Inyección interna de espuma les permite a los fabricantes patentar sus productos transformados

Entre las diferentes culturas que encontramos en nuestros países latinoamericanos existen varias similitudes, y esto se refleja tanto en la vida cotidiana, como en las actividades industriales. A lo largo del tiempo en que he tenido contacto con diferentes empresarios de la industria del plástico en la región, he observado cierto grado de incomodidad cuando tienen que fabricar productos patentados, y aún cuando tienen la posibilidad de pagar por tener una licencia para la fabricación no se sienten del todo satisfechos.

La propiedad intelectual de un producto o proceso se comercializa para que las empresas que lo deseen se beneficien de dicha innovación de una manera legal, aportando una cantidad de dinero para recuperar los costos del desarrollo de la patente y así mismo para que el inventor genere fondos con el fin de desarrollar otras invenciones. Además, dicho sea de paso, esta es la forma más inteligente de crear tecnología en cualquier sector.

Sin embargo, muchos empresarios latinoamericanos requerimos no solo el permiso o la licencia para producir algo, sino para lograr de alguna manera que lo que estamos produciendo sea de nuestra propiedad. Es por eso que la propiedad intelectual del proceso “inside injection foaming” (iif, por sus siglas en inglés) se ha configurado de tal forma que permite que los usuarios de esta tecnología sean los dueños de las patentes de los productos que producen; teniendo así una patente que crea otras patentes.

El proceso “inside injection foaming” (iif) combina las técnicas de moldeo tradicional, con la inyección de espuma estructural o inyección a baja presión, para obtener partes de plástico con grandes espesores de pared (superiores a 15mm) a menor costo, a través de un tiempo de un ciclo de moldeo bastante menor que el del proceso de inyección de espuma estructural.

La idea básica del proceso radica en inyectar un termoplástico espumado dentro de zonas especificas de partes o productos que son previamente moldeados en procesos convencionales de transformación de plástico, como son inyección, extrusión, termoformado, soplado, rotomoldeo o una combinación de estos. Con el iif se moldean partes o productos plásticos reforzados en su estructura, con el fin de que sus características mecánicas, tales como la resistencia al impacto, resistencia a la flexión, resistencia a las cargas, u otras, se mejoren considerablemente.

La primera aplicación del proceso iif fue el desarrollo de una tarima o pallet de PP para el grupo FEMSA en México. La aplicación resultó ganadora del “Packaging & Handling Materials Award” en la Competencia de Diseño de Piezas Plásticas en la pasada exposición NPE 2009. FEMSA, que es propietaria de la patente de la tarima fabricada con el proceso iif, ha logrado aumentar considerablemente la vida útil de sus tarimas o pallets con un costo muy competitivo. La empresa está abierta a permitir la fabricación legal de este tipo de tarima a través de una licencia de fabricación. Sin embargo, si el proceso iif fuera usado para desarrollar un producto diferente a tarimas o pallets, la empresa que lo desarrolle podría patentar dicho producto y ser dueña de esa propiedad intelectual.

Sosa Tech Advisors LLC se dedica a analizar, prospectar, desarrollar e implementar productos que puedan fabricarse con la tecnología “inside injection foaming” (iif). Usted puede ser dueño de las patentes de los productos innovadores que produzca, y así reducir los riesgos de perder rentabilidad en sus productos con la única forma legal actualmente conocida: la innovación.

Antecedentes de la Invención iif
El proceso más difundido en la industria del plástico para fabricar artículos es el de moldeo por inyección. Dicho proceso data de los años cuarenta, y en la actualidad cuenta con una gran cantidad de variaciones, en función del tipo de productos que se desean manufacturar y de los materiales que se empleen. Por ende, encontramos que se ha diseñado maquinaria especializada para inyectar todo tipo de plásticos (termoplásticos y termofijos), tanto rígidos como flexibles, para diversas aplicaciones y diversas formas geométricas, además con diferentes espesores de pared.

Los procesos de moldeo por inyección, así como otros procesos de moldeo de plásticos, buscan satisfacer necesidades específicas con base en la aplicación del producto moldeado al menor costo posible, desarrollando aplicaciones óptimas para cumplir con las especificaciones en tanto se reducen los costos y los tiempos de fabricación o moldeo.

En este sentido, el espesor de pared del producto plástico a fabricar representa uno de los factores más importantes a tomar en cuenta en los procesos de moldeo, ya que es evidente que un menor espesor de pared implica un menor peso y por tanto un menor costo. Igualmente, un menor espesor de pared implica menor tiempo de fabricación, por requerir un ciclo más corto y por tanto un menor costo de producción. Lo contrario también es cierto: un mayor espesor de pared implica mayor peso, mayor costo y también mayor tiempo de fabricación por requerir un ciclo más largo.

Los espesores de pared que tradicionalmente se utilizan en el proceso de moldeo por inyección varían entre 0.5 mm y 3.0 mm, encontrándose también aplicaciones especiales para pared delgada, que son menores a 0.5 mm, para lo cual se requieren máquinas especialmente diseñadas. Por otro lado, también hay aplicaciones con paredes superiores a 3.0 mm, pero en este caso se empiezan a presentar problemas graves de rechupes y deformaciones de la parte moldeada, siendo posible alcanzar normalmente hasta 4.0/5.0 mm.

Para partes moldeadas con espesores de pared superiores a los 5.0 mm se ha desarrollado un proceso llamado inyección de espuma estructural en el cual se inyecta el material plástico dentro del molde con un agente espumante o expansor, que al reaccionar permite mantener una presión interna en el molde para evitar los rechupes y darle una estructura al material que impide las deformaciones del producto. Con este proceso se logran inyectar partes con espesores de 10 mm o más sin tener rechupes ni deformaciones. Sin embargo, los tiempos de moldeo se alargan considerablemente, ya que el tiempo de enfriamiento dentro del molde tiene que ser el suficiente para enfriar dicho espesor.

