MX2014008530A - Sistemas y metodos para fabricar partes de espuma. - Google Patents
Sistemas y metodos para fabricar partes de espuma.Info
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Abstract
Esta descripción se relaciona generalmente a partes de espuma celulares moldeadas y, más específicamente, a métodos para fabricar partes de espuma de poliuretano celulares. En una modalidad, un sistema de producción de polímero incluye una fuente de energía configurada para proporcionar energía de activación a una formulación de espuma para producir una parte de espuma. El sistema además incluye un molde polimérico configurado para contener la formulación de espuma dentro de una cavidad de molde durante la fabricación de la parte de espuma. Además, el molde se configura para no interactuar sustancialmente con la energía de activación que atraviesa el molde durante la fabricación de la parte de espuma. El sistema también incluye un recubrimiento de superficie semi-permanente dispuesto sobre una superficie de la cavidad de molde que se configura para facilitar la liberación de la parte de espuma desde la cavidad de molde.
Description
SISTEMAS Y MÉTODOS PARA FABRICAR PARTES DE ESPUMA
ANTECEDENTES
Esta descripción se relaciona generalmente a partes de poliuretano moldeadas y, más específicamente, a métodos para fabricar partes de espuma de poliuretano celular.
Los materiales poliméricos, tales como espumas celulares, se utilizan ampliamente para hacer varias partes en artículos de consumo, que incluyen asientos de espuma, acolchado, sellantes, juntas y así sucesivamente. Durante la fabricación de partes de espuma, los precursores de espuma en una formulación de espuma pueden reaccionar entre sí dentro de un molde que imparte la forma deseada a la espuma resultante. Por ejemplo, cuando se fabrican y se moldean partes de espuma de poliuretano, un precursor de isocianato y un precursor de poliol (por ejemplo, una mezcla de precursor de poliol) se puede combinar dentro de un molde, y el molde se puede calentar subsecuentemente para superar la barrera de energía de activación para que los precursores reaccionen (por ejemplo, polimerizar, reticular, etc.). Adicionalmente, para facilitar adicionalmente estas reacciones, se puede proporcionar un catalizador para fabricar tales partes de una manera efectiva en costo. Por ejemplo, durante la producción de una parte de espuma, un agente de soplado (por ejemplo, agua) puede provocar que la mezcla pueda espumarse (es decir, formar la estructura celular) y expandirse para rellenar el
interior de la cavidad del molde (por ejemplo, utilizando un gas tal como dióxido de carbono) , para de esta manera asumir la forma de la cavidad del molde. Otros materiales también se pueden proporcionar para aumentar la formación de espuma de la mezcla. Una vez curado, el objeto de la espuma (por ejemplo, un cojín de asiento) puede ser removido desde el molde y utilizado (por ejemplo, dentro de un asiento) . Para ciertos procesos, una parte de espuma se puede curar adicionalmente (por ejemplo, aproximadamente 1 a 96 horas) para evaporar cualquier catalizador residual y para conducir las reacciones de formación de espuma a la terminación.
Los métodos tradicionales para fabricar partes de espuma pueden consumir grandes cantidades de energía, consumiendo decenas de billones de BTUs de calor cada año. Generalmente hablando, una cantidad sustancial de energía se puede consumir en el calentamiento de un molde por todo el proceso de producción completo, incluyendo períodos cuando no está presente formulación de espuma dentro del molde (por ejemplo, cuando se prepara la línea de producción o entre partes de espuma) , que puede representar aproximadamente 30% a 50% de tiempo de producción. Además, los métodos tradicionales para fabricar partes de espuma también pueden producir un alto volumen de químicos orgánicos volátiles (VOCs) (por ejemplo, aldehidos, aminas o químicos similares), como subproductos ambientalmente perjudiciales del proceso de
fabricación. Por ejemplo, ciertos catalizadores u otros componentes de formulaciones de espuma tradicionales pueden volatilizarse y/o descomponerse para liberar uno o más VOCs (por ejemplo, formaldehido, anilina u otro compuesto similar) durante la producción de la parte de espuma asi como durante el curado (por ejemplo, durante aproximadamente 170 horas después de la producción) . Estos VOCs pueden poseer problemas ambientales asi como preocupaciones de seguridad para el fabricante de espumas, frecuentemente requiriendo ventilación sustancial para mantener el cumplimiento con las regulaciones gubernamentales. Además, como una tendencia general, muchas industrias que consumen partes de espuma, tales como las industrias automotrices y relacionadas al transporte (por ejemplo, partes de consumo para vehículos, aviones, trenes, autobuses, motocicletas, etc.) están moviéndose hacia la incorporación de partes de espuma más delgadas, más ligeras en vehículos para mejorar la eficiencia del combustible. Por lo tanto, puede ser deseable producir partes de espuma que tengan peso reducido que sean aun capaces de proporcionar propiedades aceptables (por ejemplo, comodidad estática y dinámica, durabilidad, flujo de aire térmico, etc.) para la aplicación deseada.
BREVE DESCRIPCIÓN
Una breve descripción de ciertas modalidades descritas en la presente se expone enseguida. Debe ser
entendido que estos aspectos se presentan solamente para proporcionar al lector con una breve descripción de estas ciertas modalidades y que estos aspectos no se proponen para limitar el alcance de esta descripción. En realidad, esta descripción puede abarcar una variedad de aspectos que no se pueden exponer enseguida.
