ES2349308T3 - Procedimiento y molde para moldear láminas estructuradas. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para moldear láminas de plástico que tienen una estructura tridimensional sobresaliente o hueca (6), comprendiendo el procedimiento: a) colocar una lámina en bruto (7) ablandada o plastificada entre las dos piezas de un molde, cuya superficie comprende una cavidad de molde para formar la lámina y una estructura negativa (2) correspondiente a la de dicha estructura tridimensional (6), b) cerrar el molde con el fin de comprimir la lámina en bruto (7) y forzar al material ablandado o plastificado a fluir hacia el interior de la estructura negativa (2), caracterizado porque c) se provee en la proximidad de la estructura negativa (2) sobre al menos una parte del molde una característica que sobresale hacia el interior de la cavidad de molde, d) dicha característica estando destinada a formar un suministro local que puede suministrar material hacia el interior de la estructura negativa (2) cuando el molde se cierra.

Description

La invención se refiere a un procedimiento y a un molde para moldear láminas estructuradas, según se define en el preámbulo de la reivindicación 1 o la reivindicación 1. Se entiende que el término “lámina estructurada” significa una pieza que esencialmente tiene dos dimensiones, y por lo tanto puede resultar de la deformación continua de una pieza plana, que presenta un espesor sustancialmente menor (por lo menos 100 veces) que su ancho y largo, pero que incluye varios apéndices que tienen una estructura tridimensional. Estos pueden ser, por ejemplo, nervaduras o sistemas de sujeción, moldeados en una pieza con la lámina. El revestimiento interior de vehículos de motor frecuentemente incluye tales láminas estructuradas, que están fabricadas de material termoplástico.
Un medio conocido de producción de tales láminas estructuradas es el moldeo de un material fundido en un molde. Ejemplos de cualquier moldeo por inyección de plásticos y la fundición de aluminio son ampliamente conocidos. En el procedimiento de moldeo por inyección de plásticos, el plástico se calienta y mezcla en un tornillo de avance y se almacena en un acumulador. Cuando éste se llena, su contenido se inyecta en un molde cerrado acondicionado a una temperatura donde el material se enfría. Cuando éste alcanza una temperatura suficientemente baja para tener una resistencia mecánica adecuada, se abre el molde y se eyecta la pieza. Sin embargo, en particular, cuando las láminas estructuradas son delgadas, la inyección de material fundido requiere altas presiones y, por lo tanto, máquinas pesadas y costosas.
También se conoce la combinación de moldeo por compresión con moldeo por inyección, tal como, por ejemplo, se describe en el documento EP 1 153 725. En un procedimiento de este tipo, la pieza bidimensional se moldea mediante moldeo por compresión, mientras que las piezas tridimensionales se moldean por inyección. Sin embargo, una máquina de moldeo por inyección y un molde capaz de resistir altas presiones siguen siendo
necesarios, aumentando de este modo el coste del procedimiento.
El objeto de la invención es proporcionar un procedimiento simplificado para la producción de láminas estructuradas de bajo coste.
Por consiguiente, la invención se refiere a un procedimiento para moldear láminas según el preámbulo de la reivindicación 1 y que comprende además las características de la parte caracterizadora de la reivindicación 1.
Se entiende que la expresión “estructura tridimensional sobresaliente” significa cualquier apéndice o accesorio, fabricado del mismo material que la lámina, que se desea que sea integrado con esta lámina. Normalmente, se trata de nervaduras de refuerzo, o por ejemplo, sistemas de sujeción. También pueden ser sobreespesores destinados a reducir la presión de moldeo. Una estructura hueca es un hueco realizado en la lámina durante el moldeo, permitiendo introducir cualquier accesorio útil posteriormente en ella.
Se ha observado que la presencia de tales características, que constituyen pequeños “depósitos”, limita la longitud de las trayectorias que el material debe seguir durante el moldeo, y por lo tanto reduce la presión de moldeo. Esto da como resultado una menor fuerza de cierre del molde, y por lo tanto, máquinas más ligeras y menos costosas. Además, cuando la estructura tridimensional es sobresaliente, se obtiene un mejor llenado del negativo. Cuando la estructura es hueca, se evitan sobreespesores no controlados o desperfectos de superficie (“depresiones superficiales”).
