ES2336960T3 - Metodo y aparato para sujetar con vacio material de hojas de plastico calentadas. - Google Patents
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Abstract
Un método para la sujeción por vacío de material de hojas de plástico, según el cual un material de hojas (13) se calienta, sujeta y retiene a lo largo de como mínimo un borde periférico de una cara lateral, mediante un dispositivo (16) de sujeción por vacío que tiene al menos una ranura de succión (20) que se puede conectar a una fuente de vacío (17) en el que la ranura de succión (20) se abre hacia una superficie frontal, caracterizado por las etapas de: proveer medios de soporte (10, 11) de hoja que tienen una superficie (12) de apoyo de hoja; proveer un primer dispositivo (16) de sujeción de hoja accionado por vacío, que tiene una superficie frontal de casación conformada a dicha superficie (12) de apoyo de hoja de los medios de soporte (10,11) de hojas; calentar la hoja (13) de plástico a una temperatura de ablandamiento; comprendiendo: disponer una hoja (13) de plástico en un estado desplegado sobre dicha superficie (12) de apoyo; calentar la hoja (13) de plástico a una temperatura de ablandamiento mayor que la temperatura de transición vítrea (TG) del material de plástico, manteniendo la hoja (13) de plástico en el estado desplegado sobre dicha superficie (12) de apoyo; posicionar el dispositivo (16) de sujeción por vacío con la ranura de succión (20) y la superficie de casación en contacto con el material de plástico (13) calentada a dicha temperatura de ablandamiento; y: conectar dicha ranura de succión a la fuente de vacío, causando una penetración apretada del material de plástico en la ranura de succión a lo largo de dicho borde periférico.
Description
Método y aparato para sujetar con vacío material
de hojas de plástico calentadas.
Este invento se refiere a la sujeción por vacío
de material de hojas de plástico, y en particular se refiere a un
método y un aparato provisto apropiadamente para la sujeción por
vacío, para retener y/o transportar, posicionar y procesar material
de hoja de plástico a lo largo de una línea de procesamiento.
Es un hecho conocido, en el transporte de hojas
de material termoplástico en instalaciones o en sistemas de
termoformación, que existe una necesidad para agarrar hojas de
material de plástico de un determinado espesor, que sea flexible y
al mismo tiempo tenga una cierta rigidez, para retenerlas,
transportarlas y/o posicionarlas en una o más estaciones de
trabajo, por ejemplo para transferirlas desde una estación de
calentamiento hasta un molde a lo largo de una línea de
termoformación.
La captación de las hojas mediante abrazaderas
o miembros de agarre mecánicos ha demostrado ser un poco inadecuada,
al mismo tiempo que plantea ciertos inconvenientes; en la práctica,
el agarre por abrazaderas mecánicas implica la necesidad de usar
material de hoja que tenga unas dimensiones considerablemente
mayores que el molde, y por consiguiente impone un desperdicio
mayor de material, un calentamiento desigual a lo largo de los
bordes periféricos de la hoja, y un posible efecto negativo durante
la termoformación; además, el agarre mecánico restringe el uso de
las hojas a aquéllas que tengan unas formas geométricas sencillas,
por ejemplo, cuadradas o rectangulares.
El agarre con medios mecánicos hace que sea
también difícil transportar las hojas a lo largo de una línea de
procesamiento, y posicionarlas por ejemplo en correspondencia con un
molde de termoformación, en donde la hoja calentada a un estado
plástico se debe posicionar con precisión, impidiendo un contacto
prematuro con una superficie fría del molde.
En épocas anteriores, el uso de sistemas de
vacío se ha sugerido en diversas ocasiones para captar películas de
plástico destinadas a posicionarse dentro de moldes, en la
fabricación de paneles de espuma, o en otras aplicaciones.
Aunque el uso de sistemas accionados por vacío
ha demostrado ser adecuado en el caso de películas de plástico,
debido a la flexibilidad natural de la propia película, y a su
capacidad de adherirse cuando están frías a cualquier perfil bajo
la simple acción del vacío, en el caso de hojas de material de
plástico de un determinado espesor, que sean al mismo tiempo
flexibles y que tengan un cierto grado de rigidez, por ejemplo con
espesores equivalentes a -o mayores de- 150-200
micras de una clase tal que impida su capacidad de deformación
cuando estén frías, o en el caso de material de plástico
estratificado, el uso de sistemas de sujeción accionados por vacío
ha demostrado ser extremadamente crítico y un poco inadecuado debido
a la variabilidad de ciertas características físicas del material
de plástico, en particular debido a la intensa dependencia de la
viscosidad sobre las temperaturas de calentamiento.
El uso de sistemas accionados con vacío para
sujetar hojas de material de plástico se ha indicado generalmente,
por ejemplo, en los documentos
WO-A-2004/062869 y
WO-A- 2005/014262, en la termoformación de cuerpos
huecos.
