ES2830389T3 - Procedimiento y dispositivo para la producción de un contorno de cuello optimizado en preformas - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la producción de preformas (2) con geometría de cuello mejorada por debajo de la zona de rosca o del anillo de transporte (3) para el siguiente proceso de soplado simplificado, presentando la preforma (2) terminada de producir de al menos un material termoplástico un grosor de pared esencialmente más delgado en la zona de cuello por debajo de la rosca que en la propia rosca, y estando prevista la preforma (2) para la transformación en recipientes conformados por soplado, estando esta preforma (2) moldeada por inyección, pero a pesar de zonas de pared delgada la presión posterior por medio de al menos dos canales (14), que presentan un grosor de pared aumentado, se puede conservar, generándose al menos dos canales (14) en la circunferencia de la zona de preforma descrita, caracterizado por que para poder producir con la técnica de moldeo por inyección convencional, no obstante, una preforma, la herramienta de moldeo (17) se diseña de tal modo que a través de la pared delgada (9) por debajo del cuello de preforma (15) se prevén dos o tres canales (14) de ancho suficiente, que garantizan la conservación de la presión posterior en la zona de cuello (15).

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo para la producción de un contorno de cuello optimizado en preformas

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la producción de preformas para la conformación de una geometría de cuello ventajosa para el proceso de soplado posterior.

Las preformas son piezas brutas moldeadas por inyección de al menos un material termoplástico, que se usan en máquinas de soplado para la producción de recipientes de plástico soplados por estiramiento.

Para la producción habitual descrita de acuerdo con esta invención de preformas se plastifica material bruto de plástico y a continuación se comprime con alta presión en una herramienta de moldeo de una o varias cavidades.

Se originan preformas de acuerdo con la Figura 1, que se componen geométricamente esencialmente de una zona de cuello y de vástago y un tapón de base, así como están huecas en el interior mediante el uso de un núcleo en la herramienta de moldeo. La zona de cuello está conformada de tal modo que puede estar diseñada de manera que se puede volver a cerrar, por ejemplo, con un tapón roscado. La zona de cuello no puede experimentar por encima del anillo de transporte durante el proceso de soplado ningún cambio más, dado que de lo contrario existe el riesgo de que el sistema de cierre perdiera sus capacidades complejas, tal como por ejemplo la estanqueidad.

La zona por debajo del anillo de transporte, la zona de vástago adyacente y el tapón de base se soplan, en cambio, a temperaturas aumentadas hasta dar cuerpos huecos, por lo que el plástico se estira y se solidifica a este respecto considerablemente. Por tanto, las zonas de preforma que se van a deformar son responsables geométricamente, en interacción con la geometría del núcleo, de la calidad de la botella que se ajusta más adelante.

Cabe señalar que el perfil de temperatura entre el cuello y el vástago, para un resultado óptimo, tendría que realizar un salto de temperatura brusco de aproximadamente 50 - 80 °C, lo que hoy en día, no obstante, es difícil de realizar. Esto conduce en la mayoría de los casos a que, mediante una transición de temperatura gradual, el material debajo del anillo de transporte durante el proceso de soplado por estiramiento no se extrae de manera óptima hacia el cuerpo de botella, lo que conduce a un consumo de material innecesario.

Habitualmente, la herramienta de moldeo representa la mayor inversión en un sistema de producción. Por ello, se da gran importancia a que se opere de manera eficiente. Así, la preforma, cuya piel exterior está en contacto directo con el acero de moldeo enfriado de manera intensiva, y como consecuencia se solidifica allí rápidamente, se desmolda sin daños y sin deformación mecánica para que la herramienta de moldeo esté lista sin pérdidas de tiempo para el siguiente ciclo de producción.

En los ciclos de producción rápidos habituales permanece un calor residual considerable en el interior de la pared de preforma, que conduce a un recalentamiento, por lo que la preforma se puede volver a reblandecer y cristalizar, lo que la deja inutilizable.

