Ajuste del grado del brillo.

Procedimiento de moldea por inyección de materiales fundidos fluyentes,

en especial, de plástico, en unmolde (3) con una superficie (4) de moldeo, que hace contacto con el material y está provista de por lo menos unrevestimiento y con un mecanismo para temperar la superficie (4) del molde con las etapas de:

- proveer la superficie del molde de una estructura superficial para conseguir un grado 60º de brillo y/oun valor L* cromático para la pieza moldeada por inyección mediante reproducción básicamente exactade la superficie de moldeo por la superficie de la pieza moldeada por inyección,

- proveer la superficie del molde de un revestimiento térmicamente aislante,

- controlar la temperatura de la superficie del molde,

- introducir el material fundido fluyente en el molde (3),

- temperar la superficie (4) de moldeo por medio del dispositivo atemperador de modo que el materialfundido fluyente se solidifique en el molde,

- desmoldear la pieza moldeada por inyección,

eligiéndose el espesor del revestimiento de la superficie (4) de moldeo en sintonización con el coeficiente depenetración térmica del material de la capa de revestimiento de tal modo que el efecto refrigerante del materialfundido en líquido, antes de que haya penetrado en la estructura superficial, se retarde de modo que se alcance elgrado 60º de brillo y/o el valor L* cromático prefijados.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2004/012158.

Solicitante: OERLIKON TRADING AG, TRUBBACH.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: 9477 Trübbach SUIZA.

Inventor/es: MUMME,FRANK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29C33/38 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29C CONFORMACIÓN O UNIÓN DE MATERIAS PLÁSTICAS; CONFORMACIÓN DE MATERIALES EN ESTADO PLÁSTICO, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACIÓN (fabricación de preformas B29B 11/00; fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › B29C 33/00 Moldes o núcleos; Detalles o accesorios para ellos. › caracterizados por el material o el procedimiento de fabricación (B29C 33/44 tiene prioridad).
  • B29C33/56 B29C 33/00 […] › Revestimientos; Agentes de desmoldeo, de lubricación o de separación.
  • B29C45/37 B29C […] › B29C 45/00 Moldeo por inyección, es decir, forzando un volumen determinado de material de moldeo a través de una boquilla en un molde cerrado; Aparatos a este efecto (moldeo por inyección-soplado B29C 49/06). › Paredes de la cavidad del molde.
  • B29C45/73 B29C 45/00 […] › del molde.

PDF original: ES-2403707_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Ajuste del grado del brillo La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para moldear por inyección materiales fundidos fluyentes. Objeto de la invención es, además, una configuración ventajosa de los revestimientos de los dispositivos de moldeo por inyección para ajustar, con ello, el brillo de la superficie del componente moldeado por inyección resultante.

En la producción de piezas moldeadas por inyección, en especial, de piezas moldeadas por inyección de plástico, se produce, con frecuencia, un conflicto de objetivos entre las propiedades superficiales de un plástico y, con ello, de su apariencia óptica así como de sus restantes propiedades, que influyen en la aplicabilidad técnica de la pieza moldeada por inyección. Un conocido ejemplo de ello es el plástico polipropileno (PP) , que presenta una calidad superficial muy ventajosa ópticamente de la pieza moldeada por inyección fabricada, en caso de que se desee, como se requiere frecuentemente, una superficie de apariencia mate, no reflectante. Sin duda, se le ponen límites a la resistencia al arañado del propileno, que disminuyen obviamente el margen de aplicación. No obstante, es esencial en muchos casos de aplicación utilizar plásticos de una mayor resistencia al arañado. Un ejemplo de ello es, por ejemplo, el plástico de copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) , que presenta, sin embargo, presenta en eso, por el contrario, características superficiales desfavorables, lo que afecta a la precisión de la imagen en el proceso de conformación en el caso de piezas moldeadas por inyección. Si se desease conseguir también con el plástico ABS una impresión superficial, que sea mate y no muy brillante o bien ninguna estructura que presente muchos lugares brillantes, entonces debería generarse una estructura rugosa en la superficie del plástico, que distribuya difusamente la luz y no refleje igual que un espejo.

La calidad superficial de una pieza moldeada por inyección depende, al elaborar la pieza moldeada por inyección, de la presión, la temperatura del material inyectado y del periodo hasta que se solidifique una capa superficial del material. No obstante, el material puede ser, en principio, cualquiera, que presente la característica de fundirse con el calentamiento o, por lo menos, transformarse a un estado fluido, y de volver a solidificarse con el enfriamiento subsiguiente sin modificación o destrucción del material. Ese es el caso para muchos materiales, entre otros, los plásticos termoplásticos, vidrio, elastómeros y también, en una cierta medida, los plásticos duroplásticos, cuando la formación del duroplástico se lleva a cabo, en este último caso, por ejemplo, por medio de una reticulación molecular durante el calentamiento y el enfriamiento subsiguiente, durante la conformación.

