ES2297065T3 - Metodo y aparato para la produccion discontinua de empalmes para tuberias que tienen un bajo alabeo. - Google Patents
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Abstract
Método para la producción discontinua de empalmes para tubería (12) por moldeo por inyección de polímeros termoplásticos (8), insertando un núcleo (3, 4, 5) en un molde (1, 2) formando de esta manera una cavidad de moldeo (6) entre ellos, y transportando el polímero fundido (8) desde una fuente de polímero fundido a través de un sistema de rotor caliente (10, 11, 9, 7) a la cavidad de moldeo (6) caracterizado porque - el polímero fundido se transporta a través de un sistema de rotor caliente de dos piezas (10, 11, 9, 7), estando compuesta la primera pieza por un rotor caliente estacionario (10, 11) y la segunda pieza (9, 7) comprende el colector de rotor caliente (9), dicha segunda pieza (9,7) se lleva a una posición de inyección simultáneamente con la inserción del núcleo (4) en el molde, - el transporte de material fundido comprende adicionalmente distribuir el polímero fundido en un colector de rotor caliente (9) y transportar el polímero fundido (8) a numerosas puertas de inyección (7), - el número de puertas de inyección (7) es de al menos tres, - las puertas de inyección (7) se distribuirán a lo largo de la circunferencia de la sección transversal frontal del empalme para tubería (12) y cada puerta de inyección (7) comprende una boquilla de rotor caliente y - la cavidad de moldeo (6) se llena a través de al menos tres puertas de inyección (7).
Description
Método y aparato para la producción discontinua
de empalmes para tuberías que tienen un bajo alabeo.
La invención se refiere a un método y aparato
para la producción discontinua de empalmes para tuberías por moldeo
por inyección de polímeros termoplásticos.
Los empalmes para tuberías hechos de plástico
actualmente se producen usando métodos de moldeo por inyección
discontinuos. Las desventajas de estos métodos son su insuficiente
control de forma (forma oval de la aberturas) y control
dimensional, y el acabado de los empalmes que consume tiempo y
necesita mucho trabajo, es decir en la retirada de sistemas de
cierre complicados para el ajuste después del proceso de moldeo por
inyección y el reprocesado de los sistemas de cierre retirados. Para
poder satisfacer los requisitos de las normas nacionales e
internacionales, los empalmes para tubería a menudo deben ser de
materiales que tienen altos pesos moleculares. Dichos materiales,
sin embargo, presentan también un comportamiento de contracción
anisotrópica, por ejemplo poliolefinas tales como polipropileno o
polietileno. Esto complica aún más la producción de empalmes que
deben satisfacer los requisitos dimensionales que se definen en las
normas pertinentes.
Actualmente, hay los siguientes tres métodos de
producción principales
a) inyección directa desde el lado del canal de
colada hacia la periferia del empalme con uno o más puntos de
inyección usando boquillas del rotor calientes (o indirectamente
con un cono frío).
Este tipo de empalme requiere poco o ningún
trabajo de acabado (opcionalmente la retirada del cono frío) aunque
presenta una fuerte tendencia al alabeo. La forma oval del empalme
y otros problemas dimensionales pueden ser la consecuencia de dicho
método de producción. Las tolerancias dimensionales y requisitos de
redondez no se consiguen. El uso de dichos empalmes conduce a
problemas en la instalación de empalmes en una tubería usando los
métodos de unión usados habitualmente tales como soldadura, pegado,
atornillado o inserción y de esta manera conducirían a altas tasas
de rechazo.
b) Inyección indirecta usando un colector de
canal frío con uno o más puntos de inyección a lo largo del plano
de división del molde. Los puntos de inyección pueden diseñarse
como canales o túneles. Esta variante tiene menos costes de moldeo,
sin embargo, no hay una mejora adicional respecto a los problemas
descritos en el punto a).
c) Inyección indirecta mediante un colector de
canal frío (a menudo en forma de cascada) y cierre de película
periférica sobre el área transversal de la abertura del empalme.