Según estos documentos, se introduce una hoja de
material de plástico en un calentador, donde se precalienta a una
primera temperatura menor que la temperatura de termoformación, y
subsiguientemente se calienta a una temperatura final de trabajo
para el único fin de reducir el tiempo de la totalidad del ciclo de
trabajo. El precalentamiento inicial de los materiales de plástico
no está relacionado en manera alguna con las características y el
estado físico del material de plástico, ni tampoco se propone en
modo alguno resolver los requisitos particulares de la captación y
sujeción de las hojas.
En el ámbito de ciertas aplicaciones, es
necesario también captar y retener un material de hoja en una
condición perfectamente orientada, impidiendo que se caiga o que se
mueva cuando se está transportando a lo largo de una línea de
procesamiento, con el fin de no poner en peligro su posicionamiento
final con respecto a una estación de moldeo o a otra estación de
trabajo.
Por consiguiente, existe una necesidad de
perfeccionar los sistemas accionados con vacío actualmente en vigor
para la sujeción de hojas, o de encontrar nuevas soluciones capaces
de permitir la sujeción por vacío de hojas de plástico de un peso
y/o espesor determinados, o que tengan un grado determinado de
rigidez. Para los fines de esta memoria descriptiva, la expresión
"material de hoja de plástico" se entiende referida tanto a
hojas de plástico que comprendan un solo estrato de un material de
polímero, como a hojas estratificadas que comprendan dos o más
estratos superpuestos de materiales de plástico que tengan
características químicas o físicas, y espesores idénticas o
diferentes.
El principal objeto de este invento es proveer
un método y un aparato para sujetar con vacío material de hojas de
plástico, capaces de obviar las limitaciones e inconvenientes de los
sistemas de sujeción por vacío que existen en la actualidad.
Un objeto adicional del invento es proveer un
método y un aparato de sujeción de hojas accionado por vacío, como
se ha mencionado anteriormente, capaces de retener firmemente hojas
de material de plástico también de peso y/o espesor considerables,
que son extremadamente versátiles, y no afectados en absoluto por
las formas geométricas y dimensiones de las hojas y/o por las
características físicas de los materiales de plástico.
Todavía otro objeto es proveer un método y un
aparato de sujeción de hojas accionado por vacío, como se ha
mencionado anteriormente, que sean también capaces de ejercer una
acción de retención mecánica, además de la retención por vacío,
contribuyendo de ese modo a asegurar un grado de retención de gran
fiabilidad en el caso de que el vacío se limite o eventualmente se
corte.
Aún un objeto adicional es permitir, en ciertas
situaciones, que la hoja de material de plástico se sujete por
vacío en diferentes posiciones en una misma cara o en caras
opuestas, en correspondencia con una misma zona periférica de la
hoja, logrando de ese modo un ahorro significativo de material y una
mayor facilidad de procesamiento.
Los anteriores y más objetos del invento se
pueden lograr mediante un método para sujetar por vacío hojas de
material de plástico según la reivindicación 1, y por medio de un
aparato según la reivindicación 8.
En particular, según una primera realización del
invento, un método para sujetar por vacío material de hojas de
plástico, de acuerdo con el cual un material de hoja se calienta,
sujeta y retiene a lo largo de cómo mínimo un borde periférico de
una cara lateral, mediante un dispositivo de sujeción por vacío que
tiene al menos una ranura de succión que se puede conectar a una
fuente de vacío en donde la ranura de succión se abre hacia una
superficie frontal, se caracteriza por las etapas de:
proveer unos medios de soporte escalonado de
hoja que tienen una superficie de apoyo de hoja;
proveer un primer dispositivo de sujeción de
hoja accionado por vacío, que tiene una primera superficie frontal
de casación conformada con respecto a dicha superficie de apoyo de
hoja de los medios de soporte de hoja;
disponer una hoja de plástico en una condición
de despliegue sobre dicha superficie de apoyo;
calentar la hoja de plástico hasta una
temperatura de ablandamiento mayor que la temperatura de transición
vítrea del material de plástico manteniendo la hoja de plástico en
la condición desplegada sobre dicha superficie de apoyo de
hoja;
posicionar el dispositivo de sujeción por vacío
con la ranura de succión y la superficie de casación en contacto
con el material de plástico calentado a dicha temperatura de
ablandamiento; y
conectar dicha ranura de succión a la fuente de
vacío causando una penetración apretada del material de plástico en
el interior de la ranura de succión a lo largo de dicho borde
periférico.
