida nuevamente adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección.
Preferiblemente el paso de sostener la presión del gas o del líquido en el material plástico en la cavidad de moldeo asegura que el material plástico se sostiene contra una superficie de la pared de la cavidad de moldeo y una piel externa del material plástico se ha solidificado mientras que una porción del núcleo del material plástico sigue estando fundida.
En una realización, el paso de inyectar material plástico a la cavidad de moldeo incluye el paso de aplicar una presión de compresión al material
plástico.
En otra realización, la máquina de moldeamiento por inyección se emplea para aplicar una presión de compresión a la presión de inyección del material plástico en la cavidad de moldeo, previamente a la inyección de gas o de líquido presurizado al material plástico.
El paso de permitir que el material plástico sea expelido nuevamente adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección es preferiblemente controlado para expeler una cantidad predeterminada de una manera controlada.
En una realización, la cantidad de material plástico que se expele es controlada controlando la velocidad y/o la extensión mediante los cuales el material plástico hace contraer un pistón o un tornillo de inyección en el barril de la máquina de moldeamiento por inyección.
Además o alternativamente, la cantidad de material plástico que se expele se controla midiendo el tiempo de cerrado de un miembro de la válvula de cierre colocado en la trayectoria de flujo entre la cavidad de moldeo y el barril de la máquina de moldeamiento por inyección.
También se prefiere que el gas o el líquido se inyecten al material plástico en una localización espaciada de la boquilla o tobera de la máquina de moldeamiento por inyección.
El paso de permitir que una porción del material plástico en el molde sea expelida nuevamente adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección comprende preferiblemente abrir un miembro de la válvula de cierre colocado en la trayectoria de flujo entre la cavidad de moldeo y el barril de la máquina de moldeamiento por inyección. El miembro de la válvula es preferiblemente incluido como parte de la boquilla de la máquina de moldeamiento por inyección.
En una realización, se permite que la primera porción de material plástico en el molde sea expelido nuevamente adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección, y el proceso comprende el paso de permitir también que una segunda porción respectiva del material plástico en el molde sea expelida a una o más cavidades secundarias acopladas a la cavidad de moldeo.
El paso de permitir que una o más segundas porciones del material plástico sean expelidas a una cavidad secundaria respectiva comprende preferiblemente abrir un miembro de la válvula colocado en la trayectoria de flujo entre la cavidad de moldeo y la cavidad secundaria.
La invención también proporciona el aparato para moldear por inyección un artículo plástico hueco que comprende un molde con una cavidad de moldeo en el mismo que define por lo menos una porción del artículo y por lo menos con una cavidad secundaria acoplada a la cavidad de moldeo; medios para inyectar una cantidad de material plástico fundido a la cavidad de moldeo para llenar por lo menos substancialmente la cavidad de moldeo; y medios para inyectar gas presurizado o líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo para aplicar una presión de compresión al material plástico; caracterizado porque se suministran medios de control para sostener la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo durante un período de tiempo para aplicar una presión de compresión al material plástico antes de permitir que una porción del material plástico fundido en el molde sea expelida por lo menos a dicha una cavidad secundaria, antes que el material plástico restante en la la cavidad de molde se solidifique y el gas o el líquido sea dejado escapar de la cavidad de moldeo para permitir el retiro del artículo plástico de la cavidad de moldeo; en el cual los medios de control mantienen la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo por un período de tiempo que asegura que el material plástico sea sostenido contra una superficie de pared de la cavidad de moldeo y se ha solidificado una piel externa del material plástico mientras que una porción del núcleo del material plástico sigue estando fundida.
En una realización, se emplea una máquina de moldeamiento por inyección para inyectar el material plástico a la cavidad de moldeo y para aplicar una presión de compresión al material plástico.
En otra realización, se emplea una máquina de moldeamiento por inyección para inyectar el material plástico a la cavidad de moldeo, y para aplicar una presión de compresión a la presión de inyección del material plástico en la cavidad de moldeo, previo a la inyección del gas o del líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo.
Preferiblemente la cavidad secundaria, o cada una de ellas, se conecta con la cavidad de moldeo mediante un corredor o un conducto de flujo que contiene una válvula controlada por dichos medios de control.
En una realización, la cavidad de moldeo es acoplada a por lo menos dos cavidades secundarias por un corredor o un conducto de flujo respectivo, conteniendo cada acoplamiento una válvula controlada.
El medio para inyectar material plástico a la cavidad de moldeo es preferiblemente una máquina de moldeamiento por inyección con un barril y boquilla, estando la boquilla conectada por flujo con la cavidad de moldeo y constituyendo el barril una cavidad secundaria más.
Un miembro de la válvula de cierre se coloca preferiblemente en la trayectoria del flujo entre la cavidad de moldeo y el barril de la máquina de moldeamiento por inyección. El miembro de la válvula puede ser incluido como parte de la boquilla de la máquina de moldeamiento por inyección.
Para moldear por inyección un artículo plástico hueco tubular, la cavidad de moldeo tiene preferiblemente una porción de entrada de forma substancialmente cónica, una porción central alargada y una porción de salida. La porción de forma cónica tiene preferiblemente una punta o ápice y el líquido se inyecta al material plástico en el ápice. La porción de salida puede comprender una segunda porción de forma substancialmente cónica; dicha porción cónica de salida tiene un ápice y dicha expulsión de material plástico desde la cavidad de moldeo a la cavidad secundaria ocurre a través de dicho ápice. Se puede proporcionar un mecanismo de puerta anular para inyectar el material plástico hacia dicha porción cónica de entrada.
Se pueden proporcionar medios para adaptar por lo menos un extremo del artículo para formar un artículo tubular.
La invención proporciona aún otro aparato más para moldeamiento por inyección de un artículo plástico hueco que comprende una máquina de moldeamiento por inyección con un barril y una boquilla; un molde con una cavidad de moldeo en el mismo que define por lo menos una porción del artículo, para la conexión con la boquilla para inyectar una cantidad de material plástico fundido a la cavidad de moldeo desde la máquina de moldeamiento por inyección; y medios para inyectar gas presurizado o líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo para aplicar una presión de compresión al material plástico; caracterizado porque se garantizan medios de control para mantener la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo por un período del tiempo para aplicar una presión de compresión al material plástico antes de permitir que sea expelida nuevamente una porción del material plástico fundido en el molde hacia dentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección, previo a que se solidifique el material plástico restante en la cavidad de moldeo y el gas o el líquido haya sido expulsado de la cavidad de moldeo para permitir el retiro del artículo plástico del molde.
En una realización, la máquina de moldeamiento por inyección se emplea para inyectar el material plástico a la cavidad de moldeo y para aplicar una presión de compresión al material plástico.
En otra realización, la máquina de moldeamiento por inyección aplica una presión de compresión a la presión de inyección del material plástico en la cavidad de moldeo, previo a la inyección del gas o del líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo.
A modo de ejemplo, se describirán realizaciones específicas de acuerdo con la invención en referencia a los dibujos esquemáticos que se anexan, en los cuales:
- las figuras 1A - 1E ilustran una secuencia de pasos en una primera realización; La figura 2 es un gráfico que ilustra además la secuencia de tiempo de la presión en el molde según lo dispuesto en las figuras 1A - 1E; las figuras 3A - 3E ilustran una secuencia de pasos alternativa a la realización de las figuras 1A - 1E. La figura 4 es un gráfico que ilustra además la secuencia de tiempo de la presión en el molde según lo dispuesto en las figuras 3A - 3E; las figuras 5A - 5E ilustran una secuencia de pasos en otra realización; las figuras 6A - 6E ilustran una secuencia de pasos alternativa a la realización de las figuras 5A - 5E; las figuras 7A - 7F ilustran otra realización de la invención en la cual se utilizan dos cavidades secundarias; las figuras 8A - 8F ilustran una secuencia de pasos alternativa a la realización de las figuras 7A - 7F; las figuras 9A - 9F ilustran una secuencia de pasos en otra realización más, usada particularmente para la fabricación de componentes tubulares huecos; las figuras 10A - 10F ilustran una secuencia de pasos alternativa a la realización de las figuras 9A - 9E; las figuras 11 y 12 ilustran realizaciones alternativas en el extremo de entrada en la realización del componente tubular hueco; y las figuras 13 y 14 son gráficos que ilustran secuencias alternativas del tiempo de presión en el molde al emplear líquido como fluido presurizado.
Las figuras 1A - 1E ilustran los pasos de secuencia de una realización de la presente invención. A este proceso nos referimos generalmente con el número de referencia 10 en los dibujos. En la figura 1A, una cantidad de material plástico fundido 20 se coloca en el barril 22 de una máquina de moldeamiento por inyección. La máquina de moldeamiento por inyección puede ser de cualquier tipo convencional y puede expeler el material plástico por la boquilla del barril de cualquier manera convencional, tal como mediante un tornillo helicoidal o un pistón 26. Aunque un miembro de pistón 26 se muestra e ilustra y describe en las figuras 1A - 1E, debe ser entendido que puede ser utilizado cualquier mecanismo convencional usado para expeler el material plástico desde un barril de una máquina de moldeamiento por inyección.
Según lo mostrado en la figura 1A, la boquilla 24 de la máquina de moldeamiento por inyección está conectada con una cavidad de moldeo 30. La cavidad de moldeo 30 se coloca en un molde convencional que a su vez se coloca en una máquina convencional de moldeamiento. En esta realización, la cavidad de moldeo 30 representa una sección más gruesa del artículo que se moldeará. Una cavidad secundaria 32 se coloca dentro del molde en comunicación con la cavidad de moldeo 30, y se acopla a la cavidad de moldeo mediante un corredor o un conducto de flujo 44. Un miembro de válvula 40 se coloca entre la boquilla 24 y la cavidad de molde 30 mientras que un segundo miembro 42 de la válvula se coloca en el corredor o conducto 44 de flujo. Los miembros 40 y 42 de la válvula pueden ser de cualquier tipo convencional, pero en esta realización son miembros del tipo de válvula de cierre, y se puede hacer que funcionen de cualquier manera convencional, tal como de manera neumática, hidráulica, eléctrica, etc. El control de los miembros 40 y 42 de la válvula se puede lograr también con cualquier mecanismo o sistema convencional. Por ejemplo, el mecanismo puede ser operado por ordenador para graduar exactamente las válvulas para abrirse y cerrarse según lo deseado de acuerdo con un proceso de moldeamiento por inyección pre-especificado.