La presente descripción incluye modalidades dirigidas hacia moldes poliméricos o compuestos que tienen recubrimientos de superficie permanentes o semi-permanentes utilizados en la producción de espumas celulares. Una modalidad se relaciona a un sistema de producción de polímero. El sistema de producción de polímero incluye una fuente de energía configurada para proporcionar energía de activación a una formulación de espuma para producir una parte de espuma. El sistema además incluye un molde polimérico configurado para contener la formulación de espuma dentro de una cavidad de molde durante la fabricación de la parte de espuma. Además, el molde se configura para no interactuar sustancialmente con la energía de activación que atraviesa el molde durante la fabricación de la parte de espuma. El sistema también puede incluir un recubrimiento de superficie semipermanente dispuesto sobre una superficie de la cavidad de molde que se configura para facilitar la liberación de la parte de espuma desde la cavidad de molde.
Otra modalidad se relaciona a un molde. El molde
tiene un material base que incluye uno o más materiales poliméricos sustancialmente transparentes para uno o más de calentamiento por inducción, calentamiento de microondas o calentamiento infrarrojo (IR) suministrado desde afuera del molde para activar una formulación de espuma contenida dentro del molde durante la producción de una parte de espuma moldeada. El molde también incluye un recubrimiento de superficie dispuesto sobre una superficie del material base para facilitar la liberación de la parte de espuma moldeada desde el molde.
Otra modalidad se relaciona a una formulación para fabricar una parte de espuma de poliuretano. La formulación incluye una formulación de precursor de poliol, un precursor de isocianato y un activador. El activador incluye una o más partículas metálicas configuradas para responder a uno o más de inducción, irradiación de microondas o irradiación infrarroja (IR) para activar una o más reacciones químicas entre por lo menos la formulación de precursor de poliol y el precursor de isocianato mientras que se fabrica la parte de espuma de poliuretano.
Otra modalidad se relaciona a un método para producir una parte de espuma. El método incluye disponer una formulación de espuma dentro de una cavidad de molde de un molde compuesto, en el cual la cavidad de molde tiene una forma e incluye un recubrimiento de superficie fluorado. El
método también incluye directamente calentar la formulación de espuma dispuesta dentro de la cavidad de molde para formar la parte de espuma en la forma de la cavidad de molde sin directamente calentar el molde. El método además incluye curar la parte de espuma en la cavidad de molde antes de remover la parte de espuma desde la cavidad de molde.
DIBUJOS
Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención llegarán a ser mejor entendidas cuando la siguiente descripción detallada se lee con referencia a los dibujos acompañantes en los cuales caracteres similares representan partes similares por todos los dibujos, en donde:
la FIG. 1 es una ilustración esquemática de una modalidad de un sistema de producción de parte de espuma, de acuerdo con aspectos de la presente técnica;
la FIG. 2 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra una modalidad de un proceso para producir una parte de espuma, de acuerdo con aspectos de la presente técnica;
la FIG. 3 es una vista lateral en perspectiva de una modalidad de un molde, de acuerdo con aspectos de la presente técnica;
la FIG. 4 es una vista superior en perspectiva del molde ilustrado en la FIG 3, de acuerdo con aspectos de la presente técnica;
la FIG. 5 es una vista en sección transversal tomada dentro de la linea 5-5 de la FIG. 1 que ilustra la superficie de la modalidad de molde de la FIG. 1; y
la FIG. 6 es una vista en sección transversal de la parte de espuma fabricada de acuerdo con aspectos de la presente técnica.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Una o más modalidades especificas de la presente invención serán descritas enseguida. En un esfuerzo para proporcionar una descripción concisa de estas modalidades, todas las características de una implementación real no pueden ser descritas en la especificación. Debe ser apreciado que en el desarrollo de cualquier implementación real de tal clase, como en cualquier proyecto de ingeniería o diseño, numerosas decisiones especificas de implementación deben ser hechas para lograr las metas específicas de los desarrolladores , tal como el cumplimiento con las restricciones relacionadas al sistema y relacionadas a los negocios, que pueden variar desde una implementación a otra. Por otra parte, debe ser apreciado que tal esfuerzo de desarrollo podría ser complejo y consumidor de tiempo, pero no obstante sería una tarea rutinaria de diseño, fabricación y manufactura para aquellos de habilidad ordinaria que tienen el beneficio de esta descripción.
Cuando se introducen elementos de varias
modalidades de la presente invención, los artículos "un", "uno", "el" y "dicho" se proponen para dar a entender que hay uno o más de los elementos. Los términos "que comprende", "que incluye" y "que tiene" se proponen para ser inclusivos y significan que puede haber elementos adicionales diferentes de los elementos listados.
Como se expone en lo anterior, las modalidades descritas se relacionan a la producción de partes de espuma en una manera relativamente eficiente y ambientalmente favorable comparado con las técnicas de moldeo de espuma tradicionales. Utilizando un molde que es sustancialmente transparente al (es decir, sustancialmente invisible al) método de calentar la formulación de espuma (por ejemplo, calentamiento por inducción o calentamiento utilizando longitudes de onda de radiación visibles o no visibles, tal como luz infrarroja (IR), luz ultravioleta (UV) o microondas), las modalidades descritas permiten que una cantidad considerable de energía sea conservada durante la fabricación de una parte de espuma. Adicionalmente, las modalidades de molde actualmente descritas incluyen un recubrimiento de superficie permanente o semi-permanente (por ejemplo, ceras, fluoropolímeros , dióxido de silicio, dióxido de titanio o recubrimiento de superficie similar) para facilitar la liberación de la parte de espuma fabricada desde el molde. La presente descripción también incluye modalidades
de formulación de espuma que tiene activadores (por ejemplo, hojuelas metálicas y/o cuentas de cerámica recubiertas de metal) que pueden facilitar la activación eficiente de las reacciones formadoras de espuma, además reduciendo el costo de energía por parte de espuma producida. Adicionalmente, las técnicas actualmente descritas pueden permitir la producción de partes de espuma que tienen un espesor de espuma mínimo inferior (por ejemplo, 10 mm) y/o un espesor de parte mínimo inferior (por ejemplo, 20 mm) comparado con otros métodos de producción. Además, las formulaciones y técnicas descritas pueden producir generalmente menos subproductos VOC durante la producción de partes de espuma comparados con las técnicas de moldeo de espuma tradicionales. Por consiguiente, las técnicas actualmente descritas permiten la producción de partes de espuma en costo de producción y ambiental considerablemente menor.