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Según una característica adicional del invento,
se ha provisto un aparato de sujeción de hojas accionado por vacío
para sujetar hojas de material de plástico, incluyendo un
dispositivo de sujeción de hojas accionado por vacío que tiene al
menos una ranura de succión que se puede conectar a una fuente de
vacío; y unos medios de calentamiento para calentar la hoja de
plástico;
caracterizado porque comprende:
unos medios de soporte de hoja para una hoja de
plástico, cuyos medios de soporte de hoja comprenden una superficie
de apoyo de hoja configurada y conformada para soportar la hoja de
plástico en una condición desplegada;
en donde el dispositivo de sujeción por vacío
tiene una superficie de casación frontal provista de dicha ranura
de succión, conformándose la superficie de casación a dicha
superficie de apoyo de hoja configurada; y
en donde los medios de calentamiento se
conforman y disponen con respecto a los medios de soporte de hoja
para calentar la hoja de plástico a una temperatura de ablandamiento
mayor que la temperatura de transición vítrea del material de
plástico.
Las anteriores y más características del método
y del aparato acordes con el invento, así como varias realizaciones
ejemplares, aparecerán más claramente evidentes a partir de la
siguiente descripción con referencia a los dibujos, en los que:
La Figura 1 muestra una primera realización del
aparato de sujeción de hojas accionado por vacío;
La Figura 2 muestra una vista en corte
transversal a escala ampliada de un bastidor de sujeción de hojas
accionado por vacío, según una primera realización;
La Figura 3 muestra una vista en corte
transversal a escala ampliada de una segunda realización del
bastidor de sujeción de hojas accionado por vacío;
La Figura 4 presenta una vista en corte
transversal a escala ampliada similar a las figuras anteriores, para
una tercera realización;
La Figura 5 muestra una segunda realización del
aparato de sujeción de hojas, con el dispositivo de sujeción
accionado por vacío en correspondencia con un molde;
La Figura 6 presenta un detalle a escala
ampliada de la Figura 5;
La Figura 7 muestra un esquema de un sistema
para la termo-regulación del bastidor de sujeción de
hojas accionado por vacío;
La Figura 8 es un gráfico que muestra la
variación de la viscosidad en relación con la temperatura de
calentamiento, para un primer material de plástico;
La Figura 9 es un gráfico que muestra la
variación de la viscosidad en relación con la temperatura de
calentamiento, para un segundo material de plástico.
Con referencia a las diversas figuras, a
continuación se da una descripción de las características generales
del método y del aparato de sujeción de hojas accionado por vacío
según el invento, y varias realizaciones preferenciales.
Como se muestra en la Figura 1, el aparato
comprende una cinta transportadora 10 que tiene un ramal superior
10A que se desliza sobre una placa 11 de soporte que define una
superficie de apoyo 12 de hoja para una hoja 13 de material de
plástico que debe ser captada por vacío, retenida, transportada y/o
posicionada a lo largo de una línea de procesamiento.
En el caso de la Figura 1, la superficie 12 de
apoyo de hoja está en la forma de una superficie plana, definida
por el ramal superior 10A del transportador 10; sin embargo, la
superficie 12 de apoyo de hoja podría ser de cualquier forma,
siempre que sea adecuada para soportar y permitir que una hoja 13 de
plástico descanse en una condición desplegada sobre dicha
superficie de apoyo para permitir que sea captada, sujeta y retenida
por vacío de una forma eficiente.
La superficie de apoyo 12 que sirve para
soportar la hoja 13, preferiblemente no tiene características de
adhesividad para impedir la adherencia de una hoja de plástico
caliente; en el caso de la Figura 1, esto puede lograrse haciendo
que la cinta transportadora 10, o con carácter más general, mediante
el recubrimiento de la superficie de apoyo 12, con un material de
politetrafluoretileno no adherente, conocido más comúnmente por el
nombre comercial de "teflón", u otro material apropiado para
dicho fin.
El aparato comprende también un dispositivo de
calentamiento conformado y dispuesto con respecto a la superficie
de apoyo 12 para calentar las hojas 13 de un material de plástico
hasta una temperatura de ablandamiento T1 mayor que la temperatura
de transición vítrea TG del material de plástico involucrado; en
particular, la temperatura de calentamiento T1 de la hoja de
plástico debería estar comprendida entre la temperatura TG y una
temperatura de trabajo o temperatura final de termoformación T2 de
la hoja 13 de plástico, como se explica adicionalmente o con
referencia a las Figuras 8 y 9 de los dibujos.
El dispositivo de calentamiento podría ser de
cualquier tipo adecuado; por ejemplo, podría comprender elementos
radiantes, posicionados de cualquier manera, por ejemplo por encima
de la superficie de apoyo de la hoja 13, como se ha indicado con
el número 14 de referencia en la Figura 1; en el caso de la
superficie de soporte 12, y en particular de la cinta
transportadora 10 y la placa 11 en el ejemplo de la Figura 1 que se
han hecho de un material transparente a las radiaciones
infrarrojas, el dispositivo de calentamiento se podría posicionar
debajo del ramal superior 10 de la cinta transportadora y de dicha
superficie de apoyo 12, según se ha indicado con el número 15 de
referencia.
