ES2352548T3

ES2352548T3 - Procedimiento para la fabricación de componentes con una capa de sellado de poliuretano (pur) compacta.

Info

Publication number: ES2352548T3
Application number: ES04717073T
Authority: ES
Inventors: Josef Renkl; Thomas Sonntag
Original assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2011-02-21
Anticipated expiration: 2024-03-04
Also published as: EP1601520B1; US20060145380A1; CA2515597A1; CN100509361C; DE10309814B3; DE502004011658D1; WO2004078464A1; ATE481231T1; EP1601520A1; CN1723119A

Abstract

Procedimiento para la fabricación de componentes con una capa de sellado de poliuretano compacto, en el que el componente es insertado en un útil de moldeo (20), en el que en el estado cerrado entre la superficie a recubrir del componente (1) y la pared interior opuesta del molde está presente un intersticio (23), en el que la cabeza de mezcla se conecta para el llenado del intersticio en el útil de moldeo (20) y los componentes del poliuretano compacto son inyectados a través de una cabeza de mezcla (13) y un canal de bebedero (24, 25) en el útil de moldeo (20) equipado con el componente (1), caracterizado porque se calcula una presión Pist, que depende de la presión de la cavidad, en la alimentación de los componentes hacia la cabeza de mezcla (13), en el canal de bebedero hacia el útil de moldeo o en el espacio de rebosadero (26), y se termina la alimentación de los componentes y se conmuta la cabeza de mezcla a un estado de recirculación cuando la presión Pist calculada ha alcanzado una presión Pab predeterminada.

Description

La invención se refiere a un procedimiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente para la fabricación de componentes con una capa de sellado de poliuretano (PUR) compacto y a un dispositivo para el mismo.

imagen1

imagen2

Un campo de aplicación preferido es la fabricación de piezas compuestas de enchapado selladas con PUR en 5 procedimientos de fundición clara.

Las piezas moldeadas decorativas en la zona interior de vehículo así como en la zona exterior, bandejas y cubetas para aplicaciones médicas así como componentes de muebles y elementos de diseño requieren un sellado resistente a la luz y resistente a los arañazos de la superficie. Se conoce pretratar de forma costosa piezas decorativas de madera, aluminio o fibras de carbono y recubrirlas hasta diez veces con laca de poliéster insaturado hasta que presentan el 10 espesor requerido de la laca. Después de cada proceso de laqueado se lleva a cabo una gelificación intermedia durante aproximadamente veinte minutos a temperatura ambiente. El tiempo de endurecimiento de la capa de laca de poliéster está, en general, entre 48 y 72 horas. Al final, debe rectificarse todavía plana la capa de laca más alta. Tal recubrimiento con una laca se puede realizar, por ejemplo, con dispositivos de pulverización, como se mencionan como estado de la técnica en el documento DE 197 53 602 A1 o con un dispositivo de pulverización mejorado de acuerdo con el objeto de 15 aplicación del propio documento DE 197 53 602 A1.

En estas técnicas de pulverización es un inconveniente que se producen residuos de lodo de laca y aparecen emisiones en el espacio interior del vehículo. Además, es un inconveniente el gasto de tiempo grande hasta la terminación de un producto laqueado.

Para la eliminación de estos inconvenientes se conoce el llamado procedimiento CCM (Clear Coat Moulding). En este 20 caso se trata de un procedimiento para el sellado de superficies con un poliuretano compacto, en el que se parte del reconocimiento de que el poliuretano alifático es resistente a la luz y se adhiere muy bien sobre madera, metal así como diferentes tejidos. Además, un poliuretano alifático está disponible tanto en realización dura como también en realización flexible. La fabricación de productos sellados con PUR se realiza en este caso en una única etapa de trabajo, insertando los productos a sellar o bien a recubrir en un útil de moldeo, cuya cavidad tiene en cuenta el espesor de la capa, 25 permaneciendo libre, después del cierre del molde, un intersticio que corresponde al espesor de la capa. Este intersticio se rellena en el procedimiento de alta presión con un poliuretano de dos componentes en una etapa de trabajo. El proceso de recubrimiento ha concluido, después de un tiempo de reacción de la capa de poliuretano, después de pocos minutos y el producto recubierto puede ser extraído fuera del útil de moldeo. En general, no es necesario un repaso de los productos en la zona del sellado de PUR o bien del recubrimiento de PUR. 30