El moldeado por inyección consta de las etapas de introducir el material fundido bajo presión en un útil calentado o bien enfriado y del enfriado del material hasta una solidificación tan avanzada que la pieza moldeada por inyección pueda sacarse del molde. Como magnitudes regulables, que determinan el estado superficial de la pieza moldeada por inyección, se dispone, por lo tanto, básicamente de la presión, la temperatura del material fundido al moldear por inyección y la temperatura del útil, que se regula por la intensidad de la refrigeración. De todos ellos, la presión solo puede regularse dentro de estrechos límites, ya que es necesaria una presión mínima para conseguir un llenado completo del molde así como una cierta velocidad del proceso de moldeado por inyección. La presión está limitada hacia arriba por las fuerzas máximas, que pueden actuar sobre el molde. La temperatura del material en estado líquido se predefine por las características del material. En este caso, se puede dar lugar a fenómenos de segregaciones con una temperatura demasiado reducida, en el caso de que haya una mezcla de materiales, o bien a una fluidez demasiado reducida y a una viscosidad demasiado grande, así como a la destrucción del propio material en el caso de temperaturas muy elevadas.

Según el estado actual de la técnica, es posible hasta ahora tratar las superficies del molde de modo que presenten una rugosidad, que consiga, por ejemplo, la distribución difusa de la luz mencionada arriba. Se puede conseguir esto, por ejemplo, mediante superficies erosionadas o fotograbadas. No obstante, al intentar transferir a la pieza moldeada por inyección esa estructura superficial muy fina se da lugar a diferencias de grado de brillo, ya que la estructura fina no se reproduce en determinadas zonas y se forman puntos de elevado brillo. Se basa esto, sobre todo, en los llamados “efectos de enfriamiento”, en los que se solidifica el material antes de que haya penetrado en la fina estructura superficial. Tales diferencias de brillo también pueden presentarse solo localmente, cuando se evita por diferentes condiciones de enfriamiento el moldeado de la superficie solo en determinadas zonas o se provoca una contracción más rápida de la pieza moldeada por inyección.

Para determinar las características ópticas, en especial, de un objeto de plástico, son factores decisivos el grado del brillo, el tono cromático y la claridad. En los grados de brillo, se diferencia, en general, entre altamente brillante, brillante, medio brillante/brillante satinado, medio mate/satinado, mate y mate apagado, midiéndose los distintos niveles con diferentes escuadras medidoras de un aparato medidor de brillo. Según la norma de denominaciones DIN 55 945, el brillo es una impresión de los sentidos, que se produce por la reflexión de los rayos de luz en la superficie de un revestimiento y es percibida por el ojo humano. En una superficie mate, lisa la luz incidente se difunde y refleja homogéneamente en todas las direcciones. Una superficie lisa, altamente brillante refleja, por el

contrario, la luz visible direccionalmente y sin difusión, siendo siempre iguales el ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión. Para determinar valores de medición, que sean bien comparables con la impresión visual en diferentes grados de brillo, debe variarse el ángulo de incidencia de la luz visible en las mediciones con aparatos medidores de brillo. En la zona de transición entre brillante y mate, se realiza la medición por debajo de 60º. Aunque, como ya se expuso arriba, se prefieren en muchos casos de aplicación superficies mates para, en especial, productos plásticos moldeados por inyección.

Para el valor L cromático, sirve la utilización para la medición en la práctica la mayoría de las veces el sistema (DIN 6174, CIE LAB 1976) nominado L*, A*, a*, b* y desarrollado por Judd y Hunter. En este caso, el valor L* proporciona la luminosidad, o sea, la claridad (0 a 100) y los dos canales cromáticos a* para valores de verde a rojo y b* para valores de azul a amarillo (respectivamente de -127 a 128) .

Como se ha expuesto, se puede medir con aparatos adecuados las decisivas magnitudes de grado de brillo y valor L* cromático de especialmente los objetos de plástico, con lo cual se obtienen valores, que son independientes de la impresión subjetiva del ojo humano y, por consiguiente, se pueden comparar mutuamente en una base objetiva.

De ese modo, se requiere un tratamiento ulterior relativamente caro y costoso, por ejemplo, un barnizado de determinadas piezas de plástico, cuando, debido a los diferentes requerimientos, han de elegirse los que se inclinan al comportamiento descrito arriba.

Pero el aspecto homogéneamente mate de la superficie se podría conseguir, cuando la superficie de plástico fuese una reproducción muy exacta de la superficie del útil de moldeo, hasta en la microestructura.

El modo de conseguir una reproducción más fiel de la superficie por medio de una temperatura más elevada del útil de moldeo tiene el inconveniente de que se necesita un tiempo más prolongado de refrigeración y, por consiguiente, una mayor duración del ciclo. Da lugar, además, a una mayor formación de depresiones superficiales, ya que el plástico se relaja más vigorosamente.

