PT106948A

PT106948A - Processo de moldação por injeção sobreposta e insuflação

Info

Publication number: PT106948A
Application number: PT106948A
Authority: PT
Inventors: Helder Manuel Gaspar Cordeiro; Rui Manuel Pinho Ferreira
Original assignee: Moldes Rp Ind De Moldes Su Lda
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2014-11-17
Also published as: EP2962832B1; WO2014185807A1; EP2962832A1; PT2962832T; ES2617034T3

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO DIZ RESPEITO A UM PROCESSO DE MOLDAÇÃO POR INJEÇÃO SOBREPOSTA E INSUFLAÇÃO E INSERE-SE NA ÁREA DA ENGENHARIA MECÂNICA APLICADA AO PROCESSAMENTO DE MATERIAIS POLIMÉRICOS TERMOPLÁSTICOS. O MÉTODO PRECONIZADO PERMITE A COMBINAÇÃO DA MOLDAÇÃO POR INJEÇÃO SOBREPOSTA COM A MOLDAÇÃO POR INSUFLAÇÃO. A INJEÇÃO DO MATERIAL QUE SE SOBREPÕE PODERÁ OCORRER ANTERIORMENTE, SIMULTANEAMENTE OU POSTERIORMENTE AO PROCESSO DE INSUFLAÇÃO. A COMBINAÇÃO DESTES DOIS PROCESSOS PERMITE OBTER UMA PEÇA CONSTITUÍDA POR UMA OU MAIS MATÉRIAS-PRIMAS TERMOPLÁSTICAS DE MATRIZ POLIMERICA, RETIRANDO PARTIDO SIMULTANEAMENTE DE CADA UM DOS PROCESSOS. ESTE MÉTODO PODE OCORRER COM RECURSO A APENAS UM MOLDE, POSSIBILITANDO A PRODUÇÃO DE PEÇAS COM CARACTERÍSTICAS DE CADA UM DOS PROCESSOS EM APENAS UM CICLO DE MOLDAÇÃO. PERMITE IGUALMENTE A OBTENÇÃO DE PEÇAS PLÁSTICAS COMBINANDO AS CARACTERÍSTICAS DE CADA UM DOS PROCESSOS. A MATÉRIA-PRIMA UTILIZADA NA SEGUNDA INJEÇÃO PODERÁ SER IGUAL Á MATÉRIA-PRIMA UTILIZADA NA PRIMEIRA INJEÇÃO, SENDO QUE TAMBÉM PODERÁ SER DIFERENTE, PROPORCIONANDO COR OU CARACTERISTICAS FISICAS DIFERENCIADAS AO PRODUTO FINAL.

Description

DESCRIÇÃO "Processo de moldação por injeção sobreposta e insuflação"

Domínio técnico e âmbito da invenção 0 âmbito da presente invenção insere-se na área da engenharia mecânica aplicada ao processamento de materiais poliméricos termoplásticos. Acrescenta-se que ao nível da classificação internacional de patentes enquadra-se na B29C49/06. 0 método preconizado permite a combinação da moldação por injeção sobreposta com a moldação por insuflação. A injeção do material que se sobrepõe poderá ocorrer anteriormente, simultaneamente ou posteriormente ao processo de insuflação. A combinação destes dois processos permite obter uma peça constituída por uma ou mais matérias-primas termoplásticas de matriz polimerica, retirando partido simultaneamente de cada um dos processos.

Este método pode ocorrer com recurso a apenas um molde, possibilitando a produção de peças com características de cada um dos processos em apenas um ciclo de moldação. Permite igualmente a obtenção de peças plásticas combinando as características de cada um dos processos, por exemplo a obtenção de copos balon com pé, onde o perfil concavo é obtido a partir da injeção de uma pré forma, sendo posteriormente insuflado e simultaneamente ou posteriormente a este é injetada a matéria-prima que irá 1/13 moldar o pé e a base do copo. A matéria-prima utilizada na segunda injeção poderá ser igual á matéria-prima utilizada na primeira injeção, sendo que também poderá ser diferente, proporcionando cor ou outras caracteristicas físicas diferenciadas ao produto final.

