ES2240210T3 - Procedimiento para obtener un producto de resina termoplastica moldeada por inyeccion que tiene un aspecto de alta calidad. - Google Patents
Procedimiento para obtener un producto de resina termoplastica moldeada por inyeccion que tiene un aspecto de alta calidad.Info
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Abstract
Un procedimiento para obtener un producto de resina termoplástica moldeada por inyección que tiene un aspecto de alta calidad, en el que durante la inyección de una resina termoplástica fundida dentro de un molde de metal, la temperatura del molde de metal se establece a un nivel de 0-100ºC por encima de la temperatura de deformación térmica de la resina termoplástica inyectada, y se calienta con un gradiente de temperatura de 5-100ºC/min, caracterizado porque el calentamiento del molde de metal se lleva a cabo mediante el uso combinado de un medio de calentamiento/enfriamiento circulado por el molde de metal y de un elemento de calentamiento eléctrico embebido dentro del molde de metal.
Description
Procedimiento para obtener un producto de resina
termoplástica moldeada por inyección que tiene un aspecto de alta
calidad.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1
para obtener un producto de resina termoplástica moldeada por
inyección que tiene un aspecto de alta calidad. Tal procedimiento se
conoce por los documentos
EP-A-0909626 y
US-A-4340551.
En la técnica se conoce ampliamente la técnica
para ajustar la temperatura del molde de metal y la temperatura de
la resina moldeada a un valor elevado durante el moldeo por
inyección de resinas termoplásticas para obtener un aspecto de alta
calidad. Sin embargo, cuando la temperatura del molde de metal y la
temperatura de moldeo termoplástico se ajustan a un valor elevado,
esto produce el inconveniente ya que el ciclo de moldeo se hace más
largo que en el caso de los procedimientos convencionales de moldeo
por inyección.
Usando el procedimiento de moldeo presentado en
la publicación de solicitud de patente japonesa no examinada número
H10-100216, solicitud previamente presentada por el
solicitante de la presente invención, se puede obtener un producto
moldeado con un aspecto de alta calidad. Sin embargo, este tiene el
inconveniente de un mayor tiempo de ciclo de moldeo que en el caso
de los procedimientos convencionales de moldeo por inyección
ampliamente usados.
El documento
EP-A-0909626 desvela un
procedimiento para moldear plásticos por inyección en el que, con el
fin de evitar los defectos de superficie durante la producción de
productos de plástico moldeados por inyección, la temperatura de
superficie del molde de metal se eleva por encima de la temperatura
de transferencia por inyección de la resina plástica cuando la
resina no es cristalina, o por encima de la temperatura del punto de
fusión si la resina es cristalina, usando una tasa de incremento de
la temperatura mayor de 120ºC/min. Esta temperatura se mantiene
durante el período de carga de la resina, seguido de un enfriamiento
a una tasa de disminución mayor de 120ºC/min después de completarse
la carga. También se contempla una tasa de incremento y disminución
de la temperatura de 60ºC/min. El control de temperatura se realiza
usando un control retroalimentado con un detector para determinar la
temperatura de la superficie del molde de metal y montado en la
proximidad de la superficie del molde de metal.
El documento
US-A-4340551 desvela que en el
moldeo por inyección, las composiciones de resina termoplástica que
contienen materiales de refuerzo y/o agente de carga, pueden
obtenerse artículos moldeados de alta calidad superiores en brillo
superficial y que no exhiben sustancialmente ningún defecto en la
superficie, mediante el uso de una medición técnica, en la que
solamente una capa superficial de la superficie de la pared interior
del molde se calienta selectivamente, por medio de calentamiento por
inducción de alta frecuencia, hasta una temperatura por encima de la
temperatura de distorsión por calor de la composición de resina
termoplástica usada, antes del moldeo por inyección y el
enfriamiento y solidificación de la resina. La tasa de incremento de
la temperatura es 80ºC/min.
El documento
JP-A-04220309 desvela un molde de
metal que comprende un medio de calentamiento/enfriamiento que
circula en el molde y un elemento de calentamiento eléctrico
embebido dentro del molde. El molde se calienta solamente mediante
el uso del calentamiento eléctrico, mientras que el medio de
calentamiento/enfriamiento se usa únicamente para enfriar el
molde.