Además, el estado actual de la técnica es proveer las superficies de los moldes de moldeo por inyección para plásticos de revestimientos delgados de metales duros, en especial, combinaciones de nitruros metálicos o carburos metálicos. Con ello, se disminuyen las propiedades adhesivas de los plásticos, es decir, el empleo de fuerza necesario requerido para desmoldear. Estos revestimientos sirven también para disminuir el desgaste de la superficie del molde debido a su fuerza resistente marcadamente buena contra la abrasión mecánica. Aunque, para ello, es deseable suministrar estos revestimientos tan delgados como... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de moldea por inyección de materiales fundidos fluyentes, en especial, de plástico, en un molde (3) con una superficie (4) de moldeo, que hace contacto con el material y está provista de por lo menos un revestimiento y con un mecanismo para temperar la superficie (4) del molde con las etapas de:

-proveer la superficie del molde de una estructura superficial para conseguir un grado 60º de brillo y/o un valor L* cromático para la pieza moldeada por inyección mediante reproducción básicamente exacta de la superficie de moldeo por la superficie de la pieza moldeada por inyección,

- proveer la superficie del molde de un revestimiento térmicamente aislante, -controlar la temperatura de la superficie del molde, -introducir el material fundido fluyente en el molde (3) , -temperar la superficie (4) de moldeo por medio del dispositivo atemperador de modo que el material

fundido fluyente se solidifique en el molde, -desmoldear la pieza moldeada por inyección,

eligiéndose el espesor del revestimiento de la superficie (4) de moldeo en sintonización con el coeficiente de penetración térmica del material de la capa de revestimiento de tal modo que el efecto refrigerante del material fundido en líquido, antes de que haya penetrado en la estructura superficial, se retarde de modo que se alcance el grado 60º de brillo y/o el valor L* cromático prefijados.

2. Procedimiento para moldear por inyección según la reivindicación 1, caracterizado por que como revestimiento (6) se utiliza nitruro de titanio (TiN) , nitruro de carbono y titanio (TiCN) , nitruro de cromo (CrN) , carburo de volframio-carbono (WC/C) , nitruro de titanio y aluminio (TiAlN) , Al2O3, (AlCr) 2O3 o SiO2.

3. Procedimiento para moldear por inyección según la reivindicación 2, caracterizado por que el revestimiento está formado por varios revestimientos dispuestos unos encima de otros.

4. Procedimiento para moldear por inyección según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el revestimiento (6) se realiza con un espesor de 7 μm a 11 μm.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que el revestimiento se realiza con un espesor de 8 ± 1 μm.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que entre la superficie (4) de moldeo y el revestimiento (6) se ha dispuesto una capa adhesiva.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que la capa adhesiva está formada por titanio, cromo o TiN.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que como material (1) fundido fluyente se utiliza un plástico de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) .

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que se ajusta básicamente el mismo grado de brillo y/o valor cromático que en una pieza moldeada por inyección de PP, que se elaboró en un molde sin revestir.

10. Procedimiento para moldear por inyección según la reivindicación 8, caracterizado por que el espesor del revestimiento y la rugosidad de la superficie del molde se ajustan de tal modo que la superficie del ABS solidificado presente un grado 60º de brillo de alrededor de 2, 7 y/o un valor L* cromático de alrededor de 25.

11. Procedimiento para moldear por inyección según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que la superficie del molde presenta una estructura con una rugosidad, que proporciona un aspecto mate a la superficie del material (1) solidificado al reproducir la rugosidad.

12. Procedimiento para moldear por inyección según la reivindicación 11, caracterizado por que la rugosidad es de entre 3 μm y 11 μm medida como valor Ra de rugosidad media.

13. Procedimiento para moldear por inyección según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que el material se somete a presión tras su aplicación.

14. Procedimiento para moldear por inyección según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que el revestimiento posee una capacidad de penetración térmica menor que el material del molde.

15. Procedimiento para moldear por inyección materiales (1) fundidos fluyentes, en especial, plástico, con un molde (3) , que presenta una superficie (4) de moldeo, que hace contacto con el material (1) , con por lo menos un 5 revestimiento (6) de la superficie (4) de moldeo y un mecanismo para atemperar la superficie (4) de moldeo, presentando la superficie de moldeo una estructura superficial para conseguir un grado 60º de brillo y/o un valor L* cromático prefijados para la pieza moldeada por inyección, básicamente por reproducción exacta de la superficie de moldeo por la superficie de la pieza de moldeo por inyección y estando provista de un revestimiento térmicamente aislante, donde el espesor del revestimiento de la superficie (4) de moldeo se ha elegido en sintonización con los coeficientes de penetración térmica del material de la capa del revestimiento de tal modo que los efectos de enfriado del material fundido fluyente antes de que haya penetrado hasta la estructura superficial, se retarda de modo que se consiga el grado 60º de brillo y/o el valor L* cromático prefijados.


 

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