Habitualmente en este caso está previsto siempre un volumen fijo de PUR de acuerdo con la cavidad a rellenar como peso por inyección. En este contexto, se remite a los documentos WO 99/07578 y US 5.008.062, en los que se utiliza una cantidad determinada de material reactivo para el recubrimiento o envoltura de una pieza de núcleo insertada en un molde y se introduce en este molde.

En este caso, permanece sin ser tenido en cuenta que los productos o bien componentes a recubrir, mencionado a 35 continuación en parte también como piezas de inserción, de una carga pueden presentar en sí diferentes volúmenes. Precisamente en el caso de piezas compuestas enchapadas, aparecen diferencias ya en una carga en virtud de inexactitudes de medición durante el corte de las hojas de chapa así como durante el encolado con el soporte metálico. Por lo tanto, resultan desviaciones en el volumen también porque piezas de inserción de este tipo presentan enchapados diferentes, por ejemplo cuando se emplean diferentes maderas para decoraciones de maderas en la zona 40 interior de un automóvil de acuerdo con el deseo del cliente (madera de raíces, abedul, abeto, etc.). En virtud de estas inexactitudes de medición en las piezas de inserción, se producen oscilaciones correspondientes en el volumen de la cavidad a rellenar.

Cuando ahora, como es habitual, por cada inyección se predetermina un volumen fijo de PUR, esto tiene repercusiones negativas diferentes, según que excesivamente o demasiado poco PUR en la cavidad. 45

En el caso de una cavidad demasiado pequeña, se inyecta PUR excesivo y se produce una subida no deseada de la presión en la cavidad, con la consecuencia de que tiene lugar un empuje de presión de la cavidad y una inyección excesiva. De esta manera, se consume más PUR que el propiamente necesario; además, se produce una formación de rebajas no deseada en la pieza de inserción. En el caso de una cavidad demasiado grande, ésta no se llena totalmente, es decir, que no se consigue un recubrimiento completo. Por lo tanto, la presión interior puede no ser suficientemente 50 grande, para hacer que eventuales burbujas exploten con seguridad, de manera que la capa de sellado presenta inclusiones de aire.

Se conoce a partir del documento US 6.143.214 un dispositivo de mezcla y de distribución, en el que se alimentan dos componentes reactivos a una instalación de mezcla y se mezclan íntimamente entre sí. En el extremo de la cámara se descarga la mezcla y se conduce a un molde. Para posibilitar un modo de trabajo funcional seguro, se calcula la presión 55 en la cámara de mezcla y cuando se alcanza un límite de presión predeterminado se interrumpe una alimentación adicional a la mezcla.

En el documento DE 38 03 595 se describe un procedimiento y un dispositivo para el llenado de útiles de moldeo con un material de PUR, en el que en el útil de moldeo propiamente dicho están dispuestos uno o varios registradores de presión. Si se alcanza en la herramienta una presión determinada, entonces se desconecta la alimentación de material hacia el útil de moldeo, para asegurar un grado de llenado unitario. Se conocen a partir del documento DE 3521948 registradores de presión dispuestos en el canal de bebedero para el control de la dosificación de la mezcla. 5

La invención tiene el problema de indicar un procedimiento así como un dispositivo para la fabricación de productos sellados con PUR, que conducen, independientemente de las inexactitudes de mención de las piezas de inserción siempre a un sellado con calidad constante y que evita los inconvenientes mencionados anteriormente.

La solución de este problema se realiza a través de un procedimiento con las características de la reivindicación 1 de la patente así como a través de un dispositivo con las características de la reivindicación 7 de la patente. Los desarrollos y 10 configuraciones ventajosas se encuentran en las reivindicaciones dependientes.