Con lo anterior en mente, la FIG. 1 ilustra una vista general esquemática de un sistema 10 para preparar una parte de espuma 12 (por ejemplo, un cojín de asiento de poliuretano) dentro de un molde 14. El molde 14 incluye un material base 16 y una cavidad de molde 18 formado (por ejemplo, por maquinado) en el material base 16. La cavidad de molde 18 generalmente imparte forma a la parte de espuma 12 ya que la espuma se produce por las reacciones químicas discutidas enseguida. El material base 16 del molde 14 se
puede hacer de un material polimérico (por ejemplo, polietileno expandido (EPE) , polietileno de alta densidad (HDPE) , polietileno de baja densidad (LDPE) , polipropileno expandido (EPP) , acrilonitrilo butadieno estireno expandido (ABS-E) , poliestireno, polisulfona, nilón, cloruro de polivinilo o material polimérico similar) , o un compuesto de varios materiales poliméricos (por ejemplo, un compuesto plástico, un compuesto epoxi, o compuesto similar) , capaz de proporcionar estabilidad mecánica para la espuma producida dentro de la cavidad 18. De hecho, el material base 16 puede incluir cualquier material polimérico durable, duro de acuerdo con otros aspectos de la presente técnica presentada enseguida. Adicionalmente, mientras que el molde 14 ilustrado en la FIG. 1 incluye dos piezas 20 y 22 que vienen con untamente para formar la cavidad de molde 18, debe ser observado que en ciertas modalidades, la cavidad de molde 18 se puede formar desde una sola pieza, o desde más de dos piezas, cada pieza que tienen una superficie interior 26 para poner en contacto la parte de espuma 12. Por otra parte, el número de piezas (por ejemplo, piezas 20 y 22) que forman la cavidad de molde 18 puede depender de la forma y/o tamaño particular de la parte de espuma 12 que es producida y el método especifico utilizado para producir la parte de espuma 12. Además, como es discutido enseguida, la superficie interior 26 de la cavidad de molde 18 puede tener uno o más
recubrimientos de superficie permanentes o semi-permanentes (por ejemplo, una capa de polímero fluorada) que puede facilitar la liberación de la parte de espuma 12 desde la cavidad de molde 18 una vez que la parte 12 se ha fabricado.
Además, el material base 16 es sustancialmente transparente a la manera en la cual la energía de activación 19 (por ejemplo, un estímulo externo o entrada de energía que se proporciona por una fuente de energía 21) se suministra a la cavidad de molde 18 para producir la parte de espuma 12. Es decir, el material base 16 del molde 14 puede no responder significativamente a (por ejemplo, absorber, dispersar, o de otra manera significativamente interferir con) una energía de activación 19 que atraviesa el molde 14 para activar (por ejemplo, calentar) una formulación de espuma 28 contenida dentro de la cavidad de molde 18. Por ejemplo, en ciertas modalidades, la energía de activación 19 puede estar en la forma de luz IR (por ejemplo, suministrada por una fuente de energía IR 21) y el material base 16 del molde 14 puede ser sustancialmente transparente a la luz IR tal que la luz IR suministrada al exterior del molde 14 alcanza la cavidad de molde 18 con aproximadamente la misma intensidad. Por ejemplo adicional, en ciertas modalidades, la energía de activación 19 se puede proporcionar en la forma de irradiación de microondas (por ejemplo, suministrada por una fuente de energía generadora de microondas 21) y el material base 16
del molde 14 puede permitir que generalmente el microondas alcance los contenidos de la cavidad de molde 18 relativamente no abatidos. Por ejemplo aun adicional, en ciertas modalidades, la energía de activación 19 se puede proporcionar en la forma de calentamiento por inducción de una o más superficies de metal presentes dentro de los contenidos de la cavidad de molde 18 (por ejemplo, por la vía de una fuente de energía de calentamiento por inducción de radio frecuencia (RF) 21) y el material base 16 puede ser sustancialmente transparente a esta inducción electromagnética (por ejemplo, campo electromagnético y/o radiación de RF) tal que el material base 16 no se calienta directamente por la energía que atraviesa el molde 14.
Durante la operación del sistema 10, varios materiales se mezclan para producir finalmente una formulación de espuma 28, la cual es una mezcla reactiva capaz de formar la parte de espuma 12 dentro del molde 14 cuando se somete a condiciones de polimerización adecuadas (por ejemplo, calentamiento causado por la energía de activación 19) . En el presente contexto, la parte de espuma 12 es una parte de espuma de poliuretano fabricado desde una formulación de espuma 28. Por consiguiente, la formulación de espuma 28 se produce de materiales capaces de formar enlaces de carbamato de repetición (es decir, un poliuretano) y enlaces de urea de agua e isocianato. En una modalidad
ilustrada, la formulación de espuma 28 se produce al mezclar, en un cabezal de mezclado 30, una formulación de poliol 32 y una mezcla de isocianato 34. Sin embargo, será apreciado que en ciertas modalidades, la formulación de espuma 28 se puede producir al mezclar la formulación de poliol 32 y la mezcla de isocianato 34 directamente en la cavidad de molde 18. Es decir, como es discutido enseguida, en ciertas modalidades, el molde 14 se puede diseñar para moldeo de vaciado cerrado o inyección, en donde el molde 14 puede permanecer sustancialmente cerrado durante la formación de la parte de espuma 12.
