"Sistema para mudança de cor instantânea no processo de moldagem por injecção de termoplásticos a jusante do cilindro"

Problema técnico a resolver

0 presente invento tem por objecto aumentar a eficácia da operação de mudança de cor numa máquina de moldação por injecção, de forma a diminuir a rejeição durante a produção, devido a limpeza ineficaz, obtendo-se assim ganhos produtivos e maior flexibilidade do processo.

Tradicionalmente, a coloração do polímero é efectuada através de adição aos seus grânulos frios de um corante, usualmente também sob a forma granular ou, em alguns casos em pó ou em liquido. Durante a fase de plasticização, a unidade de injecção promove a homogeneização do material a injectar, originando a igualdade da cor em toda a massa de polímero, garantindo peças com uma cor uniforme.

Com o processo actual de coloração é necessária uma limitação de quantidades de produção de forma a poder ser rentável, dados os custos da operação da mudança de cor, implicando a gestão específica de stocks.

A operação de mudança de cor implica a utilização de produtos de limpeza com a função de remover todo o material corado e minimizando a retenção de partículas.

Estes materiais de limpeza têm características específicas como elevada viscosidade ou baixo índice de fluidez de forma de arrastar o corante alojado em todos os interstícios e superfícies e caracterizam-se geralmente por serem caros e não recicláveis .

Caso a operação de limpeza não seja totalmente eficaz, como geralmente acontece, quando se processa a mudança de cor ocorre o aprisionamento de partículas coradas com a cor anterior no interior da unidade implicando o seu desprendimento e consequente contaminação da peça plástica final que terá de ser rejeitada por contaminação.

Havendo a necessidade de produzir múltiplas cores específicas sucessivas no mesmo molde e em que as quantidades por cores são distantes sentiu-se a necessidade de criar a presente invenção com o objectivo de rápida limpeza e remoção, conseguindo-se mudanças de cor instantâneas com a simples mudança de corante e consequentes ganhos produtivos através da diminuição da rejeição e do tempo material dispendido nesta operação .

Estado da -técnica

A constituição típica de uma máquina de moldação por injecção (Fig. 1) - a injectora é baseada em quatro unidades: a unidade de potência, unidade de plasticização, unidade de fecho e unidade de comando.

É na unidade de plasticização que se promove o transporte, aquecimento, plasticização e homogeneização do material, originalmente em grão, desde a base da tremonha (4) até ao bico de injecção (7), garantindo também a subsequente injecção e pressurização do fundido.

É nesta unidade que tradicionalmente se coloca o corante em grão, como é geralmente usado, ou em pó ou líquido. Nesta unidade, o material é aquecido, plasticizado, misturado e injectado para dentro do molde.

As unidades de plasticização têm como elementos principais: tremonha (4), cilindro de plasticização (1), fuso (2), bico de injecção (7), resistências de aquecimento e sistemas- de accionamento do fuso. Esta unidade encontra-se montada sobre um carro que se pode movimentar axialmente.

Distinguem-se três zonas no parafuso:

- Zona de alimentação com a função de transportar os grânulos frios a partir da base da tremonha;

- Zona de compressão com a função de sujeitar o material a um esforço de corte, capaz de provocar a sua fusão e homogeneização;

- Zona de Bombagem do material plasticizado para a câmara de onde posteriormente será injectado;

O parafuso está sujeito a dois tipos de movimento:

- Movimento de translação ou linear, durante a fase injecção. Este movimento tem como função obrigar o material fundido a passar da câmara para o molde, isto é, responsável pela injecção do material.

- Movimento de rotação, durante a fase de plasticização .

Quando o parafuso inicia o movimento de rotação provoca a admissão de novo material e a sua progressão no interior do cilindro, durante a qual o material é plasticizado e homogeneizado .

Com este sistema tradicional, em que a coloração é feita na tremonha ou a montante do cilindro toda a unidade de plasticização fica contaminada, ou seja, preenchida com material corado .

A arte anterior é esquematicamente apresentada na Fig. 1 em que o corante (16) é misturado com a matéria prima (5) na tremonha (4) a montante do bico de injecção (7).

Como exemplos representativos dessa característica técnica encontram-se as Patentes DE 4041326 e DE4132821.

Com o sistema agora patenteado procurou-se obviar à contaminação do cilindro/ponteira introduzindo o material corante a jusante do cilindro/ponteira que passa a ser misturado com a matéria-prima na zona de entrada do bico de injecção e imediatamente antes do molde.