Estado da técnica

Em pesquisa ao estado da técnica da invenção foi identificado o seguinte documento, como sendo o estato da técnica mais próximo da invenção: (Dl) US 6352426 BI - Dl divulga um invento que permite a injeção sobreposta de materiais, obtendo-se uma pré-forma constituída por múltiplas camadas que posteriormente será sujeita ao processo de insuflação e difere da presente invenção uma vez que nesta a inseção sobreposta não ocorre na zona da peça que irá ser sujeita a insuflação, permitindo que na mesma peça coexistam zonas obtidas por diferentes processos, conferindo-lhe maior liberdade geométrica ao nivel das formas das peças que podem ser obtidas.

Descrição da invenção A presente invenção diz respeito ao processamento de materiais termoplásticos por injeção sobreposta e insuflação, aplicado a uma máquina de moldação por injeção de termoplásticos. Este processo é aplicado a uma máquina de injeção, utilizando um sistema de injeção e controlo da pressão do gás e pelo menos um molde. 2/13 0 processo inicia-se com a injeção da pré-forma (4) a qual é realizada a partir de uma unidade auxiliar de injeção adjacente ao molde. 0 material processado na unidade auxiliar de injeção flui para o molde através do canal de alimentação da primeira injeção (2) que está contido na chapa da cavidade (1) e na cavidade (3) . A geometria da pré-forma (4) é definida pela cavidade (3), bucha (6), válvula tubular (9) e pelo perno (10) . É realizado o arrefecimento do material polimérico injetado para obter a pré-forma (4) e caso seja necessário, é realizado o seu posterior aquecimento para a insuflação. Este arrefecimento acontece pois o molde contém circuitos de regulação térmica e resistências elétricas para efetuar o controlo de temperatura, que permite o arrefecimento do material injetado e posteriormente caso necessário o seu aquecimento até à temperatura para que possa ocorrer a insuflação.

Após o arrefecimento da pré-forma (4) o molde será aberto a partir da linha de partição (11). A chapa da cavidade (1) é solidária com o prato fixo da máquina de injeção. A chapa da bucha (5) e a chapa do mecanismo em rampa (7) será solidária com o prato móvel da máquina de injeção. A pré-forma (4) , devido à sua geometria e à contração do material durante o arrefecimento move-se solidária com o prato móvel da máquina de injeção.

Após a abertura do molde, a pré-forma (4), por rotação do molde, por rotação do prato móvel da máquina de injeção, 3/13 por translação das buchas, ou por transferência para um segundo molde, é alinhada com a cavidade da segunda injeção (17) e com os elementos móveis (18 e 24).

Posteriormente, o molde é fechado, a diferença geométrica entre os componentes solidários com o lado fixo que definem a geometria da peça durante a primeira injeção e os componentes do lado fixo que definem a geometria da peça durante a segunda injeção, proporciona o espaço para a segunda injeção (19) e o espaço para a insuflação (20).

Após o fecho do molde na cavidade da segunda injeção (17), o sistema mecânico em rampa (8) é acionado pelo atuador (25, podendo este atuador ser um cilindro pneumático, hidráulico ou um motor linear. A atuação deste sobre o mecanismo em rampa permite que o componente ao qual o mecanismo se encontra solidário se mova horizontalmente,devido ao angulo existente no mecânismo em rampa(8) acorrendo o movimento ascendente da válvula tubular (9) e com esta translação ocorre a abertura do canal de gás (14), permitindo o contacto entre o canal de gás (14) e a pré-forma (4) . Permitindo a abertura de um espaço desde a entrada do canal do gás até à pre-forma(4).