Esta técnica da como resultado empalmes de bajo alabeo, sin
embargo, con altos costes de trabajo debido al hecho de que el
sistema de cierre tiene que cortarse del empalme y porque el
material de cierre tiene que volver a trabajarse y reciclarse.
El documento
JP-09-216256 describe un aparato
para moldeo por inyección de piezas de goma conductoras
cilíndricas. Para mantener la goma líquida suficientemente fluida,
una parte del sistema de cierre se mantiene a una temperatura de 70
- 100ºC, mientras que el propio molde se calienta a 150 - 170ºC
para promover la reticulación de la goma. La goma no es un material
termoplástico. Otra parte del sistema de cierre no se calienta en
absoluto. Dicho aparato no puede dar ninguna indicación para un
proceso y aparato para moldeo por inyección de empalmes para
tuberías que tienen un bajo alabeo a partir de un polímero
termoplástico.
El documento JP 61-110522
describe un proceso para moldeo por inyección de anillas de montaje
para lentes de instrumentos ópticos. Se proporcionan numerosos
puntos de inyección en cada uno de los lados frontales del anillo y
los puntos de inyección de cada lado frontal se desplazan uno
respecto a otros en la dirección circunferencial. Esto pretende
proporcionar al anillo con una mayor resistencia a una carga
mecánica en la dirección radial.
El documento US 5.013.513 describe un proceso y
aparato para moldeo por inyección de un recipiente voluminoso de
paredes finas y usa un sistema de rotor caliente. Con dichos cuerpos
voluminosos el denominado desplazamiento del núcleo es un problema
conocido. Para resolver o aliviar este problema el documento US
5.013.513 proporciona una colocación equilibrada exactamente de las
posiciones de inyección tanto en la periferia del fondo del
recipiente como en el propio fondo del recipiente. El molde
propuesto del documento US 5.013.513 tiene también orificios de
purga de desgasificación para permitir que el aire escape del molde
de una manera controlada.
El documento US 6.503.430 describe un sistema de
moldeo por inyección de rotor frío para moldear un artículo de
plástico hueco. El sistema de rotor consiste en una cavidad
giratoria de central dentro del núcleo de molde hueco y una cavidad
giratoria en el bloque de moldeo, llevándose la primera a una
posición de inyección simultáneamente con la inserción del núcleo en
el molde. El sistema de rotor frío permite retirar el material
solidificado del núcleo tirando de él hacia fuera. El sistema de
moldeo tiene una aplicabilidad particular a la producción de piezas
plásticas moldeadas formadas en una secuencia de etapas utilizando
plásticos que tienen al menos una característica diferente en cada
etapa.
\newpage
El objeto de la invención es proporcionar un
método y aparato para la producción discontinua de empalmes para
tuberías por moldeo por inyección de polímeros termoplásticos. El
método y aparato de acuerdo con la invención permitirá la
producción de empalmes para tuberías con un bajo alabeo cuando se
procesa un material que presenta un comportamiento de contracción
anisotrópica y que no tenga ningún coste o solo costes de acabado
mínimos debidos por ejemplo al retrabajado y reciclado del corte de
los sistemas de cierre.
El objeto anterior se consigue mediante un
método de acuerdo con la reivindicación 1.
La razón para el alabeo de los empalmes radica
en el hecho de que los polímeros de alto peso molecular presentan
una contracción anisotrópica durante su proceso de refrigeración.
La diferencia entre la contracción en las direcciones longitudinal
y transversal respecto al flujo de material puede ser de hasta el
3% o mayor. Durante la inyección del material polimérico, iniciado
en el punto de inyección, tiene lugar una orientación de las
moléculas del polímero. Estas orientaciones se congelan durante el
proceso de refrigeración y debido a las propiedades dependientes de
la dirección de la contracción del material el empalme se comba,
uno de cuyos efectos es la falta de redondez de las aberturas.