Composição e modo de funcionamento

A titulo exemplificativo e não limitativo são apresentadas:

Figura 1: Desenho esquemático de um processo de moldação por injecção com coloração a montante do cilindro hidráulico/ponteira (1) e o corante em pó ou em grânulos (6) adicionado na tremonha (4) (arte anterior)

Figura 2: Desenho esquemático do sistema de alimentação do corante liquido a jusante do cilindro (solução preferencial) Figura 3: Perspectiva do Corpo acoplador (9) que liga ao cilindro hidráulico/ponteira (1) e ao bico de injecção (7).

Figura 4: Vista da base do corpo acoplador (9) que fica ligada ao bico de injecção (7).

Figura 5: Vista lateral do corpo acoplador (9) que fica ligada ao bico de injecção (7).

Figura 6: Vista lateral do corpo acoplador (9) que fica ligada ao bico de injecção (7) mostrando o ponto de entrada (17) do corante liquido (16) no corpo acoplador.

Figura 7: Corte em perspectiva do componente acoplador do corpo acoplador (9) .

Figura 8: Perspectiva do lado do componente distribuidor (10) do corpo acoplador (9) que liga ao bico de injecção (7).

Figura 9: Perspectiva do lado do componente distribuidor (10) do corpo acoplador (9) que liga ao cilindro hidráulico/ponteira (D -

Figura 10: Perspectiva do conjunto corpo acoplador (9) com o componente distribuidor (10) montado. Figura 11: Desenho esquemático de coloração a jusante do cilindro/ponteira (1) em que o corante é liquidificado pela acção de uma mini unidade plasticizadora (25).

Figura 12: Desenho esquemático de coloração a jusante do cilindro em que o corante liquido é doseado por uma bomba (15) .

Para transferência do ponto de coloração para jusante do cilindro/ponteira (1) foi criado um sistema injector associado a um corpo acoplador (9) a ser ligado ao cilindro/ponteira (1) numa extremidade e na outra ao bico de injecção (7) e imediatamente antes do molde (3) de forma a injectar nele o corante sem este entrar no referido cilindro/ponteira (1).

Esse corpo acoplador (9) permite inserir e distribuir o corante liquido (16) no fluxo de fluido (5) oriundo do cilindro/ponteira (1) e é constituído por uma unidade acopladora contendo :

- Rosca (19) que liga ao cilindro/ponteira (1) numa extremidade e na extremidade oposta que liga com o bico de injecção (7);

- Ponto de entrada (17) do jacto de tinta no corpo acoplador.

Ά jusante do corpo acoplador (9) e no interior do bico de injecção (7) poderá ser utilizado um misturador estático (8);

Ligado ao corpo acoplador (9) é colocado um cilindro de injecção (11) que irá injectar ciclicamente o colorante (16) no corpo acoplador (9) através do ponto de entrada (17), cilindro de injecção (11) ao qual se interligam dois circuitos de alimentação e injecção do colorante (Fig.2) constituídos, um por um circuito injector compreendendo uma central hidráulica (13) sucessivamente ligada a um cilindro hidráulico (12) doseador que liga ao cilindro de injecção (11) desta forma controlando o caudal de colorante alimentado por ciclo, e o outro por um circuito alimentador compreendendo um reservatório (14) de corante líquido (16) que é conduzido para dentro da câmara do cilindro de injecção (11) por acção uma bomba (15) e uma electro-válvula para garantir a alimentação cíclica do cilindro por corante liquido (16) .

O corante (16) é introduzido no corpo acoplador (9) que está acoplado ao bico de injecção (7) através de um ou mais pontos de entrada (17) e é alimentado e doseado pelo cilindro hidráulico (12).

Com esta solução, é retirado da tremonha (4) da unidade de plasticização o corante (16) ficando apenas a matéria-prima em granulo (5) .

Alternativamente pode ser associada ao corpo acoplador (9) uma unidade ou componente distribuidor (10) colocado no interior do componente acoplador contendo:

- Canal de distribuição (22) do corante liquido (16);

- Pontos de distribuição (24) do corante liquido (16);

- Calha de encaixe (20)

- Área de passagem (23) da matéria-prima

- Válvula de não retorno (18) , impedindo o refluxo de material

Assim, o cilindro/ponteira (1) nunca fica contaminado pelo colorante.

Utilizando o mesmo corpo acoplador (9) podem criar-se e utilizar-se sistemas alternativos de alimentação e injecção, nomeadamente recorrendo a uma mini unidade de plasticização (25) mais pequena ou uma ou a mais bombas injectoras (Fig.12)

O sistema apresentado pode utilizar corante liquido ou não liquido .

Lisboa, 03 de Março de 2011