Concluída a abertura da válvula tubular (9) é injetado no canal de gás (14), gás proveniente de um sistema de injeção e controlo da pressão do gás. A estanquicidade do canal do gás é garantida através do vedante da bucha (12) e vedante do tubular (14). Por ação do gás, o espaço existente para a insuflação (20) da pré-forma (4) irá ser pressurizado e permite que ocorra a insuflação da pré-forma (4) , constrangida à geometria dos elementos móveis (18 e 24), 4/13 sendo este processo que permite a transformação da pré-forma (4) na pré-forma insuflada(21). 0 gás existente no espaço para a insuflação (20) é inerte e será expelido para exterior do molde através da linha de partição (11). A temperatura da pré-forma é controlada por circuitos de regulação térmica e resistências elétricas. A pressão de insuflação será mantida durante o arrefecimento da pré-forma insuflada (21), junto às superfícies dos elementos móveis (18 e 24) . Após o arrefecimento da pré-forma e por ação de uma válvula de ar é realizada a descompressão do gás existente da camara de gás pressurizado (22) para o exterior do molde. A injeção do segundo componente (23) pode ser realizada anteriormente à insuflação, ou posteriormente. Preferencialmente esta segunda injeção deve ocorrer em simultâneo, uma vez que aumenta a cadência de produção, sendo nesta fase que reside uma das maiores vantagens da presente invenção, bem como a sua grande diferenciação do estado da técnica. A segunda injeção é realizada através de uma unidade de injeção, podendo ser a mesma que utilizada na injeção da pré-forma caso o material utilizado na injeção da pré-forma (4) seja igual ao utilizado na injeção do segundo componente. No caso de as matérias-primas serem diferentes são necessárias tantas unidades de injeção quanto o número de matérias-primas utilizadas. 5/13 0 material processado na unidade de injeção flui da unidade de injeção para o espaço da segunda injeção (19) através do canal de alimentação da segunda injeção (16). A geometria do segundo componente injetado é delimitada pela cavidade da segunda injeção (19), pelos elementos móveis (18 e 24) e pela pré-forma (4). A pressão proveniente da segunda injeção é suportada pela pré-forma (4) e pelo perno (10) que se encontra fixo á chapa do mecanismo em rampa (7) por intermédio da barra (15). O arrefecimento do segundo componente é conseguido à custa de circuitos de refrigeração instalados no molde. Após a solidificação do material polimérico injetado para formar o segundo componente (23), ocorre a abertura do molde pela linha de partição (11). A extração da peça da bucha (6) pode ser efetuada à custa de gás injetado no canal de gás (14), por componentes mecânicos instalados no molde ou por ação de um robô exterior ao molde. O exemplo descrito utiliza por base o fabrico de um copo balon, no entanto este processo devido a permitir que a moldação por injeção seja utilizada sobreposta à moldação por insuflação, potência a redução do número de componentes necessários em determinadas aplicações. No caso de termos um reservatório obtido com recurso à moldação por insuflação e este tenha de ser fixo a uma determinada estrutura, seria necessário conceber um componente com a função de permitir a ligação entre a estrutura e o reservatório. O presente invento permite produzir um reservatório obtido por insuflação e que simultaneamente 6/13 tenha uma base estrutural que lhe permita conectar-se com outras peças sem necessitar de componentes auxiliares.

Descrição das figuras

Indicação dos n°s de referência: • chapa da cavidade (1) • canal de alimentação da primeira injeção (2) • cavidade (3) • pré-forma (4) • chapa da bucha (5) • bucha (6) • chapa do mecanismo em rampa (7) • sistema mecânico em rampa (8) • válvula tubular (9) • perno (10) • linha de partição (11) • vedante da bucha (12) • vedante do tubular (13) • canal de gás (14) • barra (15) • canal de alimentação da segunda injeção (16) • cavidade da segunda injeção (17) • elementos moveis (18 e 24) • espaço para a segunda injeção (19) • espaço para a insuflação (20) • pré-forma insuflada (21) • camara de gás pressurizado (22) • segundo componente (23) • atuador (25) 7/13

Figura 1 - Representação do corte transversal de um molde, ilustrando a metodologia do invento.