Por tanto, es esencial seguir enfriando intensamente la preforma después del desmoldeo en piezas de moldeo más sencillas, las denominadas camisas de enfriamiento, durante varios ciclos de producción.

La preforma, como se representa en la Figura 1, se corresponde con la del estado de la técnica actual, en la que es inevitable que los espesores de pared de la preforma presenten especialmente en la zona del tapón de base y del vástago grosores de pared similares. Si el material se congela prematuramente debido a grosores de pared más delgados en la zona de alimentación o en la zona de cuello, no se puede evitar el encogimiento en la fase de enfriamiento mediante una presión posterior de la masa fundida, lo que afecta a toda la preforma incluida la zona del cuello, lo que en consecuencia conduce a puntos de hundimiento indeseados en zonas críticas de la preforma, especialmente en la zona de cuello.

La geometría de la preforma, como se muestra en la Figura 2 y cuyas ventajas se explican a continuación, por tanto no se pueden producir, o solo considerando medidas correspondientes que conservan la presión posterior requerida, en el procedimiento de moldeo por inyección conocido, dado que para esta invención se desea un grosor de pared esencialmente más delgado en la zona del cuello por debajo del anillo de transporte que en la zona de rosca posterior y, por tanto, mediante una congelación prematura de esta zona delgada ya no se pueden evitar puntos de hundimiento.

Estado de la técnica adicional: Los documentos US2004166265A1, US2014199520A1 y EP0199576A2 se corresponden en principio con los preámbulos de las reivindicaciones independientes.

El objetivo central de la presente invención en este caso es describir un procedimiento y un dispositivo con los que se puedan producir preformas con contornos esencialmente más favorables por debajo del anillo de transporte. La ventaja reside en que los calentadores infrarrojos de las máquinas de soplado posteriores pueden introducir a través de esta superficie ahora aumentada con un grosor de pared reducido al mismo tiempo energía térmica eficiente para llevar el plástico rápidamente a una temperatura apta para el estiramiento. De este modo, durante el calentamiento de la preforma se puede tener más en cuenta el propio cuello, que no se puede calentar - el salto de temperatura de zona de cuello fría a cuerpo de preforma caliente debería ser lo más abrupto posible. De este modo, durante la operación de soplado por estiramiento, el material se puede extraer directamente por debajo del anillo de transporte de manera óptima en beneficio del cuerpo de botella, lo que posibilita ahorros en materiales brutos.

Para la producción de preformas de este tipo se proponen en este caso en total tres soluciones, que se aplican o bien ya en la herramienta de moldeo o bien más tarde en el enfriamiento posterior. De las tres soluciones, solo la primera solución pertenece a la presente invención. La presente invención se define mediante las reivindicaciones independientes.

Por tanto, en la primera aproximación en la zona de la herramienta de moldeo es por ejemplo posible diseñar la conformación de la preforma de tal modo que la mayor parte en la transición del cuello sea realmente de pared delgada, aunque se creen al menos dos o más canales que no se congelan prematuramente y con ello conservan la presión posterior con respecto al cuello. Estos canales se muestran en la pieza moldeada terminada como almas, que no influyen negativamente en la operación de soplado posterior -siempre y cuando se distribuyan lo más simétricamente posible en la circunferencia.

Una segunda aproximación alternativa es implementar al menos dos deslizadores en la herramienta, que en caso de ser posible realizan al final de la fase de presión posterior el contorno delgado debajo del anillo de transporte aún en la herramienta de moldeo por inyección. Mediante un momento bien elegido, el proceso de desplazamiento incluso favorecería la presión posterior. También en esta solución se originan almas, debido a los puntos de separación de los deslizadores, su número está directamente relacionado con el número de deslizadores usados. No obstante, estas almas se pueden diseñar esencialmente más delgadas que las almas que son necesarias para la solución de moldeo por inyección pura, dado que la congelación de la masa fundida en las almas entonces ya no desempeña un papel.