La cantidad de material plástico 20 en el barril 22 de la máquina de moldeamiento por inyección es suficiente para llenar, o llenar substancialmente, el volumen de la cavidad de moldeo 30. El material plástico 20 que puede ser usado o utilizado o utilizado con la presente invención puede ser de cualquier tipo convencional, tal como una resina termoplástica. El material plástico también puede ser un material con relleno, que se mezcla con vidrio o material mineral.
En una realización alternativa, pueden ser proporcionadas dos o más cavidades secundarias. Las cavidades secundarias se conectan cada una son con la cavidad de moldeo 30 mediante corredores o conductos separados 44. También se colocan miembros de válvula separados, independientemente controlados, en cada uno de los corredores o de los conductos 44 entre la cavidad de moldeo 30 y las cavidades secundarias. En esta realización, las cavidades secundarias constituyen cavidades de desagüe, que pueden ser llenadas por separado y los miembros 42 de la válvula se gradúan para permitir que el material plástico sea expelido según lo deseado y cuando sea necesario para optimizar el proceso de producción y el producto plástico obtenido del proceso.
En referencia de nuevo a la figura 1, el segundo paso en el proceso se muestra en la figura 1B. En este paso, el material 20 de resina plástica es inyectado por la máquina de moldeamiento por inyección fundida a la cavidad 30 de moldeo. Para este paso de proceso, se abre el miembro 40 de la válvula para permitir al material plástico entrar a la cavidad 30 de moldeo, pero el miembro 42 de la válvula se mantiene en una posición cerrada para evitar que nada de plástico entre a la cavidad secundaria 32. El plástico en la cavidad de moldeo se presuriza luego por la máquina de moldeamiento ("presión de compresión") durante un corto período predeterminado de tiempo, por ejemplo 1-5 segundos. Esto ayuda a asegurar la buena reproducibilidad de la superficie del molde sobre el artículo moldeado en la cavidad.
En este punto, el gas se inyecta a presiones seleccionadas de percusión del émbolo (ram) y de sostenimiento (hold). Según lo explicado arriba, esto es posible en el caso de un proceso de inyección plena debido a la contracción volumétrica o encogimiento volumétrico del material plástico en la cavidad de moldeo 30. En la realización esquemática mostrada, el gas, por ejemplo nitrógeno, se inyecta a través del conducto de entrada 50. Esto se muestra en la figura 1C. Inicialmente, el miembro de válvula 42 permanece en una condición cerrada durante una cantidad de tiempo predeterminada tal que la presión del gas crea una cavidad hueca en el material fundido 20 y fuerza al material plástico contra las superficies internas de la pared de la cavidad de moldeo, y una piel externa del material plástico se solidifica mientras que una porción del núcleo del material plástico permanece fundida, ayudando así a suministrar un buen acabado superficial en el producto plástico.
Después de eso, tal como se muestra en la figura 1D, el miembro de válvula 40 se cierra y el miembro de válvula 42 se abre. La presión del gas 52 en el material plástico fundido 20 en la cavidad de moldeo 30 hace que una porción del plástico fundido sea expelida desde la cavidad de moldeo hacia la cavidad secundaria 32. A este respecto, el material plástico fundido se expele preferiblemente desde el centro de las secciones más gruesas en el artículo de moldeo a través de puertas de conexión o del corredor 44. Después de eso, una presión de gas de "hola" o de "compresión" se mantiene en la cavidad de moldeo mientras que el material plástico restante se enfría y solidifica. Esto tarda 10-25 segundos o más, dependiendo del tamaño y del grosor del producto plástico moldeado.
Generalmente, es necesario ajustar el volumen de la cavidad secundaria 32 o de cada una de ellas después del primer ensayo, o siguientes, del molde para hacer coincidir el volumen de la cavidad secundaria respectiva con el volumen de plástico requerido para ser expelido desde la cavidad de moldeo. Esto puede hacerse mediante maquinado metálico del molde para aumentar el volumen, o la adición de metal para reducir el volumen. Inicialmente, el volumen de plástico expelido hacia la cavidad secundaria o cada una de ellas se determina por el tiempo en el que se abre el miembro de la válvula 42. Si se prolonga el tiempo de abertura de la válvula, más plástico se solidifica en la cavidad de moldeo, es decir la piel sólida de plástico se engruesa y se expele menos; al contrario, si el tiempo de abertura de la válvula se precipita, es decir si se reduce el tiempo de retraso al abrir, se reduce el grosor de la piel y se expele más plástico. Cuando se optimiza el equilibrio del volumen de la cavidad secundaria y del tiempo de abertura de la válvula, el proceso se puede hacer funcionar consecuentemente en producción de inyección tras inyección.
La cantidad de material plástico que se expela a la cavidad de desagüe también puede ser controlada por el tiempo en que se abre el miembro de la válvula 42.
También es posible operar el proceso presente con el miembro de la válvula 40 abierto o sin uso de una válvula tal como el miembro de la válvula 40 colocado entre la máquina de moldeamiento por inyección y el molde, sosteniendo el pistón 26 en su posición delantera. Sin embargo, es preferible cerrar el miembro de la válvula 40 o una compuerta de válvula de corredor caliente equivalente, para proporcionar el medio positivo para evitar que el plástico sea forzado nuevamente adentro del tornillo o del cilindro pistón, es decir el barril 22, cuando se presuriza por el gas.
Una vez que el material plástico restante en la cavidad de moldeo se haya enfriado y solidificado suficientemente, el gas 52 es liberado, por ejemplo, de vuelta a través del conducto 50. Esto se muestra en la figura 1E. El gas expelido se puede recoger y recuperar para otro uso, o expelido a la atmósfera. Los mecanismos y los sistemas para dejar escapar o descargar el gas presurizado del interior del artículo moldeado, como paso preparatorio antes de abrir el molde, se describen en numerosas patentes en el arte anterior. En este respecto, se puede utilizar cualquier mecanismo o sistema convencional para dejar salir o descargar el gas del molde y del artículo moldeado de acuerdo con la actual invención. A la vez que se libera el gas, el pistón o cilindro 26 de la máquina de moldeamiento por inyección se contrae típicamente a su posición de descanso (tal como se ilustra) en la preparación para otra inyección de material plástico.
Una vez que el gas se descargue o se deje escapar de la cavidad de moldeo, el molde se abre y el producto plástico acabado se expulsa o se retira de la cavidad de moldeo. Al mismo tiempo, el material plástico expelido 21 en la cavidad secundaria 32 se expulsa o se retira de manera semejante del molde. El plástico en la cavidad secundaria 32 pueden ser molidos de nuevo y ser reutilizados, si se desea, para evitar desperdicio de material, o la cavidad misma puede se utilizada para formar otra pieza plástica para uso posible.
La colocación de uno o más inyectores 50 en la cavidad de moldeo debe preferiblemente estar adyacente a las secciones más gruesos y remota de, y en la extremidad opuesta a, las puertas de expulsión y los corredores. En el caso de dos o más inyectores de gas en la cavidad de moldeo, el comienzo de la inyección del gas desde cada posición de alimentación de gas puede ser secuencialmente controlado por medios apropiados de control. También, el posicionamiento en la cavidad de moldeo de la o las puertas de alimentación de plástico, si se tiene más de una, se debe seleccionar para optimizar el flujo de plástico a la cavidad de moldeo. Tal como se explicó arriba, puede ser necesario prevenir que la presión de gas en el molde fuerce al plástico nuevamente adentro de la máquina de moldeamiento por inyección usando una válvula de cierre 40, tal como se ilustra, o sosteniendo el tornillo del pistón hacia delante, o por medio de un sistema de corredor caliente con las puertas de la válvula.
Un gráfico que ilustra la secuencia de pasos descrita arriba se muestra en la figura 2. Al gráfico nos referimos generalmente por el número 60 de referencia en la figura 2 y gráfica el tiempo de moldeamiento relativo a la presión en el molde. A este respecto, la presión en el molde aumenta inicialmente, tal como se muestra por la línea 62 a medida que el plástico se inyecta a la cavidad de moldeo. La máquina de moldeamiento sostiene la presión de compresión del plástico tal como se indica por la línea 64. El tiempo en el cual la máquina comprime la presión es indicado por la flecha 66. Ese tiempo se puede ajustar como se desee.
Después de eso, tal como se muestra por la línea 68, el gas se inyecta al material plástico en la cavidad de moldeo. En el punto 70, se abre el miembro de válvula 44 que regula el flujo del material plástico en la cavidad secundaria. Esto permite que el plástico sea expelido de la cavidad de moldeo a la cavidad secundaria. Este paso es indicado por la flecha 72. Después de eso, se sostiene la presión del gas en la cavidad de moldeo. Esto se muestra por la línea 74. El tiempo de la presión de compresión del gas se muestra por la flecha 76 en la
figura 2.
Posteriormente, la presión de gas se reduce en el molde. Esto se muestra por la línea 78. La presión de gas se puede también mantener constante por un período de tiempo, tal como se muestra en 80, para permitir que el material plástico se refresque y endurezca. Después, una vez que se refresque y se endurezca la pieza plástica, el gas se descarga del molde. Una vez se descarga o se deja escapar la presión del gas de la cavidad de moldeo, tal como se muestra por la línea 82, se abre el molde y se retira la pieza. Esto se muestra en el punto 84 sobre el gráfico de la
figura 2.