Figura la - Representação do corte transversal de um molde, no final da primeira injeção. A chapa da cavidade (1), chapa da bucha (5) e a chapa do mecanismo em rampa (7) constituem a estrutura do molde. Na chapa da cavidade (1) é montada a cavidade (3). A chapa da cavidade (1) e a cavidade (3) contêm no seu interior o canal de alimentação da primeira injeção (2). Entre a cavidade (3) e a bucha (6) encontra-se a pré-forma (4). A bucha (6) é montada sobre a chapa da bucha (5) . 0 vedante da bucha (12) é colocado entre a bucha (6) e a chapa da bucha (5) . 0 canal de gás (14) encontra-se contido na chapa da bucha (5), a bucha (6) e a válvula de ar tubular (9). A estanquicidade do canal do gás é garantida pelo vedante da bucha (12) e o vedante do tubular (13) . A válvula tubular é fixa ao mecanismo em rampa (9) que se encontra fixo á chapa do mecanismo em rampa (7) . 0 perno (10) é montado na chapa do mecanismo em rampa (7) sendo fixo pela barra (15) . A abertura do molde ocorre na linha de partição (11).

Figura lb - Representação do corte transversal de um molde, no final da colocação da pré-forma nos componentes que irão permitir o espaço para a insuflação e a segunda injeção. A chapa da cavidade (1), chapa da bucha (5) e a chapa do mecanismo em rampa (7) constituem a estrutura do molde. Na chapa da cavidade (1) é montada a cavidade (17) e o elemento móvel (18) . A chapa da cavidade (1) e a cavidade (17) contêm no seu interior o canal de alimentação da segunda injeção (16).0 espaço para a segunda injeção (19) é delimitado pela cavidade (17) o elemento móvel (18) e a 8/13 pré-forma (4). Entre o elemento móvel (18) e a pré-forma (4) existe o espaço para a insuflação (20) que irá permitir a posterior expansão da pré-forma. A bucha (6) é montada sobre a chapa da bucha (5) . O vedante da bucha (12) é colocado entre a bucha (6) e a chapa da bucha (5) . O canal de gás (14) encontra-se contido na chapa da bucha (5), a bucha (6) e a válvula de ar tubular (9) . A estanquicidade do canal do gás é garantida pelo vedante da bucha (12) e o vedante do tubular (13). A válvula tubular é fixa ao mecanismo em rampa (9) que se encontra fixo á chapa do mecanismo em rampa (7) . O perno (10) é montado na chapa do mecanismo em rampa (7) sendo fixo pela barra (15). A abertura do molde ocorre na linha de partição (11).

Figura lc — Representação do corte transversal de um molde, no final no final da abertura da válvula tubular (9) . A chapa da cavidade (1), chapa da bucha (5) e a chapa do mecanismo em rampa (7) constituem a estrutura do molde. Na chapa da cavidade (1) é montada a cavidade (17) e o elemento móvel (18) . A chapa da cavidade (1) e a cavidade (17) contêm no seu interior o canal de alimentação da segunda injeção (16).0 espaço para a segunda injeção (19) é delimitado pela cavidade (17) o elemento móvel (18) e a pré-forma (4) . Entre o elemento móvel (18) e a pré-forma (4) existe o espaço para a insuflação (20) que irá permitir a posterior expansão da pré-forma. A bucha (6) é montada sobre a chapa da bucha (5) . 0 vedante da bucha (12) é colocado entre a bucha (6) e a chapa da bucha (5) . O canal de gás (14) encontra-se contido na chapa da bucha (5), a bucha (6) e a válvula de ar tubular (9) . A estanquicidade do canal do gás é garantida pelo vedante da bucha (12) e o vedante do tubular (13). A válvula tubular é fixa ao mecanismo em rampa (9) que se encontra fixo á chapa do 9/13 mecanismo em rampa (7) . 0 perno (10) é montado na chapa do mecanismo em rampa (7) sendo fixo pela barra (15) . A abertura do molde ocorre na linha de partição (11).

Figura ld — Representação do corte transversal de um molde, no final da insuflação. A chapa da cavidade (1), chapa da bucha (5) e a chapa do mecanismo em rampa (7) constituem a estrutura do molde. Na chapa da cavidade (1) é montada a cavidade (17) e o elemento móvel (18) . A chapa da cavidade (1) e a cavidade (17) contêm no seu interior o canal de alimentação da segunda injeção (16).0 espaço para a segunda injeção (19) é delimitado pela cavidade (17) o elemento móvel (18) e a pré-forma insuflada (21). Entre a bucha (6) e a pré forma insuflada (21) encontra-se a camara de gás da insuflação (22) . A bucha (6) é montada sobre a chapa da bucha (5). 0 vedante da bucha (12) é colocado entre a bucha (6) e a chapa da bucha (5). 0 canal de gás (14) encontra-se contido na chapa da bucha (5), a bucha (6) e a válvula de ar tubular (9). A estanquicidade do canal do gás é garantida pelo vedante da bucha (12) e o vedante do tubular (13). A válvula tubular é fixa ao mecanismo em rampa (9) que se encontra fixo á chapa do mecanismo em rampa (7) . 0 perno (10) é montado na chapa do mecanismo em rampa (7) sendo fixo pela barra (15) . A abertura do molde ocorre na linha de partição (11).