La formulación de poliol 32 puede incluir, entre otros reactivos, compuestos de polihidroxilo (es decir, moléculas pequeñas o polímeros que tienen más de una unidad de hidroxilo que incluye polioles y polioles de copolímero) . La Tabla 1 enseguida proporciona componentes de ejemplo de una formulación de poliol 28 y sus cantidades respectivas. Se puede apreciar que, para las varias modalidades de formulación representadas en la Tabla 1, otros factores (por ejemplo, tiempo de curado y entrada de calor) pueden variar.
Por ejemplo, la formulación de poliol 32 puede incluir resinas sintéticas de poliol de poliéter comercialmente disponibles de Bayer Materials Science, LLC. La formulación de poliol 32 también puede incluir un agente de soplado (por ejemplo, agua), un reticulador, un surfactante y otros aditivos (por ejemplo, abridores de celda, estabilizadores) . La formulación de poliol 32 puede además incluir otros materiales poliméricos, tales como materiales de copolímero que se configuran para impartir ciertas propiedades físicas a la parte de espuma 12. Un ejemplo de tal copolímero es un copolímero de estireno-acrilonitirilo (SAN) . En la Tabla 1, se proporciona agua como un ejemplo de un agente de soplado; sin embargo, en ciertas modalidades, debe ser apreciado que un cierto grado de formación de espuma puede ocurrir del precursor de isocianato y el precursor de poliol sin la adición del agente de soplado, por ejemplo, para formar un elastómero. Se puede apreciar que las modalidades de formulación que carecen de la adición de agua pueden proporcionar un material de elastómero de alta densidad (por ejemplo, adecuado para juntas) y puede
permitir una curación rápida o instantánea del elastómero. Además, se puede apreciar que los copolimeros particulares, reticuladores y/o surfactantes de la Tabla 1 que son discutidos en la presente no se proponen que sean limitantes. Más bien, en ciertas modalidades, estos componentes se pueden substituir por uno o más copolimeros, reticuladores y/o surfactantes conocidos por aquellos de habilidad en la técnica y compatibles con el presente procedimiento.
Además, en ciertas modalidades, uno o más activadores de metal configurados para facilitar la producción de poliuretano (es decir, reacción entre los grupos hidroxilo de la formulación de poliol 32 y los grupos isocianato de la mezcla de isocianato 34) se pueden utilizar, y pueden ser una parte de la formulación de poliol 32. Por ejemplo, en ciertas modalidades, la formulación de poliol 32 puede incluir una o más superficies de metal que pueden disminuir la barrera de energía de activación de la formulación de espuma 28 y/o responder a la energía de activación 19 para calentar y activar la formulación de espuma 28. En ciertas modalidades, la formulación de poliol 32 puede incluir pequeñas hojuelas de metal y/o cuentas de cerámica recubiertas de metal como activadores con la formulación de espuma. Por ejemplo, la formulación de poliol 32 puede incluir hojuelas de metal (por ejemplo, bismuto, cadmio, zinc, cobalto, hierro, acero y/u otros metales
similares) que varían de nanómetros a milímetros en tamaño. Por ejemplo, en ciertas modalidades, la formulación de poliol puede incluir hojuelas de zinc de 200 µ?? o menos. Por ejemplo adicional, la formulación de poliol 32 puede incluir cuentas de cerámica (por ejemplo, alúmina, sílice, titanio, zirconio o cuentas de cerámica similares) que varían de nanómetros a milímetros en diámetro y recubiertas con un metal (por ejemplo, bismuto, cadmio, zinc, cobalto, hierro, acero u otro metal similar) . Adicionalmente, en ciertas modalidades, los activadores de metal pueden incluir hierro, acero o metales similares de fuentes recicladas. También, en ciertas modalidades, estos activadores metálicos pueden ser cenoesferas recubiertas de metal o cuentas de vidrio que miden en el régimen de tamaño de nanómetro. Además, en ciertas modalidades, ciertos organometales (por ejemplo, organobismuto y/o compuestos de organozinc) , u otros materiales similares pueden ser empleados, adicionalmente o alternativamente .
Debe ser apreciado que el uno o más activadores de metal pueden tomar el lugar de un catalizador a base de amina tradicional (por ejemplo, anilina) para facilitar la formación de la parte de espuma 12. Debe ser apreciado adicionalmente que, a través del uso del uno o más activadores de metal, las presentes modalidades de la formulación de espuma 28 pueden tomar ventaja de químicas y/o
materiales únicos que son generalmente inaccesibles o problemáticos para los procesos de fabricación de espuma tradicionales. Por ejemplo, puesto que las modalidades actualmente descritas de la formulación de espuma 28 no pueden incorporar catalizadores a base de amina, la formulación de espuma 28 puede permitir el uso de formulaciones de poliol mezcladas a base de no petróleo o parcialmente a base de no petróleo 32 que no pueden ser compatibles con los catalizadores a base de amina. Es decir, las formulaciones de poliol a base de no petróleo 32 pueden contener ácidos residuales y, por lo tanto, una cantidad exorbitante de catalizador a base de amina podría ser necesaria para promover las reacciones de formación de espuma en los procesos tradicionales. En contraste, estos ácidos residuales pueden tener poco o ningún efecto en la habilidad del uno o más activadores de metal para promover la formación de la parte de espuma 12 para el proceso de fabricación de espuma actualmente descrito. Por consiguiente, la técnica actualmente descrita permite el uso de formulaciones de espuma 28 que tienen uno o más materiales no tradicionales (por ejemplo, metal reciclado o materiales de polímero, aceites reciclados o que ocurren naturalmente, etc.) para proporcionar ventajas de costo adicionales.