Con el sistema y el proceso de la presente invención, el método no es dependiente de la inyección repetida de un volumen inyectado de plástico exactamente controlado, inyección tras inyección. Así mismo, la capacidad de comprimir el plástico, por contracción o disminución volumétrica del plástico, mientras que la cavidad de moldeo se llena de plástico, o se llena de plástico y una inyección inicial de gas, asegura la repetición exacta de la superficie de la cavidad de moldeo sin la contracción del plástico desde la superficie.
Evitando la necesidad de llenar parcialmente la cavidad del artículo elimina la tendencia a formar marcas de vacilación sobre el producto en posiciones a las que el plástico fluye y se detiene antes de que el gas se inyecte.
La dependencia de un volumen fijo de material plástico que se expele de la cavidad de moldeo elimina la dependencia variable de la sincronización de inyección de gas. Así mismo, la presente invención es conveniente para moldes con múltiples cavidades, pudiendo cada cavidad conectarse con una o más cavidades secundarias, eliminando así cualquier necesidad de balancear el flujo de plástico para llenar parcialmente cada cavidad de moldeo.
La presente invención es conveniente para una amplia gama de materiales de resina termoplástica, incluyendo materiales de fibra con relleno de vidrio que requieren una presurización temprana para alcanzar acabados superficiales aceptables. Así mismo es realizable un grosor de sección de pared más constante y uniforme por toda la longitud del canal de gas como resultado de un control más positivo del flujo de gas y plástico. El proceso es además operable en las máquinas de moldeamiento que no son capaces de entregar exactamente volúmenes constantes de material plástico.
La posición del o de cada inyector de gas en la cavidad de moldeo no es tan crítico como sí lo es con otros procesos en los cuales se utilizan cavidades de desagüe. Respecto a esto, la presente invención es conveniente para expeler el plástico de más de una posición a una cavidad de moldeo. Así mismo, los miembros de válvula en las cavidades secundarias pueden ser abiertos y cerrados de forma secuencial para optimizar la expulsión plástica y evitar acumulaciones gruesas del plástico restante en el artículo
moldeado.
Con la presente invención no es necesario inyectar un peso inyectado o un volumen de llenado despresurizados exactos. También, la sincronización de la inyección de gas no es tan crítica como en otros procesos. La presión de compresión ejercida por la máquina de moldeamiento y posteriormente por el gas cuando la cavidad se llena de material plástico asegura una buena reproducibilidad de la cavidad de moldeo y del mismo artículo moldeado. Se reducen las marcas de flujo y de soldadura. También, la aparición de marcas de vacilación, cuando se desea el relleno parcial de una cavidad, es también infrecuente o reducido al mínimo con la presente invención.
La operación del miembro de válvula 42, así como de cualesquier otro miembro de válvula que se coloquen entre la cavidad de moldeo y las cavidades secundarias respectivas, se puede hacer funcionar independientemente y medir el tiempo para que sea secuencial con las otras cavidades secundarias. Esto permite que el plástico sea expelido de la cavidad de moldeo en una secuencia deseada y la formación de varios canales en diversas secciones o miembros más gruesos del artículo moldeado. También, según lo observado, el volumen del plástico expelido de la cavidad de moldeo no es dependiente de la sincronización de la inyección de gas. En lugar de eso, es dependiente de la sincronización de las válvulas y del volumen de la cavidad o cavidades secundarias y la secuencia de abertura y cierre de los miembros de válvula desde la cavidad de moldeo a las cavidades secundarias.
En otra realización de la presente invención, las válvulas en los corredores o conductos de flujo entre la cavidad de moldeo y la cavidad o las cavidades secundarias se pueden operar de una manera diferente. Los miembros de válvula pueden ser operables mediante la aplicación de una presión seleccionada que se ejerce por inyección de gas y a su vez una transmisión de la presión al material plástico. Esto a su vez abrirá el miembro de válvula, superando una fuerza de cierre preestablecida. Las actuales fuerzas de cierre se pueden aplicar a los miembros de la válvula mediante miembros mecánicos de resorte u otros medios, tales como neumático, hidráulico o eléctrico.
Además, la abertura y el cierre de los miembros de válvula se pueden controlar por cualquier medio convencional, tal como medios neumáticos, hidráulicos, eléctricos o mecánicos. La abertura y el cierre de los miembros de válvula se pueden también controlar por medios externos que pueden incluir la sincronización digital o por ordenador o computadora, externo a o integral con los medios de control de presión de gas.
Las figuras 3A - 3E ilustran el mismo aparato que en la realización de las figuras 1A - 1E, pero con una secuencia alternativa de los pasos de un proceso para moldeamiento por inyección de un artículo plástico hueco.
En esta realización, la cantidad de material plástico fundido 20 en el barril 22 de la máquina de moldeamiento por inyección es por lo menos suficiente para llenar, o llenar substancialmente, el volumen de la cavidad de moldeo 30 sin comprimir el material plástico en la cavidad de moldeo.
En referencia a la figura 3, en la figura 3B se muestra el segundo paso en el proceso. En este paso, el material fundido de resina plástica 20 es inyectado por la máquina de moldeamiento a la cavidad de moldeo 30, con el miembro de válvula 40 abierto y el miembro de válvula 42 cerrado, pero el paso de inyectar el material plástico se termina antes de que ocurra el empaquetamiento del material plástico en la cavidad de moldeo.
Después de la inyección del material plástico, con el miembro de válvula 40 aún cerrado, se inyecta gas presurizado, por ejemplo nitrógeno, a presiones seleccionadas de émbolo y sostenimiento a través del conducto de entrada 50. Esto es posible debido a la contracción o encogimiento volumétrico del material plástico y se muestra en la figura 3C. Inicialmente, el miembro de válvula 42 permanece en una condición cerrada por una cantidad de tiempo predeterminada de tal manera que la presión del gas cree una cavidad hueca en el material fundido 20 y aplique una presión de compresión y empaquetamiento que fuerce al material plástico contra las superficies internas de la cavidad de molde 30, y una piel externa del material plástico haya solidificado mientras que una porción del núcleo del material plástico siga estando fundida, ayudando así a proporcionar un buen acabado superficial en el producto plástico.
Después, tal como se muestra en la figura 3D, el miembro de válvula 42 se abre. La presión del gas 52 en el material plástico fundido 20 en la cavidad de moldeo 30 hace que una porción del plástico fundido sea expelida de la cavidad de moldeo a la cavidad secundaria 32. Como antes, el material plástico fundido se expele preferiblemente desde el centro de la sección o las secciones más gruesas en el artículo moldeado a través del conducto o corredor conectador 44. Después, se mantiene una presión de "sostenimiento" o "empaquetamiento" del gas en la cavidad de moldeo mientras que el material plástico se enfría y solidifica.
Una vez que el material plástico restante en la cavidad de moldeo se haya enfriado suficientemente y solidificado, se deja escapar el gas 52. Esto se muestra en la figura 3E. Después, se abre el molde y el artículo plástico acabado se expulsa o se retira de la cavidad de moldeo. Al mismo tiempo, el material plástico expelido 21 en la cavidad secundaria 32, o cada una de ellas, se expulsa o se retira del molde de manera
similar.
En la figura 4 se muestra un gráfico que ilustra la secuencia de los pasos descritos arriba. El gráfico es referenciado generalmente con el número de referencia 60 en la figura 4 y representa el tiempo del ciclo de moldeamiento relativo a la presión en el molde. La presión en el molde aumenta inicialmente tal como se muestra por la línea 62 a medida que el plástico se inyecta a la cavidad de moldeo, sin que la máquina de moldeamiento sostenga la presión plástica para comprimir y empaquetar el plástico.
Después, tal como se muestra en la línea 68, el gas se inyecta al material plástico en la cavidad de moldeo y aplica una presión de compresión y empaquetamiento al material plástico tal como se muestra por la línea 73. En el punto 70, se abre el miembro de válvula 44 que regula el flujo del material plástico hacia la cavidad secundaria. Esto permite que el plástico sea expelido de la cavidad de moldeo hacia la cavidad secundaria. Este paso es indicado por la flecha 72. Después, la presión del gas en la cavidad de moldeo se sostiene. Esto se muestra por la línea 74. El tiempo de la presión de compresión del gas se muestra por la flecha 76 en la figura 4.
Posteriormente, la presión de gas se reduce en el molde. Esto se muestra por la línea 78. La presión de gas se puede también mantener constante por un período del tiempo, tal como se muestra en 80, para permitir que el material plástico se enfríe y endurezca. Después, una vez que se enfríe y endurezca el artículo plástico, el gas se expulsa del molde. Una vez se descargue o se agote la presión del gas de la cavidad de moldeo, tal como se muestra por la línea 82, se abre el molde y se retira el artículo moldeado. Esto se muestra en el punto 84 en el gráfico de la figura 4.
La capacidad de ejercer presión para comprimir el plástico durante la inyección inicial del gas, ayuda a la repetición de la superficie de la cavidad de moldeo sin contracción del plástico desde la superficie.
Así mismo, evitando la necesidad de llenar parcialmente la cavidad de moldeo se elimina la tendencia a formar marcas de vacilación sobre el artículo en posiciones a las cuales el plástico fluye y se detiene antes de inyectar el gas.