Figura le - Representação do corte transversal de um molde, no final da segunda injeção. A chapa da cavidade (1), chapa da bucha (5) e a chapa do mecanismo em rampa (7) constituem a estrutura do molde. Na chapa da cavidade (1) é montada a cavidade (17) e o elemento móvel (18) . A chapa da cavidade (1) e a cavidade (17) contêm no seu interior o canal de alimentação da segunda injeção (16).0 espaço para o segundo 10 / 13 componente (22) é delimitado pela cavidade (17) o elemento móvel (18) e a pré-forma insuflada (21). Entre a bucha (6) e a pré forma insuflada (21) encontra-se a camara de gás da insuflação (22) . A bucha (6) é montada sobre a chapa da bucha (5). 0 vedante da bucha (12) é colocado entre a bucha (6) e a chapa da bucha (5). 0 canal de gás (14) encontra-se contido na chapa da bucha (5), a bucha (6) e a válvula de ar tubular (9) . A estanquicidade do canal do gás é garantida pelo vedante da bucha (12) e o vedante do tubular (13) . A válvula tubular é fixa ao mecanismo em rampa (9) que se encontra fixo á chapa do mecanismo em rampa (7) . 0 perno (10) é montado na chapa do mecanismo em rampa (7) sendo fixo pela barra (15) . A abertura do molde ocorre na linha de partição (11).

Figura 2 - Representação do corte longitudinal de um molde, ilustrando a sequência de abertura da válvula tubular (9) e a insuflação.

Figura 2a - Representação do corte longitudinal de um molde, no final da colocação da pré-forma nos componentes que irão permitir o espaço para a insuflação (20) e a segunda injeção (19) . A chapa da cavidade (1), chapa da bucha (5) e a chapa do mecanismo em rampa (7) constituem a estrutura do molde. Na chapa da cavidade (1) é montada a cavidade (17) e os elementos móveis (18) (24) . A chapa da cavidade (1) e a cavidade (17) contêm no seu interior o canal de alimentação da segunda injeção (16).0 espaço para a segunda inj eção (19) é delimitado pela cavidade (17) os elementos móveis (18) (24) e a pré-forma (4) . Entre os elementos móveis (18) (24) e a pré-forma (4) existe 0 espaço para a insuflação (20) que irá permitir a posterior expansão da pré-forma (4) . A bucha (6) é montada sobre a 11 / 13 chapa da bucha (5) . 0 vedante da bucha (12) é colocado entre a bucha (6) e a chapa da bucha (5) . 0 canal de gás (14) encontra-se contido na chapa da bucha (5), a bucha (6) e a válvula de ar tubular (9). A estanquicidade do canal do gás é garantida pelo vedante da bucha (12) e o vedante do tubular (13) . A válvula tubular é fixa ao mecanismo em rampa (9) que se encontra fixo á chapa do mecanismo em rampa (7) que será acionado pelo atuador (25). 0 perno (10) é montado na chapa do mecanismo em rampa (7) sendo fixo pela barra (15) . A abertura do molde ocorre na linha de partição (11).

Figura 2b - Representação do corte longitudinal de um molde, no final da insuflação. A chapa da cavidade (1), chapa da bucha (5) e a chapa do mecanismo em rampa (7) constituem a estrutura do molde. Na chapa da cavidade (1) é montada a cavidade (17) e o elemento móvel (18). A chapa da cavidade (1) e a cavidade (17) contêm no seu interior o canal de alimentação da segunda injeção (16).0 espaço para a segunda injeção (19) é delimitado pela cavidade (17) os elementos móveis (18) (24) e a pré-forma insuflada (21) .