Una tercera aproximación de formar la preforma de acuerdo con esta divulgación debajo de la zona de cuello de manera delgada se puede realizar en el enfriamiento posterior y basándose en el hecho del calor residual, lo que conduce al reblandecimiento de la preforma. En esta solución dentro del enfriamiento posterior, donde las preformas extraídas de la herramienta básicamente se ablandan sin continuar el enfriamiento, es decir, se ajustan a un determinado nivel de temperatura y así se vuelven más fácilmente deformables de nuevo, se puede introducir el contorno deseado mediante un estampado. Mientras que, como se describe en el estado de la técnica, el vástago de preforma y el tapón de preforma se enfrían mediante enfriamiento de contacto en la camisa de enfriamiento, permanece ahora la zona entre vástago de preforma y anillo de transporte mediante una modificación de la función de la camisa de enfriamiento excluida del contacto de enfriamiento, por lo que se puede ajustar en este punto una temperatura de aproximadamente 90 - 130 °C mediante recalentamiento y esta vuelve a ser, con ello, deformable.

A diferencia del estado de la técnica, en el que la preforma se enfría en principio de manera intensiva para obtener una preforma en general lo más solidificada posible, la idea básica de esta parte de la invención reside en que mediante la función modificada de la camisa de enfriamiento, que excluye el contacto directo con la zona de preforma por debajo del anillo de transporte, ahí se elimina un enfriamiento intensivo y con ello permite un recalentamiento. La zona de preforma por debajo del anillo de transporte tiene después de un tiempo de acondicionamiento de pocos segundos un nivel de temperatura en el que se puede deformar de la manera más fácil.

Para la deformación de la zona de preforma por debajo del anillo de transporte se usan elementos de estampado especiales, que forman el nuevo contorno de manera dirigida y reproducible.

Los elementos de estampado producidos a partir de material sólido, por ejemplo a partir de acero para herramientas, están dispuestos de tal modo que pueden aplicar mediante un simple movimiento axial altas fuerzas de estampado. Por estampado se entiende que el material plástico se deforma al tirar, presionar y empujar de tal modo que los elementos de estampado lo predefinen con precisión. Una posibilidad adicional de influir en la operación de estampado en la zona de preforma en cuestión por lo que respecta a la precisión es la posibilidad de atemperar activamente los cuerpos de estampado.

En principio, la operación de estampado se debe entender de tal modo que los elementos de estampado presionan el plástico blanco sobre un cilindro duro, que excluye la deformación interior de la preforma. El plástico se desvía, por tanto, hacia arriba y abajo, por lo que la preforma se puede alargar con una reproducibilidad insignificante cuando las zonas por encima y por debajo del punto de estampado se pueden mover libremente de manera axial. También este procedimiento presenta en dependencia directa del número de partes de estampado almas ligeras, dado que estas poseen separaciones geométricas en el contorno que se reproducen en el cuello de preforma. En principio, el procedimiento de estampado no influye en el tiempo del ciclo de producción, dado que el tiempo del moldeo por inyección en la herramienta de moldeo dura más tiempo que la propia operación de estampado.

La presente divulgación se explica en más detalle a continuación y con referencia a los dibujos adjuntos. Los dibujos muestran en

la Figura 1 preforma en el corte transversal en la manera en que se produce habitualmente según el estado de la técnica,

la Figura 2 preforma en el corte transversal en el que se diseñó la zona por debajo del anillo de transporte mediante diferentes procedimientos después o durante el proceso de moldeo por inyección en la herramienta de moldeo o en la estación de enfriamiento posterior y el grosor de pared ahí de este modo se puede reducir de manera aproximadamente discrecional,

la Figura 3-6 vista esquemática de la unidad de enfriamiento posterior, en la que se integraron los elementos de estampado y a partir de la cual se puede ver cómo se pueden aplicar las fuerzas de estampado. La Figura 7 representación esquemática de las trayectorias de flujo en el cuello de preforma enrollado desde el exterior y desde el lateral.