La alimentación de los componentes se desconecta cuando se ha alcanzado una presión de desconexión predeterminada en la alimentación de los componentes. En la cavidad se consigue siempre la misma presión interior de una inyección a otra y el volumen de inyección se ajusta a las oscilaciones de la cavidad. Por lo tanto, no sólo se pueden revestir sin problemas componentes compuestos enchapados con oscilaciones en una carga con una capa de 15 sellado de alta calidad, sino que se pueden recubrir también sin problemas de una inyección a otra piezas compuestas enchapadas, que presentan diferentes enchapados. Puesto que siempre se consigue la misma presión interior del molde, se asegura, además, que se aplasten todas las burbujas que aparecen eventualmente y, por lo tanto, se pueden evitar inclusiones de aire.

Con preferencia, se mide la presión de uno de los componentes en la cabeza de mezcla, Cuando la relación de mezcla 20 de poliol a isocianato es distinta de 1 : 1, se mide con preferencia la presión de aquel componente, que presenta la porción más elevada en la mezcla de PUR, puesto que la subida de la presión hacia el final de la inyección se desarrolla más empinada en este componente y, por lo tanto, se puede supervisar mejor. Pero también es posible medir la presión en el componente con la porción más baja en la mezcla de PUR o en ambos componentes.

En otra configuración, está previsto medir adicionalmente el tiempo después del inicio de la inyección de PUR, puesto 25 que en el caso de laqueados del útil de moldeo, la presión de desconexión no se alcanza, en general, o solamente muy tarde y, por lo tanto, se derrocharía PUR durante un tiempo innecesariamente largo. Cuando ha transcurrido un tiempo determinado, se desconecta la alimentación de los componentes también cuando no se ha alcanzado todavía la presión de desconexión. En este caso, debe verificarse dónde existe, dado el caso una fuga.

A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de un ejemplo de realización y con referencia a las 30 figuras.

La figura 1 muestra una sección transversal a través de una pieza compuesta enchapada con una capa de PUR transparente.

La figura 2 muestra una representación esquemática de una máquina de alta presión de PUR.

La figura 3 muestra una sección transversal a través de un útil de moldeo con cabeza de mezcla instalada. 35

La figura 4 muestra la curva de la presión Pist de un componente en la cabeza de mezcla sobre el tiempo (funcionamiento normal).

La figura 5 muestra la curva de la presión Pist de un componente en la cabeza de mezcla en el caso de una fuga en el útil de moldeo.

La invención se describe con la ayuda de una pieza de inserción alargada 1, que está constituida por un soporte 40 metálico 2 y una chapa de madera 3, sobre la que se aplica con el procedimiento de acuerdo con la invención una capa de PUR 4 compacta, no espumosa. Los ingredientes poliol e isocianato, tomados por sí solos, son claros y transparentes, respectivamente, En el caso de que se desee una capa de sellado en color (opaca o transparente), deben añadirse sustancias adecuadas a uno o ambos componentes. Por medio de la adición de activadores y catalizadores se ajusta el tiempo de reacción para el endurecimiento del PUR compacto de manera adecuada. 45

Como se puede deducir a partir de la figura 2, los componentes poliol e isocianato son conservados de manera conocida en sí en recipientes de trabajo 5 y 6, que presentan, respectivamente, una caspa aislante 7 y un mecanismo de agitación 8 accionado con motor. A través de los conductos de alimentación 9 y 10 así como de los equipos de dosificación 11 y 12 accionados con motor se alimentan los componentes a una cabeza de mezcla 13 y –en el estado de recirculación de la cabeza de mezcla- se retornan a través de conductos de retorno 14 y 15 al depósito de trabajo 50 respectivo. La cabeza de mezcla 13 está conectada en un útil de moldeo 20 y dispone de registradores de presión 16 y 17 para el componente poliol y el componente isocianato. Por otro lado, están previstas válvulas de seguridad 18 y 19 en los circuitos de los componentes.