El aparato comprende también un dispositivo de
sujeción de hojas accionado por vacío que consiste, por ejemplo, en
un bastidor 16 soportado de forma que pueda moverse en las
direcciones de las flechas mostradas en las figuras; El bastidor 16
podría tener cualquier configuración y forma geométricas con uno o
más costados lineales y/o curvos diseñados para conformarse tanto
al contorno de uno o más bordes periféricos de la hoja 13 de
plástico, como a una configuración plana o tridimensional que case
con la superficie 12 que soporta a la hoja 13. Además, el bastidor
16 se podría configurar y disponer de tal manera que capte a la hoja
13 de plástico a lo largo de un solo borde periférico, a lo largo
de dos o más bordes consecutivos, o alrededor de todo el perímetro
según se necesite; el bastidor 16 se soporta de manera que se le
permita moverse en las direcciones de las dos flechas de la Figura
1, ya sea vertical u horizontalmente por medio de cualesquiera
dispositivos adecuados.
El bastidor 16 de sujeción de hojas accionado
por vacío podría proveerse en el lado frontal de una o más ranuras
de succión que puedan conectarse a una fuente de vacío 17, mediante
una válvula de control 18 accionada manual y/o automáticamente,
para regular el grado de vacío en la ranura de succión 16, y por
consiguiente para variar la intensidad de las fuerzas de sujeción y
retención. Durante el calentamiento, la hoja 13 de material de
plástico se mantiene desplegada y soportada con precisión por la
superficie de apoyo 12, para mantener su configuración plana o
conformada.
En el ejemplo de la Figura 2 se han ilustrado
esquemáticamente una primera realización y el modo de funcionamiento
del dispositivo de sujeción accionado por vacío.
Como puede verse, un lado o cada lado del
bastidor de sujeción 12 consisten en una barra metálica 19, por
ejemplo de aluminio o de otro material adecuado que tenga un alto
grado de conductividad térmica.
La barra 19, situada sobre la superficie frontal
que mira hacia abajo, diseñada para entrar en contacto de casación
con un borde de una cara de la hoja 13 de plástico, en el caso de
la Figura 2 está provista de una sola ranura longitudinal 20
configurada apropiadamente para permitir la penetración apretada
parcial del material de plástico, según se ha indicado por la
referencia 13A, una vez que la hoja 13 se haya calentado hasta una
temperatura de ablandamiento T1 y en cuanto se genere un vacío en la
ranura 20.
El vacío en la ranura 20 se genera una vez que
el bastidor 16 se ha llevado de forma conjugada a establecer
contacto con la cara lateral de la hoja 13, succionando el aire a
través de una pluralidad de orificios 22, de los que solamente se
ha mostrado uno en la Figura 2, alineados longitudinalmente a la
barra 19.
Los orificios 22 se abren tanto hacia la ranura
de succión 20 como hacia un primer conducto longitudinal 23 muy
próximo a la ranura 20. que se pueden conectar apropiadamente a una
fuente de vacío 17 por medio de la válvula de control 18.
Por último, en la Figura 2, se ha usado la
referencia 24 para indicar un segundo conducto longitudinal para la
circulación de un fluido termostáticamente controlado para calentar
la barra 19, hasta una temperatura muy próxima a la temperatura de
calentamiento de la hoja 13 de plástico, mientras que se ha usado la
referencia 25 para indicar estratos de material térmicamente
aislante en los dos lados de la barra metálica 19.
En la Figura 3 se ha mostrado una segunda
realización, en la que se han usado los mismos números de referencia
de la Figura 2 para indicar piezas similares o equivalentes. La
solución de la Figura 3 difiere de la solución de la Figura 2 en
que en ambos lados de la ranura de succión 20, la barra 19 está
provista de un ala lateral 26, para mejorar la retención de la hoja
13. Las alas 26 podrían orientarse en cualquier dirección;
preferiblemente, las alas 26 están inclinadas y convergen hacia
dentro, con el fin de formar unas superficies socavadas que
permitan el agarre mecánico del nervio 13A formado por el material
de plástico de la hoja 13 que, debido al ablandamiento causado por
el calentamiento, y al vacío, penetra apretadamente en el interior
de la ranura 20; esto ha demostrado ser ventajoso en el caso de
hojas 13 de un peso y espesor considerables o de grandes
dimensiones, en el sentido de que ayuda a retener y soportar a la
hoja 13 en el caso de que el vacío se reduzca o se corte, por
causas accidentales.
Las superficies internas de la ranura 20 y de
las alas 26 se podrían revestir con un estrato 27 de un material no
adherente, como el "Teflón".