En ciertas modalidades, el uno o más activadores de metal (por ejemplo, las hojuelas de metal y/o cuentas de
cerámica recubiertas de metal) pueden responder específicamente a la energía de activación 19 que se aplica a la formulación de espuma 28 durante la fabricación de la parte de espuma 12. Es decir, las dimensiones y materiales de los activadores se pueden seleccionar tal que cuando, por ejemplo, se utiliza el calentamiento por inducción para suministrar la energía de activación 19 a la formulación de espuma 28 dispuesta dentro de la cavidad de molde 18, el uno o más activadores presentes dentro de la formulación de espuma 28 se puede calentar específicamente por la inducción electromagnética (por ejemplo, señales RF) y, subsecuentemente, calentar la formulación de espuma circundante 28. Por ejemplo adicional, cuando se utiliza la radiación de microondas para suministrar la energía de activación 19 la formulación de espuma 28 dentro de la cavidad de molde 18, puede ser específicamente el activador (por ejemplo, una superficie de la hojuela de metal o cuenta de cerámica recubierta de metal) que sustancialmente absorbe la radicación de microondas y, subsecuentemente, calienta el resto de la formulación de espuma 28. Por consiguiente, al controlar la concentración y posición de estos activadores y/o controlar el suministro de energía de activación 19 a la formulación de espuma 28 dentro de la cavidad de molde 18, la formulación de espuma 28 se puede calentar de una manera no uniforme, dando por resultado una parte de espuma 12 que
tiene múltiples densidades y durezas. Como es discutido en detalle enseguida, para ciertas modalidades un recubrimiento de superficie permanente o semi-permanente (por ejemplo, una capa de polímero fluorada) que tiene un espesor no uniforme se puede utilizar tal que diferentes porciones de la parte de espuma 12 pueden liberarse de la cavidad de molde 18 a una diferente temperatura. Además, debe ser apreciado que, a diferencia de otras formulaciones de espuma, en ciertas modalidades, la formulación de espuma 28 puede permanecer generalmente inerte (es decir, no comienza a reaccionar sustancialmente) hasta que la energía de activación 19 se aplica, proporcionando mayor control del proceso de producción de espuma.
La mezcla de isocianato 34, la cual se hace reaccionar con la formulación de poliol 32 en el molde 14, puede incluir uno o más diferentes compuestos de poliisocianato . Ejemplos de tales compuestos incluyen diisocianato de metilen difenilo (MDI), diisocianato de tolueno (TDI) u otros de tales compuestos que tienen dos o más grupos isocianato. Los compuestos de poliisocianato también pueden incluir prepolímeros o polímeros que tienen un promedio de dos o más grupos isocianato por molécula. Los compuestos de poliisocianato particulares utilizados pueden depender del uso final deseado (es decir, las propiedades físicas deseadas) de la parte de espuma 12. Debe ser
observado que la concentración de las especies de isocianato debe corresponder generalmente a las concentraciones de los polioles y agua listados en la Tabla 1. Por consiguiente, en ciertas modalidades, la concentración de las especies de isocianato pueden variar de ente 2.4 y 100 partes por ciento dependiendo de la cantidad del poliol y agua utilizada.
Como es mencionado, las presentes modalidades generalmente emplean uno o más recubrimientos de superficie permanentes o semi-permanentes para proporcionar lubricidad adecuada para la emoción de las partes de espuma 12 desde la cavidad de molde 18 mientras que también proporciona una superficie de manera relativa químicamente inerte (por ejemplo, no interactúa sustancialmente con la formulación de espuma 28 u otros químicos presentes en el ambiente local) . En ciertas modalidades, los recubrimientos de superficie tradicionales se pueden utilizar, que incluyen, por ejemplo, cera a base de solvente (por ejemplo, de agua o esencias minerales), fabricantes de barniz e impresoras (VM&P) nafta, o combinaciones de agua y solventes orgánicos, que deben trabajar bien con los moldes tanto metálicos como de polímero .
Además, en ciertas modalidades, los recubrimientos de superficie pueden proporcionar generalmente un número extendido de ciclos comparados con los agentes de liberación a base de cera tradicionales, comúnmente empleados. Por
ejemplo, en ciertas modalidades, un solo recubrimiento de superficie se puede utilizar, aunque debe ser observado que cualquier número adecuado de recubrimientos se pueden emplear. En ciertas modalidades, el uno o más recubrimientos de superficies permanentes o semi-permanentes puede ser una capa de polímero fluorada. Por ejemplo, los recubrimientos de superficie pueden, por ejemplo, incluir politetrafluoro-etileno (PTFE) u otro fluoropolímero o una combinación de materiales (por ejemplo, una combinación de metal y plástico) tal como níquel-PTFE. En otras modalidades, uno o más recubrimientos de superficies permanentes o semi-permanentes pueden incluir dióxido de silicio, dióxido de titanio u otros recubrimientos de superficie a base de óxido similares. Debe ser observado que, similar al material base 16 del molde 14, el uno o más recubrimientos de superficie pueden ser sustancialmente transparentes al método para suministrar energía de activación 19 a la formulación de espuma 28 dentro de la cavidad de molde 18. Es decir, ' el uno o más recubrimientos de superficie puede no interactuar significativamente con (por ejemplo, absorber, dispersar o de otra manera disminuir o interferir con) la energía de activación 19 que atraviesa el molde 14 y uno o más recubrimientos de superficie antes de alcanzar la formulación de espuma 28 contenida dentro.
Además, en ciertas modalidades, el uno o más
recubrimientos de superficie (por ejemplo, una capa de polímero fluorada) pueden tener generalmente un espesor no uniforme. Por ejemplo, el espesor de una capa de polímero fluorada no uniforme puede corresponder a una temperatura de liberación deseada en una porción particular del molde 14. Es decir, en ciertas modalidades, una capa de polímero fluorada más gruesa puede dar por resultado generalmente una liberación de temperatura más baja, mientras que una capa de polímero fluorada más gruesa puede dar por resultado generalmente una liberación de temperatura más alta de la parte de espuma de multi-densidad 12 desde la cavidad de molde 18. Por lo tanto, en tales modalidades, la capa de polímero fluorada no uniforme puede facilitar la fabricación y la liberación de la parte de espuma de multi-densidad 12 a temperaturas locales no uniformes.