En la figura 3 se muestra el útil de moldeo 20, que está constituido por una mitad inferior del molde 21 y una mitad superior del molde 22, en el estado cerrado. En la mitad inferior del molde 21 se encuentra la pieza de inserción formada por el soporte metálico 2 y la chapa de madera 3. En la mitad superior del molde 22 se forma una cavidad 23 entre el lado superior de la pieza de inserción y la pared interior del molde. Por lo tanto, en la mitad superior del molde 22 sobre el lado de la cabeza de mezcla están previstos canales de bebedero 24 y 25 y sobre el lado de la cavidad que 5 está alejado de la cabeza de mezcla está previsto un espacio de rebosadero 26, que está conectado a través de una conexión de película 27 con la cavidad 23 de acuerdo con la técnica de circulación. En la cabeza de mezcla 13 está previsto un registrador de presión 16 (para el componente poliol) o 17 (para el componente isocianato). En caso necesario, se pueden prever registradores de presión adicionales 28 en el canal de bebedero y 29 en el espacio de rebosadero. 10

El procedimiento de fundición clara de PUR de acuerdo con la invención se desarrolla de la siguiente manera (ver también la figura 4): la pieza de inserción 1 se inserta en la mitad inferior del molde 21 y la parte superior del molde 22 se deposita sobre la mitad inferior del molde 21, de manera que el útil de moldeo 20 está cerrado. Con el arranque de la instalación de PUR con los equipos de dosificación 11 y 12 se eleva la presión de los componentes Piso y Ppoly, hasta que se ha alcanzado la presión de mezcla Pstart deseada, que puede ser, por ejemplo, 150 bares. Esta presión de 15 mezcla Pstart deseada de un componente se registra como valor de referencia en el control de la máquina. Por otro lado, en el control de la máquina se deposita un valor de la presión de desconexión Pab ajustable, cuyo valor depende del componente a fabricar. Este valor puede ser, por ejemplo, 15 bares por encima del valor de referencia. Ahora se abre la cabeza de mezcla 13 y se inyecta la mezcla de PUR a través de los canales de bebedero 24 y 25 en la cavidad 23. La mezcla se mueve en la cavidad desde la zona de bebedero 24, 25 hacia el extremo opuesto y llena en este caso la 20 cavidad 23. Al comienzo del proceso de llenado no se puede registrar todavía una subida apreciable de la presión en la cavidad 23 (Pist es esencialmente constante). A medida que se eleva el grado de llenado, se eleva la presión interior en la cavidad 23 y, por lo tanto, la presión Pist de los dos componentes en la cabeza de mezcla. Cuando se ha alcanzado la presión de desconexión Pab preajustada, se desconecta la alimentación de los componentes y se conmuta la cabeza de mezcla 13 al estado de recirculación. A continuación el útil de moldeo 20 permanece cerrado durante un tiempo de 25 reacción hasta que el PUR se ha endurecido. Valores típicos están en el intervalo de algunos minutos y dependen en último término del tamaño de la pieza de inserción y del espesor de la capa de sellado. Después del endurecimiento, se abre el útil de moldeo 20 y se puede extraer la pieza compuesta enchapada sellada acabada. A continuación, se puede comenzar con el ciclo siguiente.

En lugar de o adicionalmente a la medición de la presión de los componentes se puede medir también una presión en 30 otras posiciones para calcular una presión de desconexión Pab, por ejemplo con el registrador de presión del bebedero 28 o el registrador de presión del rebosadero 29. También es posible formar un valor medio entre la presión en el bebedero y la presión en el rebosadero, que es evaluado como presión de desconexión.

Puesto que siempre al alcanza la misma presión interior en el útil de moldeo 20, se asegura que –independientemente de oscilaciones en la cavidad 23- ésta se llene siempre totalmente y se ejerza sobre la pieza de inserción 1, 35 especialmente sobre la capa de chapa 3, siempre la misma presión. De esta manera, se asegura, además, que se genera una capa de laca de alta calidad, que está especialmente libre de inclusiones de aire o de otros puntos defectuosos.

Como se puede deducir a partir de la figura 5, se predetermina adicionalmente un tiempo Tab, después de cuya expiración se desconecta la alimentación de los componentes también cuando no se ha alcanzado todavía la presión de 40 desconexión Pab predeterminada. De esta manera, se evita que en caso de fugas, cuando la presión Pist no alcanza la presión de desconexión Pab, salga demasiada mezcla de PUR innecesaria desde el útil de moldeo 20.