En muchos casos, dependiendo de las
características de las hojas 13 de plástico y de la naturaleza del
material de plástico, podría demostrarse que es necesario calentar
y mantener la barra metálica o barras metálicas 19, o la superficie
de casación del dispositivo de sujeción accionado por vacío en
contacto con la hoja 13, a una temperatura controlada de unos pocos
grados por encima o por debajo de la temperatura de calentamiento
de la hoja 13, con el fin de evitar las condiciones de un
calentamiento desigual y de un estiramiento en correspondencia con
los bordes de la hoja; el calentamiento y la
termo-regulación del bastidor 16 de sujeción
accionado por vacío se pueden conseguir de cualquier forma
apropiada, ya sea eléctricamente, o por circulación de un fluido
caliente, por ejemplo agua o aire, mantenido a una temperatura
apropiada.
Como se ha mostrado en el ejemplo de las Figuras
2 y 3, el calentamiento y el control de la temperatura de la barra
o barras 19 del bastidor 16 de sujeción, se obtienen mediante la
circulación de un fluido térmico a lo largo del segundo conducto 24
conectado a un sistema de alimentación, por ejemplo del tipo
mostrado en la Figura 7.
En dicha Figura 7, el sistema para la
circulación del fluido de calentamiento para el bastidor 16 de
sujeción accionado por vacío, comprende un tanque S que contiene el
fluido térmico, por ejemplo agua. Dentro del tanque S está
instalado un elemento eléctrico R de calentamiento para el fluido
cuya temperatura se detecta mediante una sonda térmica 28 conectada
a un circuito de control 28' que sirve para controlar el elemento de
calentamiento R y una válvula de solenoide para la regulación de
agua de refrigeración, a una bobina 30 de tubería conectada a una
fuente 31 de agua. En la Figura 7 se han usado los números de
referencia 33 y 34 para indicar el circuito de alimentación y el
circuito de reciclado del fluido térmico, para el calentamiento y el
control termostático del bastidor 16 de sujeción accionado por
vacío, cuyo fluido se hace circular por la acción de una bomba
32.
\newpage
Por último, el número de referencia 35 se ha
usado para indicar una posible segunda sonda térmica para controlar
la temperatura del bastidor 16, conectada operativamente al circuito
de control 28'; es totalmente evidente que el sistema para calentar
y/o regular la temperatura del bastidor 16 podría diferir también
del que se ha mostrado.
La Figura 4 de los dibujos presenta, también a
título de ejemplo, una tercera realización del corte transversal
del bastidor 16 del dispositivo de sujeción accionado por vacío. En
la Figura 4 se han usado los mismos números de referencia de las
Figuras 2 y 3 para indicar piezas similares o equivalentes.
La solución de la Figura 4 difiere de la de la
Figura 3 en que la barra o barras 19 del bastidor 16 tienen dos
ranuras 20 dispuestas en paralelo que se abren frontalmente sobre la
superficie de casación para establecer contacto con el material de
las hojas de plástico 13; también en este caso, las dos ranuras 20
tienen superficies internas socavadas, y comunican con el conducto
23 de vacío por los respectivos orificios 22.
La solución de la Figura 4 difiere debido al
hecho de que la disposición de los conductos 23 y 24 se ha invertido
con respecto a la de la Figura 3.
Dicho con más precisión, el conducto 24 para la
circulación del fluido de calentamiento está instalado más cerca de
la superficie frontal de casación para contactar con la hoja 13,
permitiendo de ese modo una regulación y un control más rápidos y
precisos de la temperatura de calentamiento de la interfaz entre la
barra 19 y la hoja 13 de plástico.
En el caso mostrado, el control de la
temperatura de las barras metálicas 19 del bastidor 16 de sujeción
por vacío se consigue por regulación térmica del fluido contenido
en el tanque S, y calculando las pérdidas térmicas. Sería posible
también regular de forma diferente la temperatura de las barras 19,
por ejemplo mediante el uso de una o más sondas térmicas 35 (Figura
7) para efectuar una medida directa de la temperatura del bastidor
16, según se ha especificado anteriormente; son posibles obviamente
otras soluciones comparadas con las que se han descrito.
Las Figuras 5 y 6 de los dibujos presentan una
solución más para el aparato de sujeción de hojas accionado por
vacío de acuerdo con el invento; de nuevo, en las Figuras 5 y 6 se
han usado los mismos números de referencia de las figuras
precedentes para indicar piezas similares o equivalentes.
En el caso de la Figura 5, la hoja 13 de
plástico se sujeta y retiene a lo largo de los bordes periféricos
mediante un bastidor 16 de sujeción accionado por vacío conectado a
una fuente 17 de vacío; en este caso, el bastidor 19 está fijado a
una pared de fondo 36' de una caja neumática 36, conectable a una
fuente 37 de vacío mediante una válvula de control 38 accionada
manual o automáticamente. La caja 36 de vacío ayuda a soportar la
hoja 13 de plástico impidiéndola que se combe hacia abajo mientras
se está transportando hacia una posición operativa en una línea de
procesamiento, por ejemplo, sobre un molde 39.