Alternativa o adicionalmente a expeler una porción del material plástico a una o más cavidades secundarias, también es posible expeler una porción del material plástico nuevamente adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección, constituyéndose así el barril en una cavidad secundaria. Esto se lleva a cabo por la presión de gas que empuja atrás al tornillo o al pistón de inyección contra una presión controlable de vuelta. Este proceso se muestra en las figuras 5A - 5E y es referido generalmente por el número de referencia 100. Tal como se muestra en la figura 5A, el material plástico 102 se coloca en un barril 104 de una máquina de moldeamiento por inyección 101. El barril 104 tiene una boquilla 106 que está conectada de cualquier manera convencional con una cavidad de moldeo 108. Un miembro de válvula 110 controla el flujo de plástico de la sección de barril en la cavidad de moldeo. En la secuencia inicial de pasos, tal como se muestra en la figura 5B, se abre el miembro de válvula 110 permitiendo que el material plástico sea inyectado desde el barril 104 en la cavidad de moldeo 108. Después, la presión es sostenida temporalmente por la máquina de moldeamiento por inyección relativo al plástico en la cavidad del molde 108, preferiblemente por lo menos 1-5 segundos.
Con el tornillo o el émbolo 130 de la máquina sostenidos hacia adelante o la válvula 110 cerrada, la inyección del gas comienza a través del conducto de inyección de gas 120, creando el gas una cavidad hueca en el material plástico y forzando al material plástico contra las superficies internas de la cavidad de moldeo. Una piel externa del material plástico se solidifica mientras que una porción del núcleo del material plástico permanece fundida.
Después, tal como se muestra en la figura 5C, el gas continúa siendo inyectado al material plástico en la cavidad de moldeo a través del conducto de inyección de gas 120, con el miembro de válvula 110 abierto. El gas 122 expele una porción de plástico de vuelta hacia el cilindro o barril 14 de la máquina y extiende la cavidad hueca en el material plástico en la cavidad de moldeo 108.
En este punto del proceso, se reduce la presión desde el tornillo o sección de émbolo 130 de la máquina de moldeamiento, que permite la expulsión del material plástico fundido 102 de la cavidad de moldeo de vuelta hacia el cilindro o barril 104 de la máquina. El espacio en el barril 104 puede ser formado por la presión del gas que fuerza a la sección de émbolo 130 afuera del molde.
Después de terminar la expulsión del plástico, la presión de gas se sostiene durante el enfriamiento y la solidificación del material plástico restante en la cavidad de moldeo, y el miembro de válvula 110 se cierra. Esto se muestra en la figura 5D. En este punto, el plástico se somete a presión de compresión y empaquetamiento y tiene su superficie forzada apretadamente contra las superficies interiores de la cavidad de moldeo. Esto produce un buen acabado superficial y crea una definición completa de la superficie del molde. Después, la presión de gas en la cavidad de moldeo se reduce a la presión atmosférica, bajo control. Esto se muestra en la figura 5E. Después, el barril 104 de la máquina se rellena totalmente con material plástico, listo para el siguiente ciclo de moldeamiento. Al mismo tiempo, se abre el molde y se retira o se expulsa la pieza plástica formada de la máquina 
\hbox{de moldeamiento.}
Las ventajas de esta realización alternativa de la presente invención es que el plástico expelido puede ser remoldeado en inyecciones sucesivas. Esto elimina el remoler o el recuperar el material expelido de un excedente o de una cavidad secundaria. Tampoco es necesario el re-desbarbado del moldeamiento y el sistema no tiene que gastar el coste de válvulas de cierre adicionales en los miembros del corredor.
Un proceso alternativo se muestra en las figuras 6A - 6E y referido generalmente por el número de referencia 100. Tal como se muestra en la figura 6A, una cantidad del material plástico fundido 102 se coloca en el barril 104 de la máquina de moldeamiento por inyección 101, y el aparato es el mismo que el aparato ilustrado en la figura 5A. En la secuencia inicial de pasos de este proceso alternativo, tal como se muestra en la figura 6B, se abre el miembro de válvula 110 permitiendo que el material plástico fundido sea inyectado desde el barril 104 a la cavidad de moldeo 108 sin comprimir el plástico.
Después, el paso de inyectar el gas comienza. Esto se logra ya sea con el pistón 130 de la máquina de moldeamiento sostenido hacia adelante y el miembro de válvula 110 abierto, o bien con el miembro de válvula 110 cerrado, tal como se muestra en la figura 6C. En cualquier caso, el gas se inyecta a través del conducto 120 y comienza a crear una cavidad hueca en el material plástico en la cavidad de moldeo 108 comprimiendo y empaquetando así el plástico en la cavidad de moldeo.
Después de un retardo predeterminado de tiempo, mientras se continúa manteniendo la presión de gas, se reduce la presión desde el tornillo o el pistón de la máquina de moldeamiento 130 y/o se abre el miembro de la válvula 110, lo que permite al gas expeler progresivamente el material plástico fundido de la cavidad de moldeo 108 de vuelta hacia dentro del cilindro o del barril de la máquina 104 (figura 6D), forzando el gas al pistón 130 fuera del molde.
El paso de expeler una porción del material plástico de vuelta hacia dentro del barril 104 es controlado de tal manera que se expela una cantidad predeterminada de plástico de una manera controlada. El control del flujo de plástico puede ser logrado manteniendo una contra presión sobre el pistón 130 mientras se controla la velocidad a la cual la presión del plástico retrae el pistón y/o se controla la posición final del pistón. Alternativamente, la cantidad de plástico que se expele puede ser controlada primero controlando la velocidad a la cual la presión del plástico retrae el pistón mientras se mantiene una contra presión sobre el pistón, y posteriormente se cierra la válvula de la boquilla 110. En cada caso, el flujo del gas no se extiende más allá de la válvula de boquilla 110, para evitar contaminar el plástico en el barril que se inyecta a la cavidad de moldeo 108 durante el ciclo de moldeamiento sucesivo.
Después de terminar la expulsión del plástico, la presión de gas se sostiene durante el enfriamiento y la solidificación del material plástico remanente en la cavidad de moldeo. En este punto, el plástico se somete a la presión de compresión y empaquetamiento por el gas y tienen su superficie forzada firmemente contra las superficies internas de la pared de la cavidad de moldeo. Esto produce un buen acabado superficial y crea una definición completa de la superficie del molde. Después, la presión de gas en la cavidad de moldeo se reduce a la presión atmosférica, bajo control. Esto se muestra en la figura 6E. Después, el barril 104 de la máquina se rellena totalmente con el material plástico listo para el siguiente ciclo de moldeamiento. Al mismo tiempo, se abre el molde y el artículo plástico moldeado se retira o se expulsa del molde.
Según lo descrito arriba, el plástico expelido puede ser remoldeado en inyecciones sucesivas. Así mismo no es necesaria la re-desbarbadura del moldeamiento, y el sistema no tiene que gastar los costes de válvulas de cierre adicionales en los miembros del corredor para separar las cavidades secundarias.
Una realización de la invención en la cual se utiliza más de una cavidad secundaria se muestra en las figuras 7A- 7F y se señala generalmente con el número de referencia 150. La realización 150 incluye una máquina de moldeamiento por inyección 152 que se instala para que inyecte una cantidad de material plástico fundido 154 a una cavidad de moldeo 156 en un molde. La cavidad primaria de moldeo 156 tiene un par de cavidades secundarias 158 y 160 que se conectan con la cavidad de moldeo 156 mediante conductos o corredores 162 y 164 respectivamente. Los miembros de válvula 166 y 168 se colocan en los conductos y actúan para abrir y cerrar el flujo de plástico desde la cavidad de moldeo 156 a las cavidades secundarias. Otro miembro de válvula 170 se coloca a la entrada de la cavidad primaria de moldeo 156 (o en la boquilla) y se utiliza para abrir y cerrar el conducto 172 que conecta la boquilla de la máquina de moldeamiento por inyección con la cavidad de moldeo. El miembro de puerto o perno 174 se utiliza para inyectar gas a la cavidad de moldeo.
La secuencia de los pasos para uso del sistema 150 se ilustra en las figuras 7A - 7F. El material plástico fundido 154A primero se inyecta a la cavidad de moldeo y se retiene allí por un breve período de "presión de compresión o empaquetamiento" (figura 7B). El gas 180 se inyecta entonces al material plástico en la cavidad de moldeo y la presión se sostiene por una cantidad de tiempo que asegura que el material plástico se mantiene contra las superficies internas de la pared de la cavidad de moldeo y ha solidificado una piel externa del material plástico mientras que una porción del núcleo del material plástico permanece fundida (figura 7C). Luego se abre el miembro de válvula 166 y se expele una primera cantidad de material plástico 154B a una primera cavidad secundaria 158 (figura 7D). Después, se abre el miembro de válvula 168 y se expele una segunda cantidad del material plástico 154C a una segunda cavidad secundaria 160 (figura 7E). Una vez que la pieza se haya enfriado suficientemente y solidificado, el gas se deja escapar de vuelta a través del puerto 174 (figura 7F). En los pasos finales, se abre el molde, se expulsa la pieza y el sistema se prepara para el comienzo de otro ciclo.
Una realización alternativa en la cual se utiliza más de una cavidad secundaria se muestra en las figuras 8A - 8F y es señalada generalmente por el número de referencia 150. Tal como se muestra en la figura 8A, una máquina de moldeamiento por inyección 152 se instala para inyectar una cantidad de material plástico fundido 154 a una cavidad de moldeo 156 en un molde.
La secuencia de pasos en esta realización alternativa se ilustra en las figuras 8A - 8F. El material plástico fundido 154A se inyecta primero a la cavidad de moldeo (figura 8B) sin compresión del plástico. El gas 180 se inyecta entonces al material plástico en la cavidad de moldeo y la presión se sostiene por una cantidad de tiempo que asegure que el material plástico se mantenga contra las superficies internas de pared de la cavidad de moldeo y se haya solidificado una piel externa del material plástico mientras que una porción del núcleo del material plástico permanezca fundida (figura 8C). El miembro de válvula 166 se abre entonces y una primera cantidad del material plástico 154B se expele a una primera cavidad secundaria 158 (figura 8D). Después, se abre el miembro de válvula 168 y una segunda cantidad del material plástico 154C se expele a una segunda cavidad secundaria 160 (figura 8E). Una vez que la pieza se haya enfriado y solidificado suficientemente, se deja escapar el gas de vuelta a través del puerto 174 (figura 4F). En los pasos finales, se abre el molde, se expulsa la pieza, y el sistema se prepara para el comienzo de otro ciclo.