Lista de signos de referencia

1 Pieza de inserción

2 Soporte metálico 45

3 Chapa de manera

4 Capa de PUR

5 Depósito de trabajo de poliol

6 Depósito de trabajo de isocianato

7 Capa de aislamiento 50

8 Mecanismo de agitación

9 Conducto de alimentación para componente poliol

10 Conducto de alimentación para componente isocianato

11 Equipo de dosificación para componente poliol

12 Equipo de dosificación para componente poliol 55

13 Cabeza de mezcla

14 Conducto de retorno para componente poliol

15 Conducto de retorno para componente isocianato

16 Registrador de presión para componente poliol

17 Registrador de presión para componente isocianato 60

18 Válvula de seguridad en el circuito de poliol

19 Válvula de seguridad en el circuito de isocianato

20 Útil de moldeo

21 Mitad inferior del molde

22 Mitad superior del molde 5

23 Cavidad

24 Canal de bebedero vertical

25 Canal de bebedero horizontal

26 Espacio de rebosadero

27 Conexión de película 10

28 Registrador de presión en la zona de bebedero

29 Registrador de presión en el espacio de rebosadero

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Procedimiento para la fabricación de componentes con una capa de sellado de poliuretano compacto, en el que el componente es insertado en un útil de moldeo (20), en el que en el estado cerrado entre la superficie a recubrir del 5 componente (1) y la pared interior opuesta del molde está presente un intersticio (23), en el que la cabeza de mezcla se conecta para el llenado del intersticio en el útil de moldeo (20) y los componentes del poliuretano compacto son inyectados a través de una cabeza de mezcla (13) y un canal de bebedero (24, 25) en el útil de moldeo (20) equipado con el componente (1), caracterizado porque se calcula una presión Pist, que depende de la presión de la cavidad, en la alimentación de los componentes hacia la cabeza de mezcla (13), en el canal de bebedero hacia el útil de moldeo o en 10 el espacio de rebosadero (26), y se termina la alimentación de los componentes y se conmuta la cabeza de mezcla a un estado de recirculación cuando la presión Pist calculada ha alcanzado una presión Pab predeterminada.
2.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque durante la medición en la alimentación de los componentes se pide la presión de uno de los componentes.
3.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque en el caso de una relación de mezcla 15 distinta de 1:1, se mide la presión de aquel componente que posee la porción más alta en la mezcla de poliuretano.
4.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque durante la medición en la alimentación de los componentes, se mide la presión de los dos componentes.
5.- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se mide la presión adicionalmente tanto en el canal de bebedero (24, 25) como también en el espacio de rebosadero (26), porque se forma 20 un valor medio de estos dos valores de la presión y porque se realiza la desconexión de la alimentación de los componentes cuando se alcanza una valor medio predeterminado.
6.- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque adicionalmente se mide el tiempo t después del comienzo de la alimentación de la mezcla y porque se desconecta la alimentación de los componentes cuando ha transcurrido un tiempo Tab determinado, predeterminable. 25
7.- Dispositivo para la realización de un procedimiento mencionado en las reivindicaciones 1 a 6 para la fabricación de componentes con una capa de sellado de poliuretano compacto, que comprende una cabeza de mezcla (13) para la generación de una mezcla de poliuretano, que se puede introducir a través de un canal de bebedero (25, 25) en un útil de moldeo (20), y dos conductos de alimentación de los componentes (9, 10) hacia la cabeza de mezcla (13), en el que

- la cabeza de mezcla (13) se puede conectar en el útil de moldeo (20) para llenarlo, 30

- en uno o en los dos conductos de alimentación de los componentes (9, 10) o en el canal de bebedero o en un espacio de rebosadero (26) del útil de moldeo está previsto un registrador de presión (16, 17),

- en un control de la máquina está depositado un valor de la presión de desconexión Pab ajustable, y

- cuando se alcanza una presión de desconexión Pab preajustada, se puede desconectar la alimentación de los componentes y se puede conmutar la cabeza de mezcla al estado de recirculación. 35