En el caso de la Figura 5, se ha provisto un
doble bastidor de sujeción de hoja accionado por vacío, como se ha
mostrado en el detalle a escala ampliada de la Figura 6. En
particular, el aparato comprende un primer bastidor superior 16 de
sujeción accionado por vacío, del tipo mostrado en las figuras
precedentes, y un segundo bastidor inferior 40 de retención
accionado por vacío, por ejemplo dispuesto por fuera y a lo largo
del borde periférico del molde 39; el bastidor inferior 40 se ha
diseñado para retener a la hoja 13 en las mismas zonas del bastidor
superior 16 en la cara opuesta de la hoja 13, con respecto al
bastidor superior 16, cuando ambos bastidores 16 y 40 se encuentran
en un estado superpuesto.
Asimismo en este caso, el bastidor 40 tiene dos
ranuras de succión 41 en comunicación con un conducto longitudinal
42 a través de unos orificios 43. Los dos bastidores 16 y 40 tienen
un mismo perfil geométrico y unas superficies conjugadas para
contactar con la hoja 13 que son similares o que se corresponden
entre sí para que la retención tenga lugar en las mismas zonas de
los bordes periféricos de la hoja 13, con un ahorro consiguiente de
material.
En el caso mostrado, los bastidores 16 y 40
tienen un perfil plano; sin embargo, es posible proveer bastidores
configurados de forma diferente, por ejemplo con un perfil
tridimensional, que se conforme a un perfil correspondiente del
borde periférico de un molde. Es posible también proveer el uso de
bastidores que comprendan miembros de bastidor unidos
articuladamente entre sí, capaces de asumir una forma
sustancialmente plana, o una forma tridimensional, como por ejemplo
la descrita en el documento
WO-A-05/014262.
En todos los casos, la superficie de apoyo 12
para soportar y calentar las hojas 13 de plástico, la superficie
frontal de casación del bastidor 16, y la superficie frontal de
casación del bastidor 40, deben estar apropiadamente conformadas
una con respecto a otra para asegurar una acción eficaz de sujeción
y retención de una hoja 13 de plástico a lo largo de uno o más
bordes periféricos.
A continuación, con referencia a las Figuras 8 y
9, se dará una descripción más detallada de las características y
ventajas del método y del aparato de sujeción accionado por vacío
para hojas de material de plástico, de acuerdo con este
invento.
La Figura 8 se refiere a un gráfico que muestra
la variación de la viscosidad VS con respecto a la temperatura de
calentamiento T, para un primer material B1 de plástico, mientras
que la Figura 8 presenta un gráfico similar para un segundo
material B2 de plástico que tiene características que difieren del
precedente.
A partir de la comparación, se puede ver que la
viscosidad VS de B1 varía gradualmente con la temperatura de
calentamiento T, mientras que en el caso de B2, la viscosidad VS
permanece sustancialmente constante o varía un poco en un amplio
intervalo de temperaturas, y luego decrece rápidamente.
En las mismas figuras, se han usado las
referencias TG y T'G, respectivamente, para indicar las temperaturas
de transición vítrea de los dos tipos de material de plástico;
mientras que se han usado las referencias T1 y T'1 para indicar las
temperaturas de ablandamiento, por lo que es posible conseguir una
retención firme de las hojas 13 por vacío. Por último, se han usado
las referencias \DeltaT y \Delta'T para indicar el intervalo
dentro del cual T1 y T'1 pueden variar de una manera controlada;
mientras que las referencias T2 y T'2, respectivamente, se han
usado para indicar una segunda temperatura más alta que las
anteriores, por ejemplo una temperatura de plastificación en la que
el material de plástico se puede procesar o moldear por
termoformación.
Como puede verse a partir de los dos gráficos,
los intervalos \DeltaT o \Delta'T relacionados con los cambios
de las temperaturas T1 o T'1 para el calentamiento de las hojas 13
dependen en gran parte de las características del material de
plástico; En el caso de los materiales B2, el intervalo \Delta'T
es mucho más estrecho, y por consiguiente el control es más
crítico.
Por estas razones, de acuerdo con este invento,
se ha considerado ventajoso activar el vacío a la temperatura T1, o
respectivamente T'1, manteniéndolas dentro del intervalo \DeltaT,
\Delta'T, después de haber sobrepasado la temperatura TG o T'G de
transición vítrea del material de plástico, o, en el caso de hojas
estratificadas, la temperatura de transición vítrea del estrato
superficial destinado a entrar en contacto con el bastidor 16 de
sujeción accionado por vacío.
A partir de las pruebas realizadas, se ha
observado, por tanto, que las temperatura T1 o T'1 a las que se
activa el vacío, en general deben estar comprendidas en un intervalo
entre la temperatura de transición vítrea TG, T'G del material de
plástico, y una temperatura de trabajo preestablecida T2, T'2 que en
ciertos casos podría coincidir con la propia temperatura de
sujeción por vacío T1, T'1.