Se descubrió que la colocación de las puertas de
inyección es un factor critico a la hora de evitar/reducir el
alabeo. Colocando las puertas de inyección en la circunferencia de
la sección transversal frontal del empalme para tubería las
moléculas del material polimérico se orientan en una dirección
principal. De esta manera, la contracción anisotrópica no tiene una
influencia notable en la precisión dimensional de las aberturas del
empalme para tubería. Las tolerancias relacionadas con la redondez
de los empalmes pueden satisfacerse fácilmente.
Es muy importante que el número de puertas de
inyección sea de al menos tres. La falta de redondez es aún menor
con un mayor número de puertas de inyección.
Aunque los problemas asociados con la
contracción anisotrópica se denominan generalmente "falta de
redondez" en este documento, debe entenderse que el método y
aparato de la invención pueden aplicarse igualmente a casi
cualquier clase de forma geométrica de la sección transversal del
empalme, incluyendo aunque sin limitación redondo, cuadrado,
ovalado, hexagonal, octagonal y formas asimétricas. La falta de
redondez significa, por lo tanto, cualquier desviación inaceptable
respecto a la forma pretendida.
El polímero fundido se transporta desde una
fuente de polímero fundido, por ejemplo una extrusora a través de
un sistema de rotor caliente hacia la cavidad de moldeo. La cavidad
de moldeo se había formado previamente insertando un núcleo en un
molde, y que normalmente está compuesto por dos mitades que se
cierran antes de o simultáneamente con la inserción del núcleo.
El sistema de rotor caliente comprende un
colector de rotor caliente y numerosas boquillas del rotor
caliente, siendo cada boquilla una de las puertas de inyección.
Usando este sistema de rotor caliente en lugar
de distribuidores fríos es posible evitar el proceso de corte que
usan habitualmente los fabricantes de empalmes para tuberías,
porque con las boquillas del rotor caliente no quedan restos del
sistema de cierre sobre el empalme. Como efecto adicional, se evita
el retrabajado, reciclado y reprocesado del material residual.
Preferiblemente, la dirección de inyección se
elige para que sea paralela a un eje principal del empalme.
Es importante para el método de acuerdo con la
invención que el sistema de rotor caliente esté libre de
interrupciones, es decir, que el polímero fundido se mantenga por
encima de la temperatura de fusión a lo largo de todo el trayecto
desde la fuente de polímero a la cavidad de moldeo. De lo contrario,
no sería posible conseguir el moldeo por inyección sin. residuos
pretendido.
Los polímeros para los que se usa el método de
acuerdo con la invención, son principalmente polímeros con
comportamiento de contracción anisotrópico. Los ejemplos de dichos
polímeros son materiales poliolefínicos, especialmente homo y
copolímeros de propileno, etileno y butileno; así como cualquier
mezcla de los mismos incluyendo las mezclas precursoras.
De acuerdo con la invención, el polímero fundido
se transporta a través de un sistema de rotor caliente de dos
partes, estando la primera parte compuesta por un rotor caliente
estacionario y la segunda parte está compuesta por el colector de
rotor caliente, dicha segunda parte se lleva a una posición de
inyección esencialmente simultáneamente con la inserción del núcleo
en el molde.
Es especialmente preferible que la segunda parte
del sistema de rotor caliente de dos partes comprenda tanto el
colector de rotor caliente como las puertas de inyección.
Para los empalmes de tubería, es preferible que
el núcleo esté compuesto por al menos dos partes, que en el caso de
exactamente dos partes de núcleo, se insertan en el molde desde
direcciones opuestas. La segunda parte mencionada anteriormente del
sistema de rotor caliente está contenida dentro de una de las
partes del núcleo.
Los empalmes para tuberías a menudo tienen
ramificaciones, que se extienden desde un eje principal del empalme
a un ángulo de hasta 90º.
Para la producción de dichos empalmes es
preferible que el núcleo esté compuesto por tres o más piezas,
donde dos piezas se insertan en el molde desde direcciones opuestas
y las restantes piezas centrales se insertan en el molde a un
ángulo respecto a las primeras partes del núcleo formando de esta
manera una cavidad de moldeo para un empalme de tubería con una o
más ramificaciones.