Las Figuras 8a-8b uso de insertos deslizantes para la producción de grosores de pared más delgados en la herramienta de moldeo después o durante la operación de llenado.

La Figura 9 vista superior de una disposición de producción a modo de ejemplo para preformas.

Los dibujos deben apoyar la aclaración de la operación de producción del cuello de preforma.

La Figura 1 muestra una preforma producida según el estado de la técnica. Esta puede presentar un anillo de transporte 3 para etapas de producción adicionales de la producción del contenedor - pero en el futuro también puede ser posible que se prescinda de este anillo de transporte 3, puesto que dado el caso se puede agarrar de la zona entre las almas de la preforma. A este respecto, el grosor de pared presenta en la zona por debajo del anillo de transporte 3 un grosor de pared 12 similar a en la zona de rosca 15. Las preformas de acuerdo con la Figura 2, optimizadas para el proceso de soplado, con grosores de pared 9 reducidos debajo del anillo de transporte 3 se pueden realizar debido al riesgo de congelación de la masa fundida solo con limitaciones por la técnica de inyección, dado que ya no es posible que la presión posterior, la cual contrarresta el encogimiento de la preforma durante el proceso de enfriamiento, actúe en las zonas decisivas.

En esta divulgación se muestran tres aproximaciones de solución de cómo se puede producir la preforma en la Figura 2. No obstante, cabe mencionarse a este respecto que todos los tres procedimientos generan al menos dos almas o canales 14 en la circunferencia de la zona de preforma descrita, que sin embargo no tienen repercusiones desventajosas en el resultado deseado. Para poder producir con la técnica de moldeo por inyección convencional, no obstante, una preforma mostrada en la Figura 2, la herramienta de moldeo 17 se diseña de tal modo que a través de la pared 9 delgada por debajo del cuello de preforma 15 se prevén al menos dos, mejor tres canales 14 de un ancho suficiente al igual que en la Figura 7, que garantiza el mantenimiento de la presión posterior en la zona de cuello 15.

Para diseñar los canales 14 más estrechos, no obstante, se pueden integrar también al menos dos elementos de deslizamiento 13 en la herramienta de moldeo 17, como se representa en la Figura 8a y la Figura 8b, que se usan entonces en el momento óptimo en el proceso de moldeo por inyección. Estos presionan el plástico todavía blando en el molde en zonas menos críticas para el proceso de soplado y apoyan, a este respecto, dado el caso, la fase de presión posterior.

Los canales más estrechos se pueden conseguir, no obstante, también después del proceso de moldeo por inyección extrayéndolos después del primer enfriamiento y la apertura de la herramienta de moldeo 17 de manera habitual con un brazo de extracción 18 y esta modificación se traslada al siguiente enfriamiento posterior. El brazo de extracción 18 presenta, a este respecto, una pluralidad de camisas de enfriamiento 8, en las que la preforma de acuerdo con la Figura 1 se introduce hasta la zona de cuello 15.

Tanto las máquinas de moldeo por inyección con herramienta de moldeo 17 como el brazo de extracción 18 se conocen suficientemente por el estado de la técnica.

En las Figuras 3 a 6 se representa una camisa de enfriamiento 8 de este tipo. La preforma de acuerdo con la Figura 1 producida en primer lugar presenta una forma convencional con un grosor de pared relativamente grueso en la zona por debajo del anillo de transporte 3 y está alojada en su zona de cuerpo exterior en un contacto directo casi completo en una camisa de enfriamiento 8 enfriada por agua. No se tiene que hacer referencia en más detalle a este presente enfriamiento, operado con líquidos o gases, dado que se conoce por el estado de la técnica en múltiples variantes de realización.