En ciertas modalidades, el uno o más recubrimientos de superficie se pueden depositar sobre la superficie interior 26 de la cavidad de molde 18 utilizando deposición de vapor químico (CVD) . Además, el uno o más recubrimientos de superficie se pueden aplicar tal que el espesor de los recubrimientos puede ser controlado. Por ejemplo, un polímero fluorado (por ejemplo, PTFE) se puede depositar sobre la superficie interior 26 de la cavidad de molde 18 utilizando CVD y uno o más enmascaradores para limitar la cantidad de polímero depositado en porciones específicas de la cavidad de
molde 18. Por consiguiente, un recubrimiento de superficie de espesor variable (por ejemplo, una capa de fluoropolímero) se puede depositar sobre la superficie interior 26 de la cavidad de molde 18 en una manera controlada. Generalmente, cualquier espesor adecuado del uno o más recubrimientos se contempla actualmente. Por ejemplo, en una modalidad, el espesor del uno o más recubrimientos de superficie puede variar de 1 a 20 µp?. En otras modalidades, el espesor del uno o más recubrimientos de superficie puede variar entre aproximadamente 1 y 100 µp?, tal como entre aproximadamente 1 y 90 µp?, 1 y 75 µ??, 5 y 30 µp?, o 7 y 15 µ?t?, dependiendo de la temperatura de liberación deseada. Por ejemplo adicional, en otras modalidades, el uno o más recubrimientos de superficie puede tener un espesor uniforme (por ejemplo, 25 µp?) sobre la totalidad de la cavidad de molde 18. Debe ser observado adicionalmente que los recubrimientos de superficie se pueden seleccionar basados en ciertas propiedades deseadas asi como otras consideraciones, que incluyen pero no limitadas a, selección de activador de metal, la temperatura del proceso de producción de espuma, otros materiales en la formulación de espuma 28, el tipo de espuma de poliuretano que es producido, y los procesos de superficie deseados para liberar el objeto de espuma 12 del molde 14.
La FIG. 2 ilustra una modalidad de un proceso 40 para producir una parte de espuma 12 de acuerdo con aspectos
de la presente técnica. El proceso 40 comienza con la inserción (bloque 42) de un substrato en el molde abierto 14 antes de cerrar el molde 14. Volviendo brevemente a la FIG. 3, se ilustra un ejemplo del molde 14 en su forma abierta. Más específicamente, la FIG. 3 ilustra un substrato 60, discutido en detalle enseguida, a medida que este está siendo insertado 62 en el molde abierto 14. Como es ilustrado, el molde 14 puede incluir una o más porciones de articulación 64 que acoplan dos o más piezas (por ejemplo, pieza 20 o 22) del molde 14 conjuntamente tal que el molde 14 se puede abrir y cerrar cerca de la porción articulada 64. En ciertas modalidades, la porción articulada 64 del molde 14 se puede construir del mismo material base 16 o un diferente material base 16 (por ejemplo, un plástico diferente, un compuesto u otro material), que el resto del molde 14. Además, en ciertas modalidades, el molde 14 también puede incluir uno o más cilindros 66 (por ejemplo, cilindros de fluido hidráulico o compresión de gas) que se pueden utilizar para accionar uno o más rodillos 68 (por ejemplo, construidos de un material polimérico de alta durabilidad, duro, similar a nilón) para facilitar la abertura o cierre del molde 14. Similar a la porción articulada 64, estos de uno o más cilindros 66 y sus rodillos correspondientes 68 también se pueden construir del mismo material base 16 o un diferente material base 16 que el resto del molde 14. En ciertas modalidades, la porción
articulada 64, el uno o más cilindros 66, y/o el uno o más rodillos 68 se pueden hacer de un material base 16 sustancialmente transparente para la energía de activación 19 que atraviesa el molde 14 para alcanzar la formulación de espuma 28 dentro de la cavidad de molde 18.
Generalmente hablando, el substrato 60 puede ser un substrato polimérico o compuesto que se puede incorporar en una parte de espuma 12 para impartir propiedades deseadas a la parte de espuma 12. El substrato 60 puede ser generalmente un substrato de polímero (por ejemplo, polietileno expandido, poliestireno expandido o cualquier compuesto adecuado del mismo) que se puede insertar, ilustrado como la flecha 62, en el molde abierto 14 antes de la fabricación de la parte de espuma 12. Por consiguiente, una vez que la parte de espuma 12 se ha fabricado, el substrato 60 puede proporcionar una o más capas dentro de la parte de espuma resultante 12 y estas capas pueden tener ciertas propiedades físicas (por ejemplo, densidad, dureza, flexibilidad, compresibilidad o propiedades físicas similares) que pueden afectar las propiedades físicas resultantes de la parte de espuma 12. Adicionalmente, en ciertas modalidades, el substrato 60 se puede insertar automáticamente en el molde abierto 14 (por ejemplo, por la vía de un sistema de control de proceso automatizado) y el molde 14 se puede cerrar automáticamente antes de la producción de la parte de espuma 12. Debe ser observado que,
en ciertas modalidades, el substrato 60 no se puede utilizar. En tales modalidades, los hechos representados por el bloque 42 se pueden omitir y la parte de espuma resultante 12 se puede hacer completamente de espuma antes de que tenga una capa de polímero.