En una primera versión preferida del procedimiento según la invención, la estructura tridimensional es sobresaliente y la característica del molde es una protuberancia destinada a reducir localmente el espacio previsto entre las dos piezas del molde cuando éste está cerrado, con el fin de forzar al material a penetrar en el negativo y formar la estructura tridimensional. Por lo tanto, la lámina estructurada será ligeramente más delgada alrededor de la estructura. El espesor y el área de la protuberancia dependen del volumen de la estructura tridimensional, teniendo que ser su producto próximo a y si es
posible ligeramente mayor que este volumen (correspondiendo, por tanto, el volumen del depósito al volumen del material necesario para formar la estructura). Ventajosamente, el espesor es superior al 1%, preferiblemente el 5% y más preferiblemente el 10% del espesor de la lámina. Se recomienda que esta reducción permanezca inferior al 50%, preferiblemente el 30% y más preferiblemente el 20% del espesor de la lámina. Para una lámina con un espesor de 2 mm, el espesor de la protuberancia estará idealmente entre 0,2 y 0,4 mm, dando localmente un espesor de lámina de entre 1,6 y 1,8 mm. El procedimiento según la invención es adecuado para el moldeo de láminas que tienen espesores que varían ampliamente, por ejemplo, entre 0,5 y 10 mm. Sin embargo, el procedimiento es particularmente ventajoso para el moldeo de láminas finas, que tienen un espesor de menos de 5 mm, preferiblemente menos de 4 mm. Es especialmente adecuado para láminas que tienen un espesor total de entre 2 y 3 mm. Los negativos están dotados, de manera conocida, de sistemas de ventilación de aire.
En una segunda versión preferida del procedimiento según la invención, la estructura tridimensional es sobresaliente y la superficie del molde presenta una protuberancia que puede retraerse cuando se cierra el molde, incrementando localmente la protuberancia el área de la lámina en bruto, proporcionando de este modo material para producir la estructura sobresaliente. Esta protuberancia retráctil, por ejemplo, puede montarse sobre un resorte. Cuando el molde está abierto, la protuberancia levanta la lámina en bruto, cerca al negativo. Esto da como resultado un área en exceso de lámina en bruto, correspondiente a los flancos de la región levantada. Cuando el molde se cierra, el resorte se comprime y la protuberancia se retrae hacia el interior del molde. La cantidad en exceso de lámina en bruto sirve para llenar el negativo, sin necesidad de flujo de material por una distancia larga, habiéndose colocado la protuberancia retráctil en la proximidad del negativo. La altura de la protuberancia se determina de manera que proporcione, aproximadamente y con un ligero exceso, la cantidad de material necesario para formar la estructura tridimensional.
El procedimiento según la invención puede aplicarse a cualquier material que tenga suficiente fluidez para permitir el moldeo y la formación de estructuras tridimensionales mediante flujo a presión. Si es necesario, esta fluidez puede obtenerse por calentamiento del material.
En un método ventajoso de implementación del procedimiento, la lámina en bruto está fabricada de un plástico fluido. El procedimiento según la invención es particularmente ventajoso cuando el plástico incluye fibras puesto que, en este caso, el material encuentra dificultades para fluir sobre las estructuras tridimensionales en los procedimientos conocidos. Éstas pueden ser fibras de vidrio o fibras de cualquier material inorgánico, aunque también fibras orgánicas tales como algodón o fibras de madera. El plástico puede ser uno termoestable o uno termoplástico. Preferiblemente, es un termoplástico, por ejemplo, una poliolefina como el polipropileno. La elección precisa del material dependerá de la fluidez necesaria para formar las estructuras tridimensionales correctamente y también, por ejemplo, del recubrimiento final de la lámina, con el fin de unirse adecuadamente a las mismas. En este caso, la fluidez necesaria puede obtenerse fácilmente calentando el material hasta por encima de su temperatura de ablandamiento. En este método de implementación, el molde se enfría hasta una temperatura por debajo de esta temperatura de ablandamiento, para desmoldear una pieza que tenga buenas propiedades mecánicas. Se recomienda emplear cualquier medio para evitar el enfriamiento no homogéneo y prematuro de la lámina en bruto antes de cerrar el molde, por ejemplo, por medio de la radiación
o la circulación de aire caliente.
El procedimiento según la invención puede utilizarse para moldear láminas estructuradas que tienen estructuras tridimensionales en ambas caras. Sin embargo, en una versión particularmente ventajosa, la lámina presenta una estructura tridimensional sólo en una de sus caras. En esta versión, cuando la lámina en bruto está fabricada de un plástico fluido, es ventajoso cubrir la cara destinada a permanecer lisa con una capa de fibras para mejorar su integridad mecánica, y por lo
tanto para hacer su manipulación más sencilla y para reducir el riesgo de que el plástico se pegue a los equipos. Por otra parte, en esta versión, el procedimiento según la invención hace que sea posible obtener una cara lisa, libre de defectos de superficie. Esto es especialmente ventajoso cuando las estructuras tridimensionales son profundas, puesto que en este caso los procedimientos conocidos no permiten obtener una cara opuesta de lámina lisa, libre de rechupados. Esta ventaja del procedimiento según la invención es aún más pronunciada cuando el material es un polímero cristalino, cuya contracción al cristalizarse causa, de manera conocida, rechupados en la cara inversa de las nervaduras grandes o sobreespesores. En esta versión, el excelente acabado de la superficie de la cara que no tiene una estructura tridimensional permite recubrirla con una capa delgada flexible, que se adapta al acabado de la superficie de la lámina, teniendo el recubrimiento, por ejemplo, fines estéticos. El recubrimiento puede ser, por ejemplo, de tejidos, láminas de plástico, tales como PVC flexible o cuero. Este recubrimiento puede producirse ventajosamente durante el moldeado de la lámina.