El objeto de la presente invención es
proporcionar un procedimiento de moldeo en el que, durante un
procedimiento de moldeo para la obtención de un producto moldeado
por inyección con el aspecto de alta calidad deseada y que resuelve
los problemas relacionados con los procedimientos convencionales de
moldeo por inyección generales para resinas termoplásticas, el
tiempo de ciclo de moldeo no se prolonga excesivamente en
comparación con los procedimientos convencionales de moldeo
generales.
El problema que se ha de resolver mediante la
presente invención es el de proporcionar ventajosamente un gradiente
de temperatura de 5-100ºC/min, preferentemente
10-95ºC/min, y con particular preferencia
15-90ºC/min, para calentar un molde de metal en un
procedimiento de moldeo en el que, al inyectar la resina
termoplástica fundida dentro del molde de metal, la temperatura de
dicho molde de metal se establece a un nivel de
0-100ºC por encima de la temperatura de deformación
térmica de la resina termoplástica inyectada.
Por lo tanto, la presente invención proporciona
un procedimiento según se define en la reivindicación 1 adjunta. En
una realización de la presente invención, se puede adoptar el
procedimiento de hacer circular un medio de
calentamiento/enfriamiento por unos conductos por el interior del
molde de metal como un medio para el calentamiento y, opcionalmente,
el enfriamiento del molde de metal con el gradiente de temperatura
mencionado anteriormente. Ejemplos de tales medios de calentamiento
ventajosos incluyen líquidos calentados con una capacidad térmica
elevada, tales como el vapor sobrecalentado, agua caliente, aceite
caliente, y los ejemplos de medios de enfriamiento incluyen agua
enfriada o aceite enfriado. Un ejemplo de un dispositivo que puede
usarse para conseguir este objetivo es el dispositivo mostrado en la
figura 1, que se presenta en la publicación de solicitud de patente
japonesa no examinada número H10-100216, una
solicitud depositada anteriormente por el solicitante de la presente
invención. También se usa un elemento de calentamiento eléctrico
embebido dentro del molde de metal para conseguir un calentamiento
más rápido.
Además, con el fin de llevar a cabo el
calentamiento rápido y, opcionalmente, el enfriamiento mediante el
procedimiento de hacer circular un medio de
calentamiento/enfriamiento por los conductos del interior del molde
de metal, el volumen de flujo del medio que circula por los
conductos de calentamiento/enfriamiento debe ser preferentemente de
3 litros/min, o preferentemente de 5 litros/min o mayor, y con
particular preferencia de 7 litros/min o mayor. Además, el
calentamiento se lleva a cabo mediante el uso adicional de un
elemento de calentamiento eléctrico embebido dentro del molde de
metal. La razón para ello es que el retardo de tiempo causado por la
conmutación de las válvulas del medio de calentamiento/enfriamiento
puede compensarse por medio de un elemento de calentamiento
eléctrico en el que el tiempo de calentamiento pueda controlarse
independientemente.
A continuación, se explica la presente invención
por medio de un ejemplo de trabajo ventajoso, pero el alcance de la
presente invención no está limitado de ninguna forma por este
ejemplo.
Este ejemplo de trabajo se llevó a cabo usando la
aleación Cycoloy C6600 (nombre comercial, fabricado por Nihon G. E.
Plastics K. K.), obtenida por amasamiento en fundido de las resinas
termoplásticas y la resina ABS, siendo ésta un material denominado
de no-relleno no rellenado con materiales de
reforzamiento de fibras, etc., que posee una temperatura de
deformación térmica de 90ºC.
El producto moldeado usado en el ejemplo de
trabajo era un material fino con forma de bandeja que posee un
espesor de 1,2 mm, una altura de 204,0 mm, una anchura de 280,3 mm y
una medida de borde de 15,0 mm, mostrándose este material en la
figura 2 como el producto moldeado A. Además, el producto moldeado
B, como se muestra en la figura 3, era un material con forma de caja
que medía 1,5 mm de espesor, 80,0 mm de altura y 150,0 mm de anchura
y que poseía una altura de borde de 12,0 mm. El dispositivo usado en
el ejemplo de trabajo fue el dispositivo mencionado anteriormente
mostrado en la figura 1, presentado en la publicación de solicitud
de patente japonesa no examinada número
H10-100216.