El posicionamiento izquierdo de la preforma representado en la Figura 3 muestra que la camisa de enfriamiento 8 presenta en la zona superior elementos de estampado 5, que están montados sobre resortes 6 y están asegurados mediante tornillos. La preforma 1 se apoya con su anillo de transporte 3 sobre los elementos de estampado 5 y de este modo todavía no ha alcanzado su ubicación final axial en la camisa de enfriamiento 8. Si la preforma no presentara ningún anillo de transporte 3, entonces se puede llevar la preforma 1 como alternativa mediante un apoyo de base 11 móvil montado con resorte en su tapón de base a esta posición. Los elementos de estampado 5 aún no se apoyan en esta posición con conformación en la preforma 1, por lo que esta zona se puede recalentar debido a la falta de enfriamiento de contacto. El número de camisas de enfriamiento 8 puede ser para la intensificación del enfriamiento de preforma un múltiplo del número de cavidades en la herramienta de moldeo 17. De este modo, el tiempo de residencia de la preforma 1 o preforma 2 en la fase de enfriamiento puede durar varios ciclos de moldeo por inyección.

Para proporcionar la herramienta de moldeo 17 lo más rápido posible para el siguiente ciclo de inyección, se extraen con un brazo de extracción 18 las preformas de la zona del molde. A este respecto, el brazo de extracción 18 adopta una posición para que las bocas de preforma del número de preformas 1 producido en último lugar se enfrenten a una placa de transporte, sobre la que están montados los pernos de soporte 4 y campanas de presión 7 de un número igual a las preformas, puede alinearse de manera axial. La placa de transporte puede estar montada, debido a la alta necesidad de fuerza que sigue ahora, por motivos de simplicidad, directamente en la placa de cierre móvil. No obstante, también podría ser una unidad independientemente móvil.

El perno de soporte 4 está esencialmente previsto para que durante el movimiento conjunto del agarre de extracción 18 con la placa de transporte la preforma 1 se centre y en la siguiente operación de estampado se evite en la mayor medida posible mediante los elementos de estampado 5 una deformación del diámetro interior de preforma. La propia operación de estampado se inicia con el mismo movimiento conjunto del agarre de extracción 18 y de la placa de transporte, durante el que se aplica mediante la campana de presión 7 la fuerza necesaria sobre los elementos de estampado 5. Las propias fuerzas de estampado se originan mediante el apoyo cónico de los elementos de estampado 5, que se mueven de este modo alrededor de una carrera geométricamente predeterminada en relación con el eje de preforma. El ángulo y la longitud del cono se seleccionan de manera correspondiente a la necesidad de fuerza para el estampado.

La fuerza y el momento para el propio estampado se puede determinar mediante un propio accionamiento total de la placa de transporte. No obstante, si la placa de transporte no está unida directamente con la placa de cierre móvil de la máquina de moldeo por inyección, el uso de accionamientos axiales individuales es necesario cuando el momento de estampado se debe retrasar en el tiempo.

Las preformas de acuerdo con la Figura 1 están montadas durante la extracción en el contorno interior de las camisas de enfriamiento 8 de tal modo que pueden hacer en concreto una carrera axial más, necesaria para el siguiente estampado, determinada en su longitud, aunque los elementos de estampado 5 se lo impiden, dado que se apoyan ahí los anillos de transporte 3. Si las preformas no presentan anillos de transporte 3, entonces la preforma se mantiene en esta determinada posición preferentemente con un apoyo de base 11 móvil de resorte. Esta carrera residual axial determinada se realiza por el perno de soporte 4, la campana de presión 7, la preforma 1, así como los elementos de estampado 5 contra el resorte de retorno 6 para la operación de estampado. En preformas sin anillos de soporte 3 se mueve, además, el apoyo de base 11 contra el resorte de presión 10. La carrera de estampado se lleva a cabo de manera ideal cuando el balance térmico sea óptimo para el estampado debido al recalentamiento en el punto de estampado 9.