Por consiguiente, en un método de implementación de esta versión, antes de cerrar el molde, se superpone un recubrimiento flexible sobre esa cara de la lámina en bruto destinada a permanecer lisa.
En este método de implementación, es ventajoso colocar una capa de fibras entre la lámina en bruto y el recubrimiento, para evitar cualquier deformación del acabado de la superficie del recubrimiento durante el moldeo. Se recomienda que la capa de fibras sea un tejido fibroso formado a partir de fibras de algodón o fibras de vidrio.
En el procedimiento según la invención, se utiliza un molde que tiene una característica de superficie interna particular, proporcionando una función de depósito de material alrededor de los negativos de las estructuras tridimensionales.
Por consiguiente, la invención también se refiere a un molde para moldear láminas que presentan, localmente, una estructura sobresaliente o hueca tridimensional, que comprende
un negativo de dicha estructura tridimensional, presentando al menos una parte de la superficie del molde que rodea dicho negativo una característica destinada a formar un depósito local
que puede
suministrar o recibir material de la estructura
tridimensional
dependiendo de si es sobresali ente o hueca,
respectivamente.
De acuerdo a una versión recomendada del molde según la invención, la estructura tridimensional es sobresaliente y la característica del molde es una protuberancia destinada a reducir localmente el espacio que queda entre las dos piezas del molde cuando está cerrado, con el fin de forzar al material a penetrar en el negativo y formar la estructura tridimensional.
También es ventajoso en el molde según la invención que la estructura tridimensional sea sobresaliente y la superficie del molde presente una protuberancia que pueda retraerse cuando se cierra el molde, aumentando localmente la protuberancia el área de la lámina en bruto, proporcionando de ese modo material para producir la estructura sobresaliente.
Aspectos particulares de la invención se desprenderán de la siguiente descripción de las figuras adjuntas.
Las figuras 1 a 4 son diagramas que ilustran diversos aspectos del procedimiento y el molde según la invención.
La Figura 5 muestra, en 5a, un procedimiento de moldeo conocido y en 5b una versión preferida del procedimiento y del molde según la invención.
La Figura 1 ilustra los negativos (2) del molde y los procedimientos según la invención, y la protuberancia (1) de una versión preferida.
En las figuras 2 a 4 pueden verse un tejido de fibra de vidrio colocado entre la lámina en bruto realizada de polipropileno reforzado con fibras de madera y el recubrimiento de PVC flexible (4), la cara lisa (5) que no contiene ninguna estructura tridimensional, y las estructuras tridimensionales
(6) situadas en la otra cara.
La figura 5 muestra el recubrimiento (4), la lámina en bruto (7), la protuberancia retráctil y el negativo (2) de la estructura tridimensional. La figura 5b muestra que la
protuberancia retráctil, accionada por el resorte (8), provoca la aparición de los flancos (9) en la lámina en bruto (7), constituyendo de ese modo un suministro de material para llenar el negativo (2).
5 El siguiente ejemplo sirve para ilustrar la invención.
Ejemplo
Se tomó una lámina de polipropileno (BP, HEW, MFI 20 con las dimensiones de 2,5 x 250 x 250 mm) reforzada con un 30% de 10 fibras de madera, cubierto con un tejido de polipropileno y fibras de kenaf, con un espesor de 1,5 mm y una densidad relativa de 1,06, y se colocó sobre el molde ilustrado en la figura 1. Alrededor del negativo (2), el molde tiene una protuberancia (1) con un espesor de 0,5 mm. Un recubrimiento, 15 que consiste en PVC flexible, con una densidad de 1200 g/m2, se colocó encima del tejido de fibra de vidrio. La lámina en bruto se precalentó hasta una temperatura de 210ºC. El molde se mantuvo a una temperatura de 50ºC por medio de la circulación de un fluido de acondicionamiento. Entonces el molde se cerró,
20 ejerciendo una fuerza de 60 toneladas durante un tiempo de 30 segundos. Después de abrir el molde, se obtuvo una lámina con estructuras tridimensionales (6) ilustrada en la figura 4.