El método de la invención incluye empalmes para
tuberías que pueden ser lineales, combados o ramificados. Los
empalmes para tubería ramificados producidos de acuerdo con la
invención pueden tener una o más ramificaciones, teniendo cada
ramificación un ángulo respecto al eje principal del empalme de
hasta 90º e incluyendo empalmes con forma de Y.
En un aspecto adicional, la invención se refiere
a un aparato para la producción discontinua de empalmes para
tubería por moldeo por inyección de, polímeros termoplásticos de
acuerdo. con la reivindicación 5. Dicho, aparato está compuesto por
un molde, un núcleo y una cavidad de moldeo entre el molde y el
núcleo, una fuente de polímero fundido y un sistema de rotor
caliente para transportar el polímero fundido desde la fuente de
polímero fundido a la cavidad de moldeo.
El objeto de la invención es conseguir mediante
un sistema de rotor caliente que contiene un colector de rotor
caliente distribuir el polímero fundido y numerosas puertas de
inyección, pudiendo el polímero fundido transportarse desde el
colector de rotor caliente a las puertas de inyección,
- el número de puertas de inyección es de al
menos tres,
- las puertas de inyección están distribuidas a
lo largo de la circunferencia de una sección transversal frontal de
la cavidad de moldeo,
- cada puerta de inyección comprende una
boquilla de rotor caliente y
- el sistema de rotor caliente es un sistema de
rotor caliente de dos piezas en el que la primera pieza es un rotor
caliente estacionario y donde la segunda pieza que comprende el
colector de rotor caliente puede moverse junto con el núcleo.
Aún es más preferible que la segunda pieza del
sistema de rotor caliente de dos piezas comprenda tanto el colector
de rotor caliente como las puertas de inyección.
Una característica importante del aparato de
acuerdo con la invención es la posibilidad de inyectar polímero
fundido desde la sección transversal frontal de la cavidad de
moldeo. Preferiblemente, las boquilla del rotor están orientadas de
tal manera que el flujo de polímero fundido a través de cada
boquilla está orientado paralelo a un eje principal del empalme en
esta área, siendo dicho eje principal una línea recta que es
perpendicular a la sección transversal frontal de la cavidad de
moldeo.
Otra característica importante del aparato de
acuerdo con la invención es el sistema de rotor caliente, que se
extiende continuamente desde la fuente de polímero fundido, por
ejemplo una extrusora, a la cavidad de moldeo.
Otra característica importante más de una
realización del aparato de acuerdo con la invención es el sistema
de rotor caliente de dos piezas, siendo la primera parte
estacionaria y la segunda parte puede moverse con el núcleo,
preferiblemente está contenida dentro del núcleo.
Generalmente, lo que se denomina en este
documento núcleo o "pieza central" incluye tanto el núcleo
real o pieza central como el impulsor del núcleo respectivo. La
pieza central y el impulsor de núcleo están conectados entre sí. De
esta manera, el impulsor de núcleo se incluye en lo que se denomina
en este documento como núcleo.
De acuerdo con una realización adicional, el
aparato comprende un núcleo que está compuesto por al menos dos
piezas, que pueden insertarse en el molde desde direcciones
opuestas, donde la segunda pieza del sistema de rotor caliente está
contenida dentro de una de las piezas centrales.
Para la producción de empalmes ramificados el
núcleo está compuesto por tres o más piezas, donde dos piezas
pueden insertarse en el molde desde direcciones opuestas y las
piezas centrales restantes pueden insertarse en el molde a un
ángulo respecto a las primeras piezas centrales, formando de esta
manera una cavidad de moldeo para un empalme de tubería con una o
más ramificaciones.
El método y aparato de la invención se ilustra
adicionalmente en los dibujos adjuntos.
La Figura 1 muestra esquemáticamente un corte de
sección de un aparato de acuerdo con la invención.