Es aconsejable llevar a cabo la sujeción y la
retención después de haber sobrepasado la temperatura de transición
vítrea TG, T'G, cuando el material de plástico ha alcanzado un
grado de ablandamiento suficiente para permitir la penetración
apretada parcial en el interior de la ranura o ranuras de succión
del dispositivo de sujeción accionado por vacío, según se ha
indicado esquemáticamente por la referencia 13 A en las Figuras 2, 3
y 6; no obstante, es aconsejable controlar las temperaturas de
calentamiento de las hojas 13 de plástico y del bastidor de
sujeción 16 para prevenir que la viscosidad VS del material de
plástico caiga a un valor demasiado bajo; de hecho, una reducción
excesiva en viscosidad podría poner en peligro tanto la sujeción por
vacío como la estabilidad de la propia retención durante el
transporte y posicionamiento de las hojas 13.
El control \DeltaT, o \Delta'T que abarca
las temperaturas T1 , T'1 para la activación del vacío, se puede
incluir dentro de una ventana de unos pocos grados, por ejemplo de
5º a 8º en el caso de polietilenos de alta densidad y elevado peso
molecular (en adelante HDPE), o bien dentro de una ventana más ancha
en el caso de otros materiales de plástico; según se ha mencionado
anteriormente, en ciertos casos se debe controlar también la
temperatura del bastidor 16 dentro del mismo intervalo \DeltaT o
\Delta'T.
A partir de lo que se ha descrito y mostrado en
los dibujos adjuntos, será evidente que se han provisto un método y
un aparato para la sujeción por vacío de hojas individuales o de
muchos estratos y/u hojas laminadas de material de plástico,
capaces de permitir una retención por vacío fiable y estable,
aplicables para diferentes procesos de fabricación.
A título de ejemplo y sin ningún carácter
limitativo, el método y el aparato de sujeción accionado por vacío
se podrían usar en los procesos de termoformación y/o de moldeo por
vacío, en los procesos para la formación automática y espumación de
alfombrillas en el campo de la automoción, o para otras aplicaciones
similares. El método y el aparato acordes con este invento se
podrían usar también para llevar a cabo operaciones sencillas de
transporte y/o de posicionamiento de hojas de material, cuandoquiera
que sea necesario.
Por consiguiente, el método y el aparato acordes
con el invento se caracterizan por su estabilidad y versatilidad
excepcionales en la sujeción por vacío, transporte y
posicionamiento, porque no exigen ninguna modificación sustancial
tras cambios en las dimensiones y geometría de las hojas de
plástico, excepto por la forma y dimensiones del bastidor 16 de
sujeción accionado por vacío; el propio bastidor 16 podría ser de
tipo rígido o articulado, según se ha mencionado anteriormente,
para asumir una configuración plana y/o tridimensional una vez que
ha tenido lugar la sujeción por vacío para adaptarse a diferentes
requisitos de trabajo. El perfil interno de las ranuras de sujeción
podría variar también con respecto al que se ha mostrado. Por
consiguiente, se podrían adaptar modificaciones o cambios tanto al
método, como al propio aparato, sin apartarse de las
reivindicaciones.
Claims (18)
1. Un método para la sujeción por vacío de
material de hojas de plástico, según el cual un material de hojas
(13) se calienta, sujeta y retiene a lo largo de como mínimo un
borde periférico de una cara lateral, mediante un dispositivo (16)
de sujeción por vacío que tiene al menos una ranura de succión (20)
que se puede conectar a una fuente de vacío (17) en el que la
ranura de succión (20) se abre hacia una superficie frontal,
caracterizado por las etapas de:
proveer medios de soporte (10, 11) de hoja que
tienen una superficie (12) de apoyo de hoja;
proveer un primer dispositivo (16) de sujeción
de hoja accionado por vacío, que tiene una superficie frontal de
casación conformada a dicha superficie (12) de apoyo de hoja de los
medios de soporte (10,11) de hojas;
calentar la hoja (13) de plástico a una
temperatura de ablandamiento; comprendiendo:
disponer una hoja (13) de plástico en un estado
desplegado sobre dicha superficie (12) de apoyo;
calentar la hoja (13) de plástico a una
temperatura de ablandamiento mayor que la temperatura de transición
vítrea (TG) del material de plástico, manteniendo la hoja (13) de
plástico en el estado desplegado sobre dicha superficie (12) de
apoyo;
posicionar el dispositivo (16) de sujeción por
vacío con la ranura de succión (20) y la superficie de casación en
contacto con el material de plástico (13) calentada a dicha
temperatura de ablandamiento; y:
conectar dicha ranura de succión a la fuente de
vacío, causando una penetración apretada del material de plástico
en la ranura de succión a lo largo de dicho borde periférico.
2. El método según la reivindicación 1, en el
que el dispositivo (16) de sujeción por vacío y el material de hoja
de plástico (13) tienen una interfaz de contacto,
caracterizado por regular la temperatura de calentamiento de
la hoja (13) de plástico, y la temperatura de calentamiento del
dispositivo (16) de sujeción, para mantener la temperatura de la
interfaz de contacto dentro de un intervalo que comprenda la
temperatura de ablandamiento del material de plástico.