Volviendo a la FIG. 2, una vez que el substrato 60 se ha insertado en el molde abierto 14 y el molde 14 se ha cerrado, la formulación de espuma 28 se puede adicionar (bloque 44) al molde cerrado 14. Generalmente hablando, la formulación de espuma 28 se puede adicionar al molde 14 en cualquier manera adecuada. En ciertas modalidades, la formulación de espuma 28 se puede introducir en la cavidad de molde 18 utilizando una técnica de moldeo de vaciado cerrado o inyección. Volviendo a la FIG. 4, una vista en perspectiva de la parte superior del molde cerrado 14 es ilustrado. Para el molde 14 ilustrado en la FIG. 4, las dos piezas 20 y 22 del molde 14 han sido puestos en contacto entre sí tal que solamente un espacio pequeño 80 se presenta en la parte superior del molde 14 (por ejemplo, para la introducción de la formulación de espuma 28 en la cavidad de molde 18) . Además, en ciertas modalidades, una o más piezas 20 o 22 del molde 14 pueden incluir una puerta 82 la cual se puede cerrar para sellar la cavidad de molde 18 antes de la producción de la parte de espuma 12. Para modalidades que utilizan técnicas de moldeo por inyección, además de o en lugar del espacio 80,
uno o más puertos se pueden presentar en varias porciones del molde 14 que se pueden utilizar para inyectar la formulación de espuma 28 en la cavidad de molde 18. Adicionalmente, en ciertas modalidades el molde 14 se puede posicionar en posición vertical (por ejemplo, a 90° o perpendicular con relación al piso) a medida que la formulación de espuma 28 se adiciona a la cavidad de molde 18 mientras, en otras modalidades, el molde 14 se puede posicionar en cualquier ángulo entre aproximadamente 5o y 175° o entre aproximadamente 75° y 135° (con relación al piso), basado en el flujo y diseño de la parte de espuma 12.
Volviendo a la FIG. 2, después de que la formulación de espuma 28 se ha adicionado a la cavidad de molde 18, la formulación de espuma 28 se puede calentar (bloque 46) para activar las reacciones de formación de espuma dentro de la formulación de espuma 28. Por otra parte, el método para calentar la formulación de espuma 28 (es decir, el método para proporcionar energía de activación 19) , no calienta sustancialmente el molde 14. Es decir, el material base 16 y los recubrimientos de superficie aplicados a la cavidad de molde 18 son generalmente transparentes a la energía de activación 19 que se suministra a la formulación de espuma 28. Debe ser apreciado que, mientras el molde 14 no puede interactuar sustancialmente con la energía de activación 19 conforme atraviesa el molde 14, una porción
pequeña de la energía de activación 19 se puede perder inadvertidamente. Además, debe ser apreciado que, mientras que el molde 14 no puede interactuar directamente con la energía de activación 19 conforme atraviesa el molde 14 para alcanzar la formulación de espuma 28, la cavidad de molde 18 se puede calentar indirectamente por la formulación de espuma 28 conforme la formulación se calienta directamente por la energía de activación 19. En otras palabras, cualquier calentamiento experimentado por el molde 14 será generalmente un resultado de transferencia de calor desde la formulación de espuma calentada 28 al molde 14. Debe ser apreciado que, en contraste a otras técnicas de moldeo de espuma, las modalidades descritas utilizan métodos de calentamiento en los cuales el molde 14 por sí mismo no se calienta directamente por una fuente externa para suministrar calor a la formulación de espuma 28.
Para ilustrar adicionalmente la superficie interior 26 de la cavidad de molde 18, la FIG. 5 es una vista en sección transversal (tomada a lo largo de la línea 5-5 de la FIG. 1) que ilustra una porción de una modalidad del molde 14. En la sección transversal ilustrada, un recubrimiento de superficie 52 (por ejemplo, PTFE) depositado sobre el material base 16 de la cavidad de molde 18, y la formulación de espuma 28 se dispone dentro de la cavidad de molde 18. Debe ser observado que con respecto a las FIGS . 5, las
proporciones se han enfatizado para propósitos demostrativos y, por lo tanto, el recubrimiento de superficie 52 y el material base 16 no se retiran necesariamente a la misma escala relativa. Mientras que cualquier espesor adecuado se contempla actualmente, en ciertas modalidades, el material base 16 del molde 14 puede tener un espesor 54 de aproximadamente 2.54 cm (1 pulgada) . En ciertas modalidades, el espesor 54 puede variar de 0.254 cm (0.10 pulgadas) a 20.32 cm (8 pulgadas) . Además, en la modalidad ilustrada, el espesor 56 del recubrimiento de superficie 52 es aproximadamente 20 µp?. En otras modalidades, el espesor 56 del recubrimiento de superficie 52 puede variar de aproximadamente 1 im a aproximadamente 40 µp?. Además, como es mencionado, tampoco el material base 16, ni el recubrimiento de superficie 52 puede interactuar significativamente con la energía de activación 19 que atraviesa el material base 16 y el recubrimiento de superficie 52 antes de alcanzar la formulación de espuma 18 localizada dentro de la cavidad de molde 18. Adicionalmente, mientras que un espesor de recubrimiento de superficie 56 se ilustra en la FIG. 5, debe ser observado que, en otras modalidades, un recubrimiento de superficie 52 que tiene múltiples espesores (por ejemplo, 15 pm, 20 µ?? y 25 µp?) , con espesores transicionales graduales o etapas dramáticas entre estos, también se pueden utilizar.