Las realizaciones mostradas en las figuras 7A - 7F y las figuras 8A - 8F son representativas de realizaciones de acuerdo con la presente invención en la cual se utiliza más de una cavidad secundaria. Las variaciones y los cambios se pueden realizar por personas con habilidad ordinaria en el arte para desarrollar otros sistemas de cavidades secundarias múltiples. A menudo es ventajoso expeler las porciones del material plástico a las segundas, terceras, o aún cuartas cavidades secundarias para aliviar las secciones gruesas del plástico que permanecen después de la primera expulsión. Esto puede ser evidente en una sección no uniformemente gruesa de moldeamiento, en una manija de puerta de automóvil, por ejemplo.
La operación del miembro de válvula 42, así como de cualquier otro miembro de válvula que se coloque entre la cavidad de moldeo y las cavidades secundarias, se puede hacer funcionar independientemente y cronometradas para que sean secuenciales con las otras cavidades secundarias. Esto permite que el plástico sea expelido de la cavidad de moldeo en una secuencia deseada y permite la formación de diversos canales en diversas secciones o miembros más gruesos del producto. Así mismo, tal como se ha observado arriba, el volumen del plástico expelido desde la cavidad de moldeo no es dependiente de la sincronización del gas. En lugar de eso, es dependiente de la sincronización de las válvulas y del volumen de la cavidad o de las cavidades secundarias, y la secuencia de la abertura y del cierre de los miembros de válvula desde la cavidad de moldeo hacia las cavidades secundarias.
En otra realización de la presente invención, las válvulas en los corredores o conductos entre la cavidad de moldeo y la cavidad o las cavidades secundarias se pueden operar de una manera diferente. Los miembros de la válvula pueden ser operables por la aplicación de una presión seleccionada que se ejerza por la inyección de gas y, a su vez, una transmisión de la presión al material plástico. Esto a su vez abrirá el miembro de válvula, superando así una fuerza de cierre preestablecida. Las fuerzas de cierre preestablecidas pueden aplicarse a los miembros de válvula mediante miembros mecánicos de resorte u otros medios, tales como neumático, hidráulico o eléctrico.
Además, la abertura y el cierre de los miembros de válvula se pueden controlar por cualquier medio convencional, tal como los medios neumáticos, hidráulicos, eléctricos o mecánicos. La abertura y el cierre de los miembros de válvula se pueden también controlar por medios externos que pueden incluir la sincronización digital o por ordenador o computadora, externa o integral con los medios de control de presión de gas.
La presente invención también se puede utilizar en la fabricación de componentes tubulares huecos. Un sistema y un proceso de moldeamiento preferidos para esto se muestra en las figuras 9A - 9F, mientras que otras realizaciones de porciones de este mecanismo y sistema se ilustran en las figuras 11 y 12. Hay una necesidad hoy de fabricar componentes tubulares huecos a partir de materiales plásticos. Estos componentes se pueden utilizar, por ejemplo, como rodillos para impresoras. Los componentes tubulares tienen que ser estables en sus dimensiones y tener secciones de corte transversal circular recto con intersecciones concéntricas huecas en muchos casos. También es deseable incluir características en el moldeamiento que no podrían normalmente ser extrudidos, pero que son posibles con productos moldeados por inyección. Éstos incluyen ranuras o roscas de tornillo en la superficie externa, soportes y otros accesorios externos, mecanismos de conexión para usar como husos, y la inclusión de dientes de engranaje u otras configuraciones para proporcionar maneras de rotar el rodillo.
Con técnicas convencionales de moldeamiento por inyección, ya sea como una sección sólida o con núcleos laterales mecánicamente móviles para formar la sección inter-tubular, es difícil lograr que sea plana sin distorsión por sobre toda la longitud del componente y reducir los ciclos de tiempo de moldeamiento. En tentativas anteriores de utilizar moldeamiento ayudado con gas para productos o componentes huecos, se ha probado que es difícil de lograr concentricidad y grosor uniforme de las secciones de pared a lo largo de toda la longitud de los componentes tubulares.
Para lograr superficie plana axial por sobre toda la longitud de la sección tubular, se debe lograr una contracción uniforme del plástico a medida que se enfría y cambia de líquido a sólido. También es importante eliminar o reducir al mínimo la tensión en el moldeamiento del plástico puesto que las tensiones de moldeamiento pueden hacer que las piezas expulsadas se tuerzan o comben. Las piezas plásticas moldeadas por inyección que tienen tensión en ellas tienen la tendencia de aliviar esa tensión mediante distorsión y alabeo del componente después de que ser expulsado del molde.
Con la presente invención se puede lograr concentricidad y uniformidad de la sección de pared. Los flujos de plástico y gas se controlan en una dirección axial, y no hay turbulencias o movimientos oblicuos aleatorios o incontrolados en el flujo de plástico. El gas fluye axialmente en el centro de la sección tubular y se utiliza para expeler el plástico uniformemente a través de la longitud del tubo a la cavidad o cavidades secundarias. No hay movimiento lateral del plástico después de formarse y dentro de la piel semi-fundida adyacente a la superficie de cavidad de moldeo. Se logra una velocidad uniforme de enfriamiento puesto que hay buen control de temperatura de las secciones de la cavidad de moldeo y hay un buen contacte entre las superficies del plástico y del molde para asegurar la conducción uniforme del calor desde el plástico.
Para alcanzar un flujo de plástico sin turbulencia, se forma una cavidad de moldeo que tenga una sección central circular y dos configuraciones de forma cónica en los dos extremos. El plástico fundido se inyecta a través de una puerta periférica pelicular desde un corredor que rodea la sección de la puerta que alimenta hacia el ápice del cono en el extremo de entrada. El plástico se inyecta a lo largo de una sección más fina y fluye y se expande gradualmente a lo largo de un cono o una configuración similar a un cono hasta la máxima sección cilíndrica requerida. Así el plástico mantiene el contacto con las superficies de la cavidad de moldeo mientras se llena la cavidad de moldeo.
El gas se inyecta en una posición central a lo largo del eje del tubo y se utiliza para expeler el plástico desde el centro. El gas se inyecta cerca del ápice del cono para permitir una expansión gradual hacia la intersección deseada del plástico. La velocidad de inyección de plástico es controlada desde una velocidad inicialmente lenta y se incrementa a una velocidad más rápida después de que se llene el cono y a medida que el plástico completa el relleno de la sección cilíndrica. La velocidad de la inyección de plástico disminuye de nuevo antes de que se termine el relleno de la cavidad final.
El control de la velocidad de inyección de gas, y por lo tanto de la presión, también se controla de tal manera que el gas se inyecte a una presión baja antes de empezar la expulsión del plástico. Esto significa que la presión a la cual se inyecta el gas es más baja antes de la abertura de la válvula en el corredor o conducto que conecta la cavidad de moldeo con la cavidad secundaria.
La sección tubular en el extremo distal de la cavidad de moldeo adyacente a la cavidad secundaria se puede reducir de tamaño para reducir gradualmente el flujo de plástico a una sección más fina. Esto permite que la expulsión del plástico sea controlada a través del corredor de salida y de la válvula de parada a la cavidad secundaria. Con respecto a esto, en los dibujos se muestra y se describe abajo una segunda configuración cónica de la cavidad, pero se debe entender que se puede utilizar cualquier forma o configuración en el extremo distal de la cavidad de moldeo. Sin embargo, se prefiere que el tamaño de la sección de corte transversal se reduzca en el extremo distal de la cavidad.
En las figuras 9A - 9F se muestra una secuencia de pasos que se pueden utilizar en el proceso de expulsión del plástico para fabricar componentes tubulares huecos. En los dibujos el proceso es referido generalmente por el número de referencia 200.
Tal como se muestra en la figura 9A, la cavidad de moldeo 202 tiene generalmente una porción o una sección central alargada 204, una configuración con forma de cono 206 en el extremo principal (que es la entrada en la cual el gas y el plástico se inyectan a la cavidad), y preferiblemente una configuración cónica correspondiente 208 en el extremo distal adyacente a una cavidad secundaria 210. Se coloca un miembro de válvula 212 en el conducto o corredor que conecta la cavidad de molde 202 con la cavidad secundaria 210. El miembro de válvula puede ser de cualquier tipo convencional, tal como aquellos descritos arriba en referencia a las figuras 1 a 8. El miembro de válvula puede también tener un borde principal afilado, tal como se ilustra en las figuras 9A - 9F.
El plástico es introducido a la cavidad de moldeo 202 por el corredor 220 y la puerta pelicular 222. Las versiones detalladas del corredor alimentado con plástico 220 y la puerta de plástico 222 se muestra de mejor manera en las figuras 11 y 12.
El gas se inyecta a la cavidad de moldeo desde el puerto inyector de gas 230 que se coloca en el ápice de la sección cónica de entrada 206. El gas se dirige al puerto 230 desde la línea de conducción o de entrada 232.
Así mismo, tal como se muestra en las figuras 11 y 12, es posible tener un núcleo móvil 240 como parte del mecanismo y del sistema.
Tal como se muestra en la figura 9B, la secuencia del proceso de moldeamiento incluye la inyección inicial del material plástico fundido a la cavidad de moldeo 202. En este punto, el miembro de válvula 212 se cierra. Después de que el plástico se inyecta a la cavidad de moldeo, el plástico se presuriza o se empaqueta en la cavidad para proporcionar buenas características superficiales de la superficie externa del componente moldeado. Con respecto a esto, el plástico se presuriza y se compacta por la máquina de moldeamiento por un período de tiempo corto de detención del orden de 1-5 segundos. Esto asegura la buena reproducibilidad de la superficie de moldeo en el producto o artículo moldeado y buenas réplicas de la forma de la cavidad de moldeo.