\newpage
La Figura 1 muestra un molde (1, 2), compuesto
por dos mitades de moldeo, es decir, una placa de cavidad
estacionaria (1) y una placa de cavidad móvil (2). En la Figura 1
el molde está en una posición cerrada y el número de piezas
centrales (3, 4, 5) se inserta en el molde. El molde está conformado
de manera que junto, con las piezas centrales, se establece una
cavidad de moldeo (6) entre el molde (1, 2) y el núcleo (3, 4, 5).
La cavidad de moldeo (6) tiene la forma de un empalme de tubería
ramificado 12 con una ramificación (correspondiente a la pieza
central 5) que está a un ángulo de aproximadamente 45º respecto a
las otras dos piezas centrales (3, 4).
La inyección sobre el empalme de tubería (12) se
consigue desde el lado frontal usando boquillas del rotor caliente
(7) que se incluyen dentro del impulsor del núcleo (4). Para
conseguir un comportamiento de alabeo mejorado significativamente
el número de boquillas es de al menos tres. Es posible usar
diversas boquillas del rotor caliente diferentes, por ejemplo
boquillas torpedo, boquillas abiertas, boquillas de cierre de
aguja, etc.
Esta clase de inyección directa permite una
producción sin residuos de piezas moldeadas. Se prefiere usar
boquillas de cierre de aguja giratoria calientes. Estas boquillas
se caracterizan por dejar solo marcas de cierre suaves sobre la
superficie de la pieza moldeada. Adicionalmente, es posible un
control exacto de los parámetros de proceso especialmente durante la
fase de mantenimiento de presión.
El empalme o las boquillas del rotor caliente
(7) respectivamente se suministran con polímero fundido (8) a
través de un colector de rotor caliente (9). El colector de rotor
caliente (9) y las boquillas del rotor caliente (7) se sitúan dentro
del impulsor del núcleo (4). En el caso de que las boquillas (7)
sean boquillas de cierre de aguja los accionadores necesarios son
adecuados también dentro del impulsor del núcleo (4). Las boquillas
de cierre de aguja permiten también el funcionamiento independiente
de cada boquilla, lo que es necesario para ciertas formas de molde
geométrico.
El colector de rotor caliente (9) se suministra
con polímero fundido (8) a través del rotor caliente (10), que se
construye en la placa de moldeo estacionaria (1). Cuando el molde
se abre el sistema de rotor caliente se interrumpe entre el
colector de rotor caliente (9) y el rotor caliente estacionario
(10). El rotor caliente estacionario (10) se cierra entonces
mediante una boquilla de puerta de válvula (11). Mientras el
sistema de rotor caliente está interrumpido entre el colector de
rotor caliente (9) y el rotor caliente estacionario (10), el
colector de rotor caliente puede cerrarse también por ejemplo
mediante una válvula sin retorno.
Claims (8)
1. Método para la producción discontinua de
empalmes para tubería (12) por moldeo por inyección de polímeros
termoplásticos (8), insertando un núcleo (3, 4, 5) en un molde (1,
2) formando de esta manera una cavidad de moldeo (6) entre ellos, y
transportando el polímero fundido (8) desde una fuente de polímero
fundido a través de un sistema de rotor caliente (10, 11, 9, 7) a la
cavidad de moldeo (6) caracterizado porque
- el polímero fundido se transporta a través de
un sistema de rotor caliente de dos piezas (10, 11, 9, 7), estando
compuesta la primera pieza por un rotor caliente estacionario (10,
11) y la segunda pieza (9, 7) comprende el colector de rotor
caliente (9), dicha segunda pieza (9,7) se lleva a una posición de
inyección simultáneamente con la inserción del núcleo (4) en el
molde,
- el transporte de material fundido comprende
adicionalmente distribuir el polímero fundido en un colector de
rotor caliente (9) y transportar el polímero fundido (8) a
numerosas puertas de inyección (7),
- el número de puertas de inyección (7) es de al
menos tres,
- las puertas de inyección (7) se distribuirán a
lo largo de la circunferencia de la sección transversal frontal del
empalme para tubería (12) y cada puerta de inyección (7) comprende
una boquilla de rotor caliente y
- la cavidad de moldeo (6) se llena a través de
al menos tres puertas de inyección (7).