3. El método según la reivindicación 1, en el
que el dispositivo (16) de sujeción accionado por vacío y la hoja
(13) de plástico tienen una interfaz de contacto,
caracterizado por comprimir la hoja (13) de plástico, en
correspondencia de dicha interfaz de contacto, mediante el prensado
del dispositivo (16) de sujeción por vacío contra la hoja (13) de
plástico.
4. El método según la reivindicación 1,
caracterizado por proveer la ranura de succión (20) con alas
laterales (26) para formar superficies socavadas y causar que la
hoja (13) de plástico se adhiera fuertemente por vacío, a las
superficies socavadas de la ranura de succión (20).
5. El método según la reivindicación 1,
caracterizado por proveer un segundo dispositivo (40) de
sujeción accionado por vacío que tiene al menos una ranura de
succión 41, que se puede conectar a una fuente de vacío, y que se
abre hacia una superficie frontal de casación que transfiere la hoja
(13) de plástico desde el primero (16) al segundo (40) dispositivo
de sujeción por vacío, en una condición de superposición, y retener
la hoja (13) de plástico mediante el segundo dispositivo (40) de
sujeción en correspondencia de áreas de contacto, opuestas a las
áreas de contacto de la hoja (13) de plástico con respecto al primer
dispositivo (16) de sujeción por vacío.
6. Un aparato de sujeción de hojas accionado
por vacío para sujetar hojas (13) de material de plástico, que
incluye un dispositivo (16) de sujeción de hojas accionado por vacío
que tiene al menos una ranura de succión (20) que se puede conectar
a una fuente de vacío, y medios de calentamiento (14,15) para
calentar la hoja (13) de plástico; cuyo aparato comprende:
unos medios de soporte (11) de hoja para una
hoja (13) de plástico, caracterizado porque dichos medios de
soporte (11) de hoja comprenden una superficie de apoyo (12) de hoja
configurada conformada para soportar la hoja (13) de plástico en un
estado desplegado;
en donde el dispositivo de sujeción por vacío
tiene una superficie frontal de casación provista de dicha ranura
de succión (20), conformándose la superficie de casación del
dispositivo de sujeción por vacío a dicha superficie configurada de
apoyo (12) de hoja; y
en donde los medios de calentamiento están
conformados y dispuestos con respecto a los medios de soporte (11)
de hoja para calentar la hoja (13) de plástico a una temperatura de
ablandamiento mayor que la temperatura de transición vítrea (TG)
del material de plástico.
7. El aparato según la reivindicación 6,
caracterizado porque dicha superficie de apoyo (12) de hoja
es transparente a las radiaciones infrarrojas.
8. El aparato según la reivindicación 6,
caracterizado porque comprende unos medios de calentamiento
(15) situados debajo de la superficie de apoyo (12) de hoja.
9. El aparato según la reivindicación 6,
caracterizado porque los medios de calentamiento (14) están
situados por encima de la superficie de apoyo (12) de hoja.
10. El aparato según la reivindicación 6,
caracterizado porque el dispositivo (16) de sujeción
accionado por vacío está provisto de una cámara (36) con forma de
caja, que se puede conectar a una fuente de vacío.
11. El aparato según la reivindicación 6,
caracterizado porque la ranura de succión (20) está provista
de unas superficies internas socavadas (21).
12. El aparato según la reivindicación 6,
caracterizado porque el dispositivo de sujeción accionado por
vacío está provisto de un bastidor (16) de retención de hojas que
comprende medios de calentamiento.
13. El aparato según la reivindicación 12,
caracterizado porque dichos medios de calentamiento
comprenden un conducto (24) para la circulación de un fluido
térmico, que se puede conectar operativamente a una fuente (26) de
fluido térmico.
14. El aparato según la reivindicación 13,
caracterizado porque las fuentes (26) de fluido térmico
comprenden medios de control termostático (26).
15. El aparato según la reivindicación 12,
caracterizado porque el dispositivo (16) de sujeción
accionado por vacío comprende una barra metálica (19) que tiene un
primer conducto (23) de succión que se puede conectar a una fuente
de vacío, cuyo conducto (23) de succión está en comunicación fluida
con la ranura de succión (20); y un segundo conducto (24) para
circulación de un fluido térmico.
16. El aparato según la reivindicación 15,
caracterizado porque el conducto (24) para circulación del
fluido térmico está situado entre la ranura de succión (20) y el
conducto (23) de succión.
17. El aparato según la reivindicación 15,
caracterizado porque el conducto (23) de succión está
situado entre la ranura de succión (20) y el conducto (24) para
circulación del fluido térmico.
18. El aparato según la reivindicación 6,
caracterizado porque la ranura de succión (20) comprende un
revestimiento de material no adherente (27).
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