En este dispositivo, el medio de calentamiento
procedente del regulador de temperatura 2 y el medio de enfriamiento
procedente del refrigerador 3, que se suministran hacia y se hacen
retornar desde el molde de metal 1, mostrado esquemáticamente en el
diagrama, pueden intercambiarse rápidamente por medio de una válvula
de admisión (Vin) y una válvula de retorno (Vr) montadas dentro de
la unidad de control/conmutación 4. Además, los medios de
calentamiento/enfriamiento se suministran al molde de metal desde la
abertura de suministro 5 y se hacen retornar desde la abertura de
retorno 6. Además, aunque no se muestra en la figura, un elemento de
calentamiento eléctrico puede estar embebido en el molde de metal, y
este elemento se usa de forma combinada con el fin de aumentar
adicionalmente el gradiente de temperatura durante el
calentamiento.
Para confirmar el efecto observado en el ejemplo
de trabajo, se tomó como ejemplo de referencia un procedimiento de
moldeo por inyección convencional que no implicaba
calentamiento/enfriamiento, y el moldeo se llevó a cabo después de
realizar las mejoras de la presente invención, tomando el moldeo por
calentamiento/enfriamiento previo a las mejoras como un ejemplo de
comparación. Además, el moldeo también se llevó a cabo en las mismas
condiciones de moldeo a la temperatura del molde de metal usadas
convencionalmente en el moldeo por inyección, y se realizaron
comparaciones.
La incorporación del control de gradiente de
temperatura en el ciclo de calentamiento/enfriamiento de la presente
invención hace posible llevar a cabo el moldeo ventajosamente. La
tabla 1 muestra una comparación en la que el producto moldeado A,
con un tiempo de ciclo de moldeo de 33 segundos, y un producto
moldeado B, con un tiempo de 45 segundos, se fabricaron por medio de
un procedimiento de moldeo convencional en el que no se usó el ciclo
de calentamiento/enfriamiento (ejemplo de comparación), y se realizó
un ejemplo de trabajo en el que el gradiente de temperatura se
ajustó previamente a 10-50ºC/min. Además, el tiempo
de ciclo de moldeo en el procedimiento de moldeo por
calentamiento/enfriamiento convencional en el que el gradiente de
temperatura no estaba controlado fue de al menos 3 minutos, y 3
minutos y 20 segundos, respectivamente, como se muestra en el
ejemplo de comparación.
Mientras que los tiempos en el ejemplo de
comparación, en el que el gradiente de temperatura no estaba
controlado, fueron de 3 minutos o más para ambos productos, los
tiempos respectivos en el ejemplo de comparación, en el que el
gradiente de temperatura estaba controlado como se ha especificado
anteriormente, fueron de 35 segundos y de 50 segundos, siendo ambos
tiempos de ciclo próximos a los del ejemplo de referencia. El
aspecto del producto moldeado fue comparable al conseguido en
procedimientos de moldeo convencionales que usan un ciclo de
calentamiento/enfriamiento.
| Ejemplo de referencia | Ejemplo de comparación | Ejemplo de trabajo | |
| Moldeo ordinario | Gradiente de temperatura | Gradiente de temperatura | |
| no controlado | 10-50ºC/min | ||
| Producto moldeado A | 33 segundos | 3 minutos o más | 35 segundos |
| Producto moldeado B | 45 segundos | 3 minutos y 20 segundos | 50 segundos |
Además, como se muestra en la Tabla 2, se
necesita un tiempo de ciclo de moldeo de 2-3 minutos
en el procedimiento de moldeo convencional usando el ciclo de
calentamiento/enfriamiento mencionado anteriormente, en el que el
caudal de flujo del medio que circula a través de los conductos de
enfriamiento está bien por debajo de 1 litro/min. Sin embargo, como
se muestra en el figura 2, en el procedimiento de moldeo por
calentamiento/enfriamiento de la presente invención, se redujo el
tiempo de ciclo de moldeo para el producto moldeado A a 35 segundos
en el ejemplo de trabajo en el que el caudal de flujo del medio a
través del conducto de enfriamiento era de 30 litros/min o mayor, lo
que es favorablemente comparable con el tiempo de ciclo de moldeo de
33 segundos en el procedimiento convencional de moldeo por inyección
general (ejemplo de referencia).