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para moldear láminas de plástico que tienen una estructura tridimensional sobresaliente o hueca (6), comprendiendo el procedimiento: a) colocar una lámina en bruto (7) ablandada o plastificada entre las dos piezas de un molde, cuya superficie comprende una cavidad de molde para formar la lámina y una estructura negativa (2) correspondiente a la de dicha estructura tridimensional (6), b) cerrar el molde con el fin de comprimir la lámina en bruto (7) y forzar al material ablandado o plastificado a fluir hacia el interior de la estructura negativa (2), caracterizado porque
    c) se provee en la proximidad de la estructura negativa
    (2) sobre al menos una parte del molde una característica que sobresale hacia el interior de la cavidad de molde,
    d) dicha característica estando destinada a formar un suministro local que puede suministrar material hacia el interior de la estructura negativa (2) cuando el molde se cierra.
  2. 2.
    Procedimiento según la reivindicación 1 anterior, en el que la estructura tridimensional (6) es sobresaliente y dicha característica del molde es una protuberancia (1) destinada a reducir localmente el espacio previsto entre las dos piezas del molde cuando está cerrado, con el fin de forzar al material a penetrar en la estructura negativa (2) y formar la estructura tridimensional (6).
  3. 3.
    Procedimiento según la reivindicación 2 anterior, en el que la estructura tridimensional (6) es sobresaliente y la superficie del molde presenta una característica móvil (10), para sobresalir o retraerse de manera deslizante en la cavidad de molde, que puede retraerse cuando el molde se cierra, dicha característica móvil (10) que sobresale hacia el interior de la cavidad de molde aumenta localmente el área de la lámina en bruto (7) por la aparición de flancos
    (9), proporcionando de este modo material hacia el interior de la estructura negativa (2) para producir la estructura sobresaliente (6 ) cuando el molde se cierra.
  4. 4.
    Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 anteriores, en el que la lámina en bruto (7) está fabricada de un plástico fluido.
  5. 5.
    Procedimiento según la reivindicación 4 anterior, en el que el plástico fluido es un termoplástico que se ha precalentado hasta por encima de su punto de ablandamiento y en el que el molde se acondiciona a una temperatura por debajo del punto de ablandamiento.
  6. 6.
    Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 anteriores, en el que la lámina presenta una estructura tridimensional (6) sólo en una de sus caras.
  7. 7.
    Procedimiento según la reivindicación 6 anterior, en el que, antes de cerrar el molde, se superpone un recubrimiento flexible sobre esa cara de la lámina en bruto
    (7) destinada a permanecer lisa.
  8. 8.
    Procedimiento según la reivindicación 7 anterior, en el que se coloca una capa de fibras entre la lámina (7) y el recubrimiento.
  9. 9.
    Procedimiento según la reivindicación 8 anterior, en el que la capa de fibras es un tejido fibroso.
  10. 10.
    Molde para moldear láminas de plástico que tienen una estructura tridimensional sobresaliente o hueca (6), en el que se coloca una lámina en bruto (7) ablandada y plastificada entre las dos piezas de dicho molde, cuya superficie comprende una cavidad de molde para formar la lámina y una estructura negativa (2) correspondiente a la de dicha estructura tridimensional (6), caracterizado porque se provee una característica que sobresale hacia el interior de la cavidad de molde en la proximidad de la estructura negativa (2) sobre al menos una parte del molde, estando destinada dicha característica a formar un suministro local que puede suministrar material hacia el interior de la estructura negativa (2) cuando el molde se cierra.
  11. 11.
    Molde según la reivindicación 10 anterior, en el que la
    estructura
    tridimensional (6) es sobresaliente y dicha
    característica del molde es una protuberancia destinada a
    reducir localmente el espacio que queda
    entre las dos
    5
    piezas del molde cuando está cerrado, con el fin de forzar
    al material
    a penetrar en la estructura negativa (2) y
    formar la estructura tridimensional (6).
  12. 12.
    Molde según una cualquiera de las reivindicaciones 10, 11
    anteriores,
    en el que la estructura tridimensional es
    10
    sobresaliente y la superficie del molde presenta una
    característica móvil (10), para sobresalir o retraerse de
    manera deslizante en la
    cavidad de molde, que puede
    retraerse cuando el molde se cierra, dicha característica
    móvil (10) que sobresale hacia el interior de la cavidad de
    15
    molde aumenta localmente el área de la lámina en bruto (7),
    proporcionando de este modo material hacia el interior de
    la
    estructura negativa (2) para producir la estructura
    sobresaliente (6 ) cuando el molde se cierra.
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