Después, tal como se muestra en la figura 9C, comienza la inyección de gas. El gas, que se muestra esquemáticamente con el número de referencia 250, crea una cavidad en el material plástico y continúa aplicando presión dentro del plástico en la cavidad de moldeo 202. Después de un tiempo corto de detención en el cual se utiliza la presión de gas para ayudar a forzar el material plástico contra las paredes o las superficies internas de la cavidad de moldeo y a asegurar que se ha solidificado una piel externa del material plástico mientras que una porción del núcleo del material plástico permanece fundida, se abre el miembro de válvula 212.
Con el miembro de válvula 212 abierto (figura 9D), el material plástico fundido en el centro de la cavidad de moldeo 202 se permite ser expelido de la cavidad de moldeo. La expulsión del plástico fundido se toma desde el centro de la sección tubular y entra a la cavidad secundaria 210 a través del corredor conectador 214. En la figura 9D, el centro hueco del componente tubular, que se llena de gas, es indicado por el número de referencia 250, mientras que el componente plástico externo, ahora tubular, es referido por el número de la referencia 252. El material plástico en la cavidad secundaria o de desagüe 210 es referido por el número de la referencia 252A.
Cuando la expulsión de plástico se completa, se mantiene la presión de gas dentro del canal tubular interno, de modo que la superficie externa del plástico permanezca en contacto uniforme con la superficie de la cavidad de moldeo, asegurando así la conducción uniforme de calor del plástico al molde.
Después de la solidificación completa del componente tubular plástico, la presión de gas se alivia y se deja escapar el gas del molde. Esto se muestra en la figura 9E. Después el núcleo movible (si se ha utilizado) se retira de la cavidad de moldeo (figura 9F), y se abre el molde y se expulsa la pieza. La porción del material plástico 252A en la cavidad secundaria 210 también se expulsa al mismo tiempo. Con respecto a esto, según lo indicado arriba, el material plástico en la cavidad secundaria se puede remoler y utilizar otra vez, se puede desechar, o se puede convertir en otro componente o parte plástica que tenga la forma de la cavidad secundaria.
Una vez que el componente tubular plástico se forme y se expulse del molde, son necesarias operaciones después del moldeamiento para ajustar las secciones cónicas en cada extremo. Esto forma el tubo o el componente hueco final.
Las secciones o configuraciones cónicas 206 y 208 de la cavidad de moldeo 202 han incluido preferiblemente ángulos hasta de entre 10-60 grados. Esto ayuda al llenado axial uniforme del plástico desde el ápice del cono y permite que el plástico se expanda hasta la sección cilíndrica máxima como se requiera para evitar turbulencia o flujo no uniforme del material plástico.
Inyectar el gas en una dirección axial desde un montaje o puerto 230 de inyección de gas sobre un montaje movible del núcleo 240 permite al inyector de gas ser retirado axialmente del componente moldeado antes de abrir el molde y se expulse la pieza.
Un proceso alternativo para moldear componentes tubulares huecos se muestra en las figuras 10A - 10F. El aparato es el mismo que se muestra en la figura 9A. Como antes, el plástico se introduce a la cavidad 202 del molde por el corredor 220, 222 y la puerta pelicular 224, pero sin comprimir o empaquetar al plástico. En este punto, el miembro 212 de válvula se cierra (figura 10B).
Después, tal como se muestra en la figura 10C, comienza la inyección de gas. El gas que se muestra esquemáticamente por el número de referencia250, crea una cavidad en el material plástico y continúa aplicando la presión dentro del plástico en la cavidad 202 del molde. Después de un tiempo corto de detención en la cual se utiliza la presión de gas para ayudar a forzar el material plástico contra las paredes o las superficies internas de la cavidad del molde y asegurar que haya solidificado la piel externa del material plástico mientras que una porción del núcleo del material plástico permanezca fundida, se abre el miembro 212 de la válvula.
Con el miembro 212 de la válvula abierto (figura 10D), el material plástico fundido en el centro de la cavidad 202 del molde se deja expelerse de la cavidad del molde. La expulsión del plástico fundido se toma desde el centro de la sección tubular y entra a la cavidad secundaria 210 a través del corredor conectador 214 que actúa como un desagüe.
Cuando la expulsión de plástico se completa, la presión de gas dentro del canal tubular interno se mantiene de modo que la superficie externa del plástico permanezca en contacto uniforme con la superficie de la cavidad de moldeo, asegurando así la conducción uniforme de calor del plástico al molde.
Después de enfriarse y solidificarse el componente tubular plástico, la presión de gas se alivia y se deja escapar o descargar el gas de la cavidad de moldeo. Esto se muestra en la figura 10E. Como antes, se retira el núcleo movible (si se ha utilizado) de la cavidad de moldeo (figura 10F) y se abre el molde y se expulsa el artículo moldeado.
Como una realización adicional en el sistema y el proceso de la figura 9 o la figura 10, el inyector movible de gas y la puerta de alimentación del plástico se pueden combinar para alimentar el plástico a una configuración de puerta anular en la cual el plástico fluye desde un corredor anillado 222 formado alrededor del barril inyector de gas, y luego a través de una puerta anillada más fina 224 fluyendo a la cavidad de moldeo para que sea coaxial con la inyección de gas cuando se inyecta gas después de completado el relleno del molde. Así, el plástico mantiene contacto con las superficies de la cavidad del molde a medida que se llena la cavidad del molde. Esto se ilustra en la figura 12. Una configuración alternativa del corredor de plástico puede ser utilizada cuando el corredor se forma por un surco entre el núcleo movible agrandado y la placa del molde. Esto se ilustra en la figura 11.
Es posible de acuerdo con esta realización tubular hueca utilizar cualquier versión del proceso de expulsión del plástico, según lo descrito arriba con respecto a las figuras 5A - 5E o a las figuras 6A - 6E. En cualquier realización alternativa, el plástico fundido se expele de vuelta adentro del cilindro de la máquina de moldeamiento, así como también, o en lugar de, a una cavidad secundaria. El plástico expelido fuerzan hacia atrás al tornillo en el barril de la máquina de moldeamiento para proporcionar el volumen de espacio controlado necesario dentro del cilindro.
Para estas realizaciones alternativas, el gas se inyecta desde una extensión cónica del componente tubular en el extremo opuesto a la sección de la puerta de alimentación del plástico. El inyector de gas se monta en un núcleo lateral movible que inyecte el gas a la cavidad de moldeo en una dirección axial, de tal modo expeliendo un flujo uniforme de plástico que sale de la sección cónica de alimentación, a través de las puertas de alimentación, los corredores y el sprue y de vuelta adentro del cilindro de la máquina. La presión de gas se mantiene en la cavidad de moldeo para forzar al plástico contra las superficies de la cavidad de moldeo, que asegura una buena repetición del servicio y una conducción uniforme del calor del plástico al molde.
En la fabricación de una estructura tubular moldeada por inyección de un componente, el componente se puede moldear como una sola pieza y se puede moldear junto con características adicionales, tales como ruedas de polea, ruedas de engranaje con dientes perfilados, o con roscado de tornillo, surcos u otros perfiles sobre la superficie externa de la sección tubular. Estas características adicionales pueden ser formadas mediante maquinado de las cavidades aplicables para ellas en las superficies de la cavidad de moldeo.
En otras realizaciones, similares a cada una de las de arriba, se emplea un líquido presurizado, en vez de gas presurizado, para crear una cavidad hueca en el material plástico en la cavidad de moldeo como resultado de una contracción o encogimiento volumétrico del material plástico, y para aplicar una presión de empaquetamiento o compresión. Una vez más la presión de compresión primero crea una cavidad hueca en el material plástico y aplica una presión de compresión que fuerza al material plástico contra las superficies internas de la cavidad de moldeo. La presión de compresión también se sostiene por un período de tiempo que asegura que se haya solidificado una piel externa del material plástico mientras que una porción del núcleo del material plástico permanezca fundida. Posteriormente, el líquido presurizado expele una porción del material plástico desde la cavidad de moldeo a una o más cavidades secundarias y/o de vuelta adentro del barril de la máquina de inyección, constituyendo el barril una cavidad secundaria. De manera conveniente el líquido es agua, pero otros líquidos pueden ser utilizados, si se desea. El uso de agua fría puede también reducir el tiempo de la etapa de enfriamiento y acortar así la duración de ciclo.
Las figuras 13 y 14 son dos gráficos que corresponden a las figuras 2 y 4, respectivamente, para el uso de líquido en vez de gas como fluido de presurización.
El gráfico de la figura 13 incluye el paso de usar la máquina de moldeamiento para sostener la presión del plástico para comprimir o empaquetar al plástico tal como se muestra por la línea 64. El tiempo en el cual la máquina comprime al plástico es indicado por la flecha 66. Ese tiempo se puede ajustar según como se desee.
Después, tal como se muestra por la línea 68, el líquido presurizado se inyecta al material plástico en la cavidad de moldeo y aplica otra presión de compresión al material plástico. El ciclo de moldeamiento entonces continúa según lo descrito arriba en conexión con la figura 2.
La capacidad de ejercer presión de empaquetamiento sobre el plástico, tanto mientras se llena de plástico la cavidad de moldeo, como mientras la cavidad de moldeo se llena de plástico y durante la inyección inicial del líquido presurizado, ayuda a asegurar una replicación exacta de la superficie de molde sin contracción del plástico desde la superficie.
El gráfico de la figura 14 ilustra el proceso alternativo en el cual la cavidad de moldeo se llena de material plástico sin el paso de empaquetar el material plástico antes de la inyección del líquido presurizado al material plástico. Después de eso, el ciclo de moldeamiento continúa según lo descrito arriba en conexión con la figura 4.