Aunque este valor es prácticamente el mismo que
el tiempo de ciclo de moldeo en el procedimiento habitual de moldeo
por inyección, que no usa el control de calentamiento/enfriamiento
(ejemplo de referencia), se obtuvo un producto que tenía un aspecto
de alta calidad. Además, examinando el otro producto moldeado B,
como se muestra en la figura 3, el tiempo de ciclo de moldeo en el
procedimiento de moldeo por inyección ordinario (ejemplo de
referencia) fue de 45 segundos, con un tiempo de 2 minutos y 30
segundos para el procedimiento de moldeo por
calentamiento/enfriamiento convencional, pero el moldeo de acuerdo
con la presente invención se llevó a cabo con un tiempo de ciclo de
moldeo de 50 segundos.
| Ejemplo de referencia | Ejemplo de comparación | Ejemplo de trabajo | |
| Procedimiento de | Procedimiento | Ciclo de calentamiento/ | Ciclo de calentamiento/ |
| moldeo | ordinario | enfriamiento convencional | enfriamiento de la presente |
| invención | |||
| No controlado | caudal de flujo de 500 ml/min | caudal de flujo de 30 litros/min | |
| Producto moldeado A | 33 segundos | 2 minutos y 45 segundos | 35 segundos |
| Producto moldeado B | 45 segundos | 2 minutos y 30 segundos | 50 segundos |
Por medio de la presente invención, es posible
conseguir el objetivo de un moldeo estable de productos que tienen
un excelente aspecto de alta calidad en procedimientos de moldeo por
inyección para resinas termoplásticas que usan ciclos de
calentamiento/enfriamiento convencionales, tal como el procedimiento
mostrado en la publicación de solicitud de patente japonesa no
examinada número H10-100216, sin prolongar
indebidamente el ciclo de moldeo convencional. Este efecto puede
aplicarse no solamente a la resina termoplástica usada en el ejemplo
de trabajo, sino también a otras resinas termoplásticas.
Específicamente, mediante el control del gradiente de temperatura
durante el calentamiento (incremento de temperatura) y el
enfriamiento a 10-50ºC por minuto de acuerdo con la
presente invención, como se muestra claramente en los resultados de
la Tabla 1, el ciclo de moldeo puede ser casi idéntico al de los
procedimientos de moldeo por inyección convencionales que no
implican calentamiento/enfriamiento.
La figura 1 es un diagrama de bloques que
muestra un ejemplo de la composición de una unidad equipada con una
fuente de calor, una unidad de control/conmutación, y un molde de
metal adecuado para el procedimiento de moldeo de la presente
invención.
\newpage
La figura 2 es un diagrama explicativo que
muestra la composición del producto moldeado A usado en el ejemplo
de trabajo de la presente invención.
La figura 3 es un diagrama explicativo que
muestra la composición del producto moldeado B usado en el ejemplo
de trabajo de la presente invención.
- 1.
- Molde de metal
- 2.
- Regulador de temperatura para el medio de calentamiento
- 3.
- Refrigerador para el medio de enfriamiento
- 4.
- Unidad de control/conmutación
- 5.
- Abertura de suministro del medio
- 6.
- Abertura de retorno del medio.
Claims (3)
1. Un procedimiento para obtener un producto de
resina termoplástica moldeada por inyección que tiene un aspecto de
alta calidad, en el que durante la inyección de una resina
termoplástica fundida dentro de un molde de metal, la temperatura
del molde de metal se establece a un nivel de
0-100ºC por encima de la temperatura de deformación
térmica de la resina termoplástica inyectada, y se calienta con un
gradiente de temperatura de 5-100ºC/min,
caracterizado porque el calentamiento del molde de metal se
lleva a cabo mediante el uso combinado de un medio de
calentamiento/enfriamiento circulado por el molde de metal y de un
elemento de calentamiento eléctrico embebido dentro del molde de
metal.
2. Un procedimiento para la obtención de un
producto de resina termoplástica moldeada por inyección que tiene un
aspecto de alta calidad de acuerdo con la reivindicación 1, en el
que el medio de calentamiento/enfriamiento se hace circular por unos
conductos dentro del molde de metal.
3. Un procedimiento para la obtención de un
producto de resina termoplástica moldeado por inyección que tiene un
aspecto de alta calidad de acuerdo con la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, caracterizado porque el tiempo de ciclo de
moldeo se reduce mediante el control del caudal de flujo del medio
de calentamiento/enfriamiento circulado en el molde de metal a 3
litros/min o mayor.
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