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque la segunda pieza (9, 7) del sistema de
rotor caliente de dos piezas (10, 11, 9, 7), comprende tanto el
colector de rotor caliente (9) como las puertas de inyección
(7).
3. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 o 2 caracterizado porque el núcleo (3, 4,
5) está compuesto por al menos dos piezas (3, 4) que se insertan en
el molde (1, 2) desde direcciones opuestas, donde la segunda pieza
(7, 9) del sistema de rotor caliente (10, 11, 9, 7) está contenido
dentro de una de las piezas centrales (4).
4. Método de acuerdo con una cualquiera de las.
reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque el núcleo (3, 4,
5) está compuesto por tres o más piezas, donde dos piezas (3, 4) se
insertan en el molde (1, 2) desde direcciones opuestas y las piezas
centrales restantes (5) se insertan en el molde (1, 2) a un ángulo
respecto a las primeras piezas centrales (3, 4), formando de esta
manera una cavidad de moldeo (6) para un empalme de la tubería (12)
con una o más ramificaciones.
5. Aparato para producción discontinua de
empalmes para tubería (12) por moldeo por inyección de polímeros
termoplásticos (8) que está compuesto por un molde (1, 2), un
núcleo (3, 4, 5) y una cavidad de moldeo (6) entre ellos, una
fuente de polímero fundido y un sistema de rotor caliente (10, 11,
9, 7) para transportar polímero fundido (8) desde la fuente de
polímero fundido a la cavidad de moldeo (6) caracterizado
porque
- el sistema de rotor caliente (10, 11, 9, 7) es
un sistema de rotor caliente de dos piezas, donde la primera pieza
es un rotor caliente estacionario (10, 11) y donde la segunda pieza
(9, 7) que comprende el colector de rotor caliente (9) puede
moverse junto con el núcleo (4) y
- el sistema de rotor caliente (10, 11, 9, 7)
contiene un colector de rotor caliente (9) para distribuir polímero
fundido (8) y numerosas puertas de inyección (7), pudiendo
transportarse el polímero fundido desde el colector de rotor
caliente (9) a las puertas de inyección (7),
- el número de puertas de inyección (7) es de al
menos tres,
- las puertas de inyección (7) están
distribuidas a través de la circunferencia de una sección
transversal frontal de la cavidad de molde (6) y
- cada puerta de inyección (7) comprende una
boquilla de rotor caliente.
6. Aparato de acuerdo con la reivindicación 5
caracterizado porque la segunda pieza (9, 7) del sistema de
rotor caliente de dos piezas (10, 11, 9, 7) comprende tanto el
colector de rotor caliente (9) como las puertas de inyección
(7).
7. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 5 o 6, caracterizado porque el núcleo (3,
4, 5) está compuesto por al menos dos piezas (3, 4) que pueden
insertarse en el molde (1, 2) desde direcciones opuestas, donde la
segunda parte (7, 9) del sistema de rotor caliente (10, 11, 9, 7)
está contenida dentro de una de las piezas centrales (4).
8. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el núcleo (3,
4, 5) está compuesto por tres o más piezas, donde dos piezas (3, 4)
pueden insertarse en el molde (1, 2) desde direcciones opuestas y
las piezas centrales restantes (5) pueden insertarse en el molde
(1, 2) a un ángulo respecto a las primeras piezas centrales (3, 4),
formando de esta manera una cavidad de moldeo (6) para un empalme
para tubería con una o más ramificaciones.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP03005700A EP1457300B1 (en) | 2003-03-13 | 2003-03-13 | Method and apparatus for the discontinuous production of pipe fittings having low warpage |
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Family Applications (1)
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| ES03005700T Expired - Lifetime ES2297065T3 (es) | 2003-03-13 | 2003-03-13 | Metodo y aparato para la produccion discontinua de empalmes para tuberias que tienen un bajo alabeo. |
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- 2003-03-13 ES ES03005700T patent/ES2297065T3/es not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
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