Una ventaja de emplear un líquido, mejor que un gas, como líquido de presurización es proporcionar una superficie interna de pared más lisa dentro del material plástico, lo cual es particularmente deseable en el caso de los productos tubulares de las realizaciones antedichas de las figuras 9 a 12. Otra ventaja es que el gas puede tender a impregnar la pared del material plástico. La impregnación es evitada o reducida mediante el uso de líquido como fluido de presurización.
En otra realización, la cavidad secundaria o por lo menos una de las cavidades secundarias se coloca en el molde, pero en contracorriente de la cavidad de moldeo, siendo la cavidad secundaria acoplada al corredor o conducto de flujo a través de los cuales el plástico se inyecta a la cavidad de moldeo.
Alternativa o adicionalmente, la cavidad secundaria o por lo menos una de las cavidades secundarias se acopla a la cavidad de moldeo en una posición dentro de la cavidad de moldeo y cerca a la posición de alimentación del plástico en la cavidad de moldeo.
En cualquier caso, la posición de inyección de gas o líquido se puede entonces ubicar en la cavidad de moldeo y corriente abajo tanto de la posición de alimentación de plástico como de la cavidad secundaria, o cada una de ellas, de modo que la expulsión del material plástico de la cavidad de moldeo esté en una dirección substancialmente en contra del flujo del material plástico durante el llenado de la cavidad de moldeo.

Claims (65)

1. Un proceso para moldeamiento por inyección de un artículo plástico hueco que comprende los pasos de:
(a) inyectar una cantidad de material plástico fundido a una cavidad de moldeo para llenar por lo menos substancialmente la cavidad de moldeo;
(b) inyectar gas presurizado o líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo;
(c) permitir que una porción del material plástico fundido en el molde sea expelida a por lo menos una cavidad secundaria acoplada a la cavidad de moldeo;
(d) permitir que el material plástico restante en la cavidad de moldeo se solidifique;
(e) dejar salir el gas o el líquido de la cavidad de moldeo; y
(f) retirar el artículo plástico del molde;
caracterizado por sostener la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo por un período de tiempo para aplicar una presión de compresión y empaquetamiento al material plástico antes de permitir que una porción del material plástico sea expelida a dicha, por lo menos una, cavidad secundaria; en el cual el paso de sostener la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo asegura que el material plástico se sostenga contra una superficie de la pared de la cavidad de moldeo y una piel externa del material plástico haya solidificado mientras que una porción del núcleo del material plástico permanezca fundida.
2. El proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 1, en el cual el paso de inyectar el material plástico en la cavidad de moldeo incluye el paso de aplicar una presión de empaquetamiento o compresión al material plástico.
3. El proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 1, que incluye el paso de aplicar una presión de empaquetamiento a la presión de inyección del material plástico en la cavidad de moldeo, antes de la inyección del gas o del líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo.
4. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 3, en el cual se emplea una máquina de moldeamiento por inyección para inyectar el material plástico a la cavidad de moldeo y para aplicar una presión inicial de empaquetamiento o compresión al material plástico, aplicando el gas o el líquido presurizado otra presión de empaquetamiento o compresión al material plástico en la cavidad de moldeo.
5. El proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 3 o la reivindicación 4, que comprende el paso de aplicar la presión de empaquetamiento o compresión a la presión de inyección del material plástico en la cavidad de moldeo durante una cantidad de tiempo predeterminada antes de la inyección del gas o del líquido al material plástico.
6. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el paso de expulsión es logrado abriendo una válvula en un corredor o un conducto de flujo el cual conecta la cavidad de moldeo con la cavidad secundaria, o cada una de ellas, mientras se mantiene la presión del gas o del líquido en la cavidad de moldeo.
7. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el artículo de plástico que se va a moldear tiene por lo menos una sección más gruesa que otras secciones y la carga de gas o de líquido presurizado se introduce a la sección más gruesa para formar allí una porción hueco.
8. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye el paso de ajustar el volumen de dicha, por lo menos una, cavidad secundaria para permitir la expulsión de una cantidad predeterminada de material plástico desde la cavidad de moldeo.
9. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquier de las reivindicaciones precedentes, en el cual las porciones del material plástico se expelen a, por lo menos dos, cavidades secundarias.
10. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde se proporcionan, por lo menos dos, cavidades secundarias y el paso de permitir que las porciones del material plástico en el molde sean expelidas a las cavidades secundarias comprende abrir miembros de válvula colocados en los corredores o los conductos de flujo respectivos que conectan la cavidad de moldeo con las cavidades secundarias.
11. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 10, que comprende además el paso de controlar, de manera secuencial, la abertura de los miembros de la válvula para permitir expeler selectivamente al material plástico a las, por lo menos dos, cavidades secundarias.
12. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el proceso se aplica para moldeamiento por inyección de un artículo plástico tubular hueco, teniendo la cavidad de moldeo una porción de entrada substancialmente cónica, una porción central alargada y una porción de salida.
13. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 12, en el cual dicha porción cónica tiene un ápice y dicho gas o líquido se inyecta al material plástico en dicho ápice.
14. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 12 o en la reivindicación 13, en el cual dicha porción de salida comprende una segunda porción substancialmente cónica, teniendo dicha porción cónica de salida un ápice; y dicha expulsión del material plástico desde la cavidad de moldeo a la cavidad secundaria ocurre a través de dicho ápice.
15. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el cual el material plástico se inyecta a la cavidad de moldeo en dicha porción cónica de entrada y mantiene contacto con las superficies de la cavidad de moldeo mientras se llena la cavidad de moldeo.
16. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 15, que incluye un mecanismo de puerta anular para inyectar el material plástico a dicha porción cónica de entrada.
17. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, que incluye el paso de ajustar por lo menos un extremo del artículo para formar un artículo tubular.
18. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 17, en el cual el artículo se ajusta para formar un artículo tubular con un corte transversal substancialmente constante.
19. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquier de las reivindicaciones precedentes, en el cual dicho material plástico se inyecta a la cavidad de moldeo desde una máquina de moldeamiento por inyección con un barril y una boquilla, comprendiendo dicho proceso, además, el paso de permitir que una porción del material plástico en el molde sea expelida de vuelta adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección, constituyendo el barril la cavidad secundaria o una de las cavidades secundarias.
20. Un proceso para moldear por inyección un artículo plástico hueco en el que se utiliza una máquina de moldeamiento por inyección con un barril y una boquilla y un molde con una cavidad de moldeo en la misma que tiene una forma que define por lo menos una porción del artículo, comprendiendo dicho proceso los pasos de:
(a) inyectar una cantidad de material plástico fundido a la cavidad de moldeo de la máquina de moldeamiento por inyección para llenar, por lo menos substancialmente, la cavidad de moldeo;
(b) inyectar gas presurizado o líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo;
(c) permitir que una porción del material plástico fundido en el molde sea expelida de vuelta adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección;
(d) permitir que el material plástico restante en la cavidad de moldeo se solidifique;
(e) dejar escapar al gas o al líquido de la cavidad de moldeo; y
(f) retirar el artículo plástico del molde;
caracterizado por sostener la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo por un período de tiempo para aplicar una presión de empaquetamiento o compresión al material plástico antes de permitir que dicha porción del material plástico sea expelida de vuelta adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección.
21. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 20, en el cual el paso de sostener la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo asegura que el material plástico esté sostenido contra una superficie de la pared de la cavidad de moldeo y se haya solidificado una piel externa del material plástico mientras que una porción del núcleo del material plástico permanece
fundida.
22. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 20 o en la reivindicación 21, en el cual el paso de inyectar el material plástico a la cavidad de moldeo incluye el paso de aplicar una presión de empaquetamiento o compresión al material plástico.
23. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 20 o en la reivindicación 21, en el cual la máquina de moldeamiento por inyección se emplea para aplicar una presión de empaquetamiento o compresión a la presión de inyección del material plástico a la cavidad de moldeo, antes de la inyección del gas o del líquido presurizado al material plástico.
24. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 23, que comprende el paso de aplicar la presión de empaquetamiento o compresión a la presión de la inyección del material plástico en la cavidad de moldeo durante una cantidad de tiempo predeterminada antes de la inyección del gas o del líquido al material plástico.
25. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 20 a 24, en el cual el paso de permitir que el material plástico sea expelido de vuelta adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección es controlado para expeler una cantidad predeterminada de una manera controlada.
26. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 25, en el cual la cantidad de material plástico que se expele se controla por la velocidad con la cual y/o la extensión a la cual el material plástico contrae un pistón o un tornillo de inyección en el barril de la máquina de moldeamiento por inyección.
27. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 25 o en la reivindicación 26, en el cual la cantidad de material plástico que se expela se controla midiendo el tiempo de cierre de un miembro de válvula de cierre colocado en la trayectoria de flujo entre la cavidad de moldeamiento y el barril de la máquina de moldeamiento por inyección.
28. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 20 a 27, en el cual el gas o el líquido se inyecta al material plástico en una localización espaciada de la boquilla de la máquina de moldeamiento por inyección.
29. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 20 a 28, en el cual dicho artículo plástico tiene por lo menos una sección más gruesa que las otras secciones y dicho gas o líquido presurizado se introduce a la sección más gruesa para formar allí una porción hueca.
30. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquier de las reivindicaciones 20 a 29, en el cual el paso de permitir que una porción del material plástico en el molde sea expelida de vuelta adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección comprende abrir un miembro de válvula de cierre colocado en la trayectoria de flujo entre la cavidad de moldeo y el barril de la máquina de moldeamiento por
inyección.
31. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 30, en el cual el miembro de válvula se incluye como parte de la boquilla de la máquina de moldeamiento por inyección.
32. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 20 a 31, en el cual se permite que una primera porción del material plástico en el molde sea expelida de vuelta adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección, y comprende el paso de permitir que una respectiva segunda porción del material plástico en el molde sea expelida a una o más cavidades secundarias acopladas a la cavidad de moldeo.
33. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 32, en el cual el paso de permitir que una o más segundas porciones del material plástico sean expelidas a una respectiva cavidad secundaria comprende abrir un miembro de válvula colocado en la trayectoria de flujo entre la cavidad de moldeo y la cavidad secundaria.
34. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 o en la reivindicación 32 o en la reivindicación 33, que comprende inyectar el material plástico a lo largo de una trayectoria de flujo a la cavidad de moldeo, y permitir que una o más porciones del material plástico sean expelidas a una cavidad o cavidades secundarias acopladas a la trayectoria del flujo.
35. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 o en la reivindicación 32 o en la reivindicación 33, en el cual la cavidad secundaria, o cada una de ellas, se acopla a la cavidad de moldeo en una posición dentro de la cavidad de moldeo y cerca de la posición de alimentación del plástico a la cavidad de moldeo.
36. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 34 o en la reivindicación 35, en el cual la posición de la inyección del gas o del líquido se ubica en la cavidad de moldeo y corriente abajo de la posición de alimentación del plástico y la cavidad secundaria, o cada una de ellas, de modo que la expulsión del material plástico esté en una dirección substancialmente contraria al flujo del material plástico durante el llenado de la cavidad de moldeo.
37. Un proceso, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual en una cavidad de moldeo se suministran por lo menos dos posiciones de inyección de gas o líquido.
38. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 37, que incluye el paso de controlar, de manera secuencial, el comienzo de la inyección del gas o del líquido desde cada posición de alimentación de gas o líquido en la cavidad de moldeo.
39. Aparato para moldear por inyección un artículo plástico hueco que comprende:
un molde con una cavidad de moldeo en el mismo que define por lo menos una porción del artículo; y por lo menos una cavidad secundaria acoplada a la cavidad de moldeo; medios para inyectar una cantidad de material plástico fundido a la cavidad de moldeo para llenar, por lo menos substancialmente, la cavidad de moldeo; y medios para inyectar el gas presurizado o el líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo; caracterizado porque se suministran medios de control para sostener la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo por un período de tiempo para aplicar una presión de empaquetamiento al material plástico antes de permitir que una porción del material plástico fundido en el molde sea expelida a dicha, por lo menos una, cavidad secundaria antes que el material plástico restante en la cavidad de moldeo se solidifique y que el gas o el líquido se escapen de la cavidad de moldeo para permitir el retiro del artículo plástico del molde; siendo la cavidad secundaria, o cada una de ellas, conectada con la cavidad de moldeo por un corredor o un conducto de flujo que contiene una válvula controlada por dichos medios de control; en el cual los medios de control sostienen la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo durante un período de tiempo que asegura que el material plástico se mantenga contra una superficie de la pared de la cavidad de moldeo y se haya solidificado una piel externa del material plástico mientras que una porción del núcleo del material plástico permanezca
fundida.
40. Aparato, tal como se reivindicó en la reivindicación 39, en el cual se emplea una máquina de moldeamiento por inyección para inyectar el material plástico a la cavidad de moldeo y para aplicar una presión de empaquetamiento o compresión al material plástico.
41. Aparato, tal como se reivindicó en la reivindicación 39, en el cual se emplea una máquina de moldeamiento por inyección para inyectar el material plástico a la cavidad de moldeo, y para aplicar una presión de empaquetamiento o compresión a la presión de la inyección del material plástico en la cavidad de moldeo, antes de la inyección del gas o del líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo.
42. Aparato, tal como se reivindicó en la reivindicación 41, en el cual se adaptan medios del control para aplicar la presión de empaquetamiento o compresión a la presión de la inyección del material plástico en la cavidad de moldeo durante una cantidad de tiempo predeterminada antes de la inyección del gas o del líquido al material plástico.
43. Aparato, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 39 a 42, en el cual la cavidad de moldeo se acopla a, por lo menos, dos cavidades secundarias por un respectivo corredor o conducto de flujo, conteniendo cada acoplamiento o junta una válvula controlada.
44. Aparato, tal como se reivindicó en cualquier de las reivindicaciones 39 a 43, en el cual el medio para inyectar el material plástico a la cavidad de moldeo es una máquina de moldeamiento por inyección con un barril y boquilla, estando la boquilla conectada por flujo con la cavidad de moldeo y el barril constituyendo otra cavidad secundaria.
45. Aparato, tal como se reivindicó en la reivindicación 44, que incluye un miembro de válvula de cierre colocado en la trayectoria de flujo entre la cavidad de moldeo y el barril de la máquina de moldeamiento por inyección.
46. Aparato, tal como se reivindicó en la reivindicación 45, en el cual el miembro de la válvula se incluye como parte de la boquilla de la máquina de moldeamiento por inyección.
47. Aparato, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 39 a 46, para moldear por inyección un artículo plástico tubular hueco, teniendo la cavidad de moldeo una porción de entrada substancialmente cónica, una porción central alargada y una porción de salida.
48. El aparato, tal como se reivindicó en la reivindicación 47, en el cual dicha porción cónica tiene un ápice y dicho fluido se inyecta al material plástico en dicho ápice.
49. El aparato, tal como se reivindicó en la reivindicación 47 o en la reivindicación 48, en donde dicha porción de salida comprende una segunda porción substancialmente cónica, teniendo dicha porción cónica de salida un ápice y dicha expulsión del material plástico desde la cavidad de moldeo a la cavidad secundaria ocurre a través de dicho ápice.
50. Aparato, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 47 a 49, que incluye un mecanismo de puerta anular para inyectar el material plástico a dicha porción cónica de entrada.
51. Aparato, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 47 a 50, que incluye medios para ajustar por lo menos un extremo del artículo para formar un artículo tubular.
52. El aparato, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 39 a 51, que incluye un corredor o un conducto de flujo a través de los cuales el plástico se inyecta a la cavidad de moldeo, y a una o más cavidades secundarias acopladas con el corredor o el conducto de flujo.
53. Aparato, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 39 a 51, en el cual la cavidad secundaria, o cada una de ellas, se acopla con la cavidad de moldeo en una posición dentro de la cavidad de moldeo y cerca de la posición de alimentación del plástico en la cavidad de moldeo.
54. Aparato, tal como se reivindicó en la reivindicación 52 o en la reivindicación 53, en el cual la posición del gas o del líquido se ubica en la cavidad de moldeo y corriente abajo de la posición de alimentación del plástico y la cavidad secundaria, o cada una de ellas, de modo que la expulsión del material plástico esté en una dirección substancialmente contraria al flujo del material plástico durante el llenado de la cavidad de moldeo.
55. Aparato, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 39 a 54, en el cual se suministran por lo menos dos inyectores de gas o de líquido en una cavidad de moldeo.
56. Aparato, tal como se reivindicó en la reivindicación 55, que incluye medios de control para controlar, de manera secuencial, el comienzo de la inyección de gas o de líquido desde cada inyector.
57. Aparato para moldear por inyección un artículo plástico hueco que comprende:
una máquina de moldeamiento por inyección con un barril y una boquilla; un molde con una cavidad de moldeo en el mismo que define por lo menos una porción del artículo, para conexión con la boquilla para inyectar una cantidad de material plástico fundido a la cavidad de moldeo de la máquina de moldeamiento por inyección; y medios para inyectar gas presurizado o líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo; caracterizado porque se proveen medios de control para sostener la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo durante un período de tiempo para aplicar una presión de empaquetamiento o compresión al material plástico antes de permitir que una porción del material plástico fundido en el molde sea expelida de vuelta adentro del barril de la máquina de moldeamiento por inyección, antes de que se solidifique el material plástico restante en la cavidad de moldeo y el gas o el líquido se escape de la cavidad de moldeo para permitir el retiro del artículo plástico del molde.
58. El aparato, tal como se reivindicó en la reivindicación 57, en el cual los medios del control sostienen la presión del gas o del líquido sobre el material plástico en la cavidad de moldeo por un período de tiempo que asegura que el material plástico se mantenga contra una superficie de la pared de la cavidad de moldeo y se haya solidificado una piel externa del material plástico mientras una porción del núcleo del material plástico permanece fundida.
59. Aparato, tal como se reivindicó en la reivindicación 57 o en la reivindicación 58, en el cual la máquina de moldeamiento por inyección se emplea para inyectar el material plástico a la cavidad de moldeo sin comprimir o empaquetar al material plástico.
60. Aparato, tal como se reivindicó en la reivindicación 57 o en la reivindicación 58, en el cual la máquina de moldeamiento por inyección aplica una presión de empaquetamiento o compresión a la presión de la inyección del material plástico en la cavidad de moldeo, antes de la inyección del gas o del líquido presurizado al material plástico en la cavidad de moldeo.
61. Aparato, tal como se reivindicó en la reivindicación 60, en el cual se adaptan los medios del control para aplicar la presión de empaquetamiento o compresión a la presión de la inyección del material plástico en la cavidad de moldeo durante una cantidad de tiempo predeterminada antes de la inyección del gas o del líquido al material plástico.
62. Aparato, tal como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 57 a 61, que incluye un miembro de válvula de cierre colocado en la trayectoria de flujo entre la cavidad de moldeo y el barril de la máquina de moldeamiento por inyección.
63. Aparato, tal como se reivindicó en la reivindicación 62, en el cual el miembro de válvula se incluye como parte de la boquilla de la máquina de moldeamiento por inyección.
64. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 6, en el cual la válvula se abre mediante la aplicación de una presión seleccionada que se ejerce por la inyección de gas y, a su vez, una transmisión de la presión al material plástico.
65. Un proceso, tal como se reivindicó en la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en el cual se abre cada miembro de válvula mediante la aplicación de una presión seleccionada que se ejerce por la inyección de gas y a su vez una transmisión de la presión al material plástico.
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