Los elementos de estampado 5 se pueden conformar y posicionar en la zona de conformación de manera aproximadamente discrecional. Los elementos de estampado 5 pueden ser todos del mismo tamaño o adoptar distintos tamaños. También el número se puede seleccionar individualmente de un elemento tan alto como se desee. Son ideales de tres a seis elementos de estampado 5 del mismo tamaño, que pueden dejar en cada caso almas 14 axiales en el punto de estampado de la preforma 2. En el caso de distribución uniforme de estas almas 14, lo que se consigue mediante elementos de estampado 5 del mismo tamaño, el proceso de soplado posterior no experimenta desventajas.

Una vez que la operación de estampado haya terminado, el sistema se puede descargar, por lo que el resorte de retorno lleva los elementos de estampado 5 y con ello la preforma 2, la campana de presión 7 y el perno de soporte 4 de vuelta a la posición inicial. Evidentemente, el resorte de retorno 6 se puede sustituir por una función neumática, de modo que la descarga de la preforma 2 puede tener lugar en un momento posterior discrecional a través de los elementos de estampado 5. Esto es sobre todo decisivo cuando la preforma debe permanecer para el enfriamiento posterior adicional en la camisa de enfriamiento 8 con enfriamiento de contacto. En el caso de una preforma sin anillo de soporte 3 se pueden destensar los elementos de estampado 5 en cada caso, dado que la preforma en este caso no se mueve axialmente.

Claims (4)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la producción de preformas (2) con geometría de cuello mejorada por debajo de la zona de rosca o del anillo de transporte (3) para el siguiente proceso de soplado simplificado, presentando la preforma (2) terminada de producir de al menos un material termoplástico un grosor de pared esencialmente más delgado en la zona de cuello por debajo de la rosca que en la propia rosca, y estando prevista la preforma (2) para la transformación en recipientes conformados por soplado, estando esta preforma (2) moldeada por inyección, pero a pesar de zonas de pared delgada la presión posterior por medio de al menos dos canales (14), que presentan un grosor de pared aumentado, se puede conservar, generándose al menos dos canales (14) en la circunferencia de la zona de preforma descrita, caracterizado por que para poder producir con la técnica de moldeo por inyección convencional, no obstante, una preforma, la herramienta de moldeo (17) se diseña de tal modo que a través de la pared delgada (9) por debajo del cuello de preforma (15) se prevén dos o tres canales (14) de ancho suficiente, que garantizan la conservación de la presión posterior en la zona de cuello (15).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que las preformas (2) durante su producción en la zona de pared delgada por debajo del cuello presentan debido al procedimiento todas al menos dos almas o canales (14).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 y 2, caracterizado por que los canales (14) para la solución de moldeo por inyección están diseñados de tal modo que para conservar la presión posterior el plástico en el interior no se congela más rápido que el plástico en todo el cuello de preforma.

4. Dispositivo para la producción de una preforma (2) con una geometría optimizada para el proceso de soplado por debajo del cuello, presentando la preforma (2) terminada de producir en la zona por debajo de la rosca un grosor de pared claramente más delgado que en la propia rosca, plastificando un dispositivo de moldeo por inyección materias primas de plástico para introducir bajo presión esta masa plástica en las cavidades de una herramienta de moldeo cerrada, siendo responsable una herramienta de moldeo con una o varias cavidades de moldeo de la conformación terminada de estas preformas (2), la cual dispone de canales (14) especiales para garantizar la necesidad de la presión posterior en el cuello a pesar del grosor de pared reducido, generándose al menos dos canales (14) en la circunferencia de la zona de preforma descrita, caracterizado por que para poder producir con la técnica de moldeo por inyección, no obstante, una preforma, la herramienta de moldeo (17) se diseña de tal modo que a través de la pared delgada (9) por debajo del cuello de preforma (15) se prevén dos o tres canales (14) de un ancho suficiente, que garantizan la conservación de la presión posterior en la zona de cuello (15).