Entre a bucha (6) e a pré forma insuflada (21) encontra-se a camara de gás da insuflação (22) . A bucha (6) é montada sobre a chapa da bucha (5) . 0 vedante da bucha (12) é colocado entre a bucha (6) e a chapa da bucha (5) . 0 canal de gás (14) encontra-se contido na chapa da bucha (5), a bucha (6) e a válvula de ar tubular (9) . A estanquicidade do canal do gás é garantida pelo vedante da bucha (12) e o vedante do tubular (13). A válvula tubular é fixa ao mecanismo em rampa (9) que se encontra fixo á chapa do mecanismo em rampa (7) que será acionado pelo atuador (25). 0 perno (10) é montado na chapa do mecanismo em rampa (7) 12 / 13 sendo fixo pela barra (15) . A abertura do molde ocorre na linha de partição (11).

Leiria, 30 de janeiro de 2014 13 / 13

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Processo de moldação por injeção sobreposta e insuflação constituído pelas seguintes etapas: a. injeção da pré-forma (4) a partir de uma unidade auxiliar de injeção adjacente ao molde e deslocação do material processado na unidade auxiliar de injeção para o molde através do canal de alimentação da primeira injeção (2) contido na chapa da cavidade (1) e na cavidade (3) ; arrefecimento do material injetado e abertura do molde a partir da linha de partição (11) r c. alinhamento da pré-forma (4), sobre a cavidade da segunda injeção (17) e os elementos móveis (18 e 24) ; d. fecho do molde na cavidade da segunda injeção (17) e acionamento do sistema mecânico em rampa (8) a partir do atuador (25) ; e. movimentação ascendente da válvula tubular (9), abertura do canal de gás (14) e contacto entre o canal de gás (14) e a pré forma (4); f. injeção de gás proveniente de um sistema de injeção no canal de gás (14) e controlo da pressão do gás; caracterizado por incluir de seguida as etapas de: g. insuflação da pré-forma (4) e injeção, em simultâneo, do segundo componente (23), através de uma unidade de injeção e deslocação do material processado na unidade de injeção para o espaço da segunda injeção (19) através do canal de alimentação da segunda injeção (16) e posterior transformação da pré-forma(4) na pré-forma insuflada (21); 1/3 h. arrefecimento da pré-forma insuflada (21), junto às superfícies dos elementos móveis (18 e 24), no qual a pressão de insuflação é mantida; i. descompressão do gás existente da câmara de gás pressurizado (22) para o exterior do molde, por ação de uma válvula de ar; j . arrefecimento do segundo componente a partir de circuitos de refrigeração instalados no molde e solidificação do material injetado para formar o segundo componente (23); k. abertura do molde pela linha de partição (11) e extração da peça da bucha (6); e a unidade de injeção do segundo componente (23) ser a mesma da unidade de injeção da pré-forma, quando o material utilizado na injeção da pré-forma (4) é igual ao utilizado na injeção do segundo componente.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a unidade de injeção do segundo componente (23) ser a mesma da unidade de injeção da pré-forma, quando o material utilizado na injeção da pré-forma (4) é igual ao utilizado na injeção do segundo componente.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser realizado o aquecimento da pré-forma (4) para a insuflação após o arrefecimento do material injetado da primeira injeção.
4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o alinhamento da pré-forma (4) ser realizado por rotação do molde, ou por rotação do 2/3 prato móvel da máquina de injeção, ou por translação das buchas ou por transferência para um segundo molde, é alinhada com a cavidade da segunda injeção (17) e com os elementos móveis (18 e 24).
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a injeção do segundo componente (23) poder ser realizada anteriormente ou posteriormente à insuflação.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por serem necessárias tantas unidades de injeção quanto o número de matérias-primas utilizadas, quando o material utilizado na injeção da pré-forma (4) é diferente ao utilizado na injeção do segundo componente.
7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a extração da peça da bucha (6) poder ser efetuada à custa de gás injetado no canal de gás (14), por componentes mecânicos instalados no molde ou por ação de um robô exterior ao molde. Leiria, 30 de janeiro de 2014 3/3