Los fabricantes de maquinaria para el proceso de inyección de espuma estructural han desarrollado máquinas que tienen varias estaciones de cierre para que, mientras se enfría un molde, se pueda ir inyectando otra parte, aumentando así la productividad del proceso. No obstanate, existe el inconveniente que dichas máquinas son altamente costosas y se requieren varios moldes para poder realizar el proceso.

De tal forma que en la actualidad después de grandes desarrollos en la fabricación de maquinaria y equipo para inyectar plásticos, nos encontramos con dos procesos reconocidos y del dominio público:

- Inyección en alta presión. Es el proceso de inyección tradicional, donde se moldean partes con espesores de pared de hasta de 4.0/5.0 mm.

- Inyección en baja presión. También conocido como inyección de espuma estructural, con el cual se moldean partes con espesores de pared superiores a 6.0 mm.

Por lo tanto, existe una problemática que comúnmente se encuentra ante la necesidad de fabricar partes o productos de plástico con grandes espesores de pared, para aplicaciones en las que son sometidos constantemente a diferentes esfuerzos. Esta situación no sólo se presenta en los procesos de inyección, también encontramos este tipo de problemática en los procesos de extrusión, extrusión – soplado, inyección – soplado, termoformado, rotomoldeo, y demás.

Utilidad de la invención iif
La invención tiene por objeto proporcionar un proceso para la elaboración de productos de plástico con grandes espesores de pared, de bajo costo, en un tiempo de producción menor al del proceso actual de espuma estructural. El proceso de la invención permitirá llevar a cabo la producción de partes o productos plásticos reforzados en su estructura con el fin de que sus características mecánicas tales como: resistencia al impacto, resistencia a la flexión y resistencia a cargas se mejoren considerablemente, los tiempos de producción se reduzcan y simultáneamente sus costos de producción disminuyan.

Otro objetivo de la invención es proporcionar un proceso híbrido que incluya la inyección de termoplásticos espumados dentro de zonas específicas de partes o productos que son moldeados en procesos convencionales de transformación de plástico, como son el de inyección de plásticos tradicional, el de extrusión, el de extrusión soplado, el de inyección soplado, el de termoformado, el de rotomoldeo y otros más.

Es un objetivo más de la invención proveer de un proceso híbrido para fabricar partes o productos plásticos reforzados donde se requiera de una inversión menor a la que se requiere en los procesos convencionales, al combinar dos procesos comunes para dar más ventajas técnicas y económicas .

El proceso híbrido de la invención se basa en la fabricación de un producto plástico mediante un proceso del tipo tradicional de inyección, o de extrusión, o de extrusión-soplado, o de inyección-soplado, o de termoformado, o de rotomoldeo o de cualquier otro convencional o de mezcla de varios de estos mismos, seguido de la inyección de un material termoplástico que adicionado con un agente espumante o expandente, se inyecta dentro de zonas diseñadas específicamente para tal fin.

La inyección del material termoplástico adicionado con el agente espumante se realiza con una máquina del tipo de inyección a baja presión, dentro de al menos una cavidad de un producto plástico moldeado con anterioridad el cual sirve de “molde” o contenedor para el termoplástico espumado. De esta forma, las paredes del producto plástico premoldeado, que regularmente no sobrepasan los 5.0 mm, son reforzados con espesores de 6.0 mm a 12.0 mm, con el fin de lograr espesores de pared superiores a los 20.0 mm sin tener el problema del tiempo de enfriamiento muy alto (ciclo largo), puesto que después de inyectar el termoplástico espumado la pieza puede ser extraída de la máquina rápidamente y terminar la expansión del termoplástico espumado así como su enfriamiento fuera de la máquina.

Es una condición necesaria que el producto plástico premoldeado forme al menos una cavidad cerrada con las paredes del mismo, cavidad que será rellenada por el termoplástico espumado; para lo cual se requiere del diseño de un orificio o una zona susceptible de perforación, por donde se inyecte dicho termoplástico espumado. Dependiendo del proceso utilizado para fabricar el producto premoldeado, será necesario que esté formado por dos o más partes que permitan obtener dicha cavidad cerrada. En algunos casos, como en los procesos de soplado y rotomoldeo, posiblemente sea suficiente una sola pieza que forme dicha cavidad cerrada.

En caso de que el producto plástico premoldeado que se desea reforzar con un espesor de pared mayor donde no pueda realizarse el refuerzo mediante una cavidad cerrada, será necesario diseñar medios de cierre de la cavidad que será inyectada con el termoplástico espumado, ya que de no hacerlo así este material realizará una expansión fuera de la parte y no se logrará el objetivo buscado, que es el de producir una parte plástica con un espesor de pared superior y con un ciclo de moldeo bajo.

Por otro lado, cuando sea necesario que el producto plástico premoldeado esté formado por dos o más partes, el material plástico espumado servirá como medio de anclaje de las diferentes partes que conforman el producto, además de reforzar el espesor de pared.

Por lo tanto, con la invención se pretenden obtener productos de plástico moldeados reforzando sus paredes a través de la inyección de termoplástico espumado sin tener un tiempo de ciclo muy largo dentro de las máquinas de moldeo. Una ventaja adicional de este proceso es que se pueden obtener productos como los producidos en los procesos de baja presión con bicomponente sin necesidad de adquirir una máquina especial, que por lo general es muy costosa, e incluso sin la necesidad de los altos volúmenes que se requieren para realizar dichas inversiones.