Una vez que la formulación de espuma 28 se ha
calentado para activar las reacciones de formación de espuma, la parte de espuma 12 puede comenzar a formarse dentro de la cavidad de molde 18. Generalmente hablando, ciertas de las modalidades descritas emplean una formulación de espuma 28 que tiene uno o más activadores que disminuye la barrera de energía de activación. Es decir, aunque el uso del uno o más activadores, de la formulación 28 consume menos energía de activación antes de que la espuma exotérmica que forma las reacciones haga la reacción energéticamente auto-suficiente. Adicionalmente, los activadores pueden convertir la energía de activación 19 (por ejemplo, luz IR, radiación de microondas, inducción RF o los similares) en el calor dentro de la formulación de espuma 28 para superar esta barrera de energía de activación. Por consiguiente, el presente proceso de producción de espuma 40 puede solamente gastar una cantidad adecuada de energía de activación 19 para iniciar las reacciones de formación de espuma exotérmicas, diferentes técnicas de formación de espuma tradicionales en las cuales el molde 14 y la formulación de espuma 28 serían calentadas (por ejemplo, a 76.66°C (170°F)) por toda la fabricación de la parte de espuma 12.
Por ejemplo, en una modalidad, la energía de activación de microondas 19 se puede utilizar para calentar la formulación de espuma 28 a una temperatura menor que 43.33°C (100°F) (por ejemplo, ligeramente por arriba de la
temperatura ambiente) para activar las reacciones de formación de espuma. En ciertas modalidades, la cantidad de energía de activación 19 suministrada a la formulación de espuma 28 se puede basar en el ambiente (por ejemplo, temperatura, humedad, presión barométrica etc.) dentro de la planta, la formulación de espuma 28, o ciertas propiedades deseadas (por ejemplo, dureza, durabilidad, densidad, etc.) de la parte de espuma. Subsecuentemente, el calor generado por las reacciones de formación de espuma iniciales puede conducir a reacciones de formación de espuma subsecuentes, y el proceso puede llegar a ser energéticamente auto-suficiente hasta que los precursores de espuma se han consumido. Debe ser apreciado que suministrar una energía de activación inicial 19 (por ejemplo, por la vía de fuente de energía 21) directamente a la formulación de espuma proporciona un ahorro de energía sustancial comparado al calentamiento del molde completo 14 y la formulación de espuma 28 por toda la fabricación de la parte de espuma 12. De hecho, muchas líneas de producción tradicionales mantienen la temperatura del molde (por ejemplo, un molde de metal) a la temperatura de reacción deseada (por ejemplo, 76.66°C (170°F) por todo el proceso de producción de espuma completo, que incluye períodos cuando el molde está vacío (por ejemplo, cuando preparando los moldes para comenzar la producción y/o entre las partes de espuma) , las cuales liberan calor en el
ambiente de la planta mientras que incrementan los costos de energía. Además, debe ser apreciado que puesto que la energía de activación 19 se proporciona directamente a una formulación de espuma 28 contenida dentro de la cavidad de molde 18, el molde polimérico 14 puede comportarse actualmente como un aislador, previniendo el calor producido por la energía de activación 19, así como cualquier calor generado de los procesos exotérmicos durante la formación de espuma, de fácil escape en el ambiente de la planta circundante. Por consiguiente, la transparencia descrita actualmente del molde 14 a la energía de activación 19, las reacciones de formación de espuma exotérmica y las propiedades térmicamente de aislamiento del molde 14 pueden trabajar en conjunción para proporcionar ahorros de energía significantes por todo el proceso de producción de espuma.
Volviendo nuevamente a la FIG. 2, una vez que la parte de espuma 12 se ha formado, se puede curar (bloque 48) dentro del molde 14 antes de la remoción. Es decir, la parte de espuma 12 se puede dejar suficiente tiempo para completar las reacciones de formación de espuma y para solidificar generalmente en la forma de la cavidad de molde 18. Utilizando la formulación de espuma 28 y los diversos métodos para suministrar energía de activación 19 descritos en lo anterior, las modalidades actualmente descritas permiten tiempos más rápidos de curación para las partes de espuma 12
que los procesos de producción de espuma tradicionales. Por ejemplo, un proceso de producción de espuma tradicional puede permitir aproximadamente 4 min. para una parte de espuma 12 para curar antes de que se remueva del molde. En contraste, una parte de espuma similar 12 fabricada de acuerdo con el proceso actualmente descrito 40 puede curar en menos de 3 min (por ejemplo, aproximadamente 30% más rápido) . Generalmente hablando, la curación más rápida de la técnica descrita puede, por lo menos en parte, debido al suministro de la energía de activación en la formulación de espuma comparada con un método de calentamiento basado en la superficie tradicional (es decir, utilizando un molde calentado para calentar la formulación de espuma) . Es decir, para métodos de calentamiento basados en la superficie tradicional, conforme la espuma comienza a formarse en la superficie de la cavidad de molde, las propiedades generalmente de aislamiento de la espuma pueden inhibir algo de transferencia de calor adicional al núcleo de la formulación de espuma para curar el núcleo de espuma de la parte. En contraste, las técnicas actualmente descritas permiten el suministro de la energía de activación 19 directamente a la formulación de espuma 28 (por ejemplo, el espesor completo de la formulación de espuma 28) tal que la formulación de espuma 28 puede ser calentar más uniformemente por toda la curación de la parte de espuma 12. Sin embargo, en ciertas modalidades, la energía de activación
19 (por ejemplo, la intensidad, frecuencia, magnitud de la energía de activación 19) y/o la formulación de espuma 28 (por ejemplo, la concentración del uno o más activadores) puede ser variada intencionalmente para producir calentamiento no uniforme, localizado cuando produce partes de espuma de multi-densidad, como es discutido enseguida.
Una vez que la parte de espuma 12 se ha curado, el molde 14 se puede abrir (bloque 50) y la parte de espuma 12 se puede remover desde la cavidad de molde 18. Generalmente hablando, una vez que la parte de espuma 12 se ha removido de la cavidad de molde 18, un nuevo substrato se puede insertar en el molde (bloque 42) y el proceso 40 se puede repetir. Volviendo a la FIG. 6, aun ejemplo de una parte de espuma 12 de acuerdo con aspectos de la presente técnica es ilustrado. Como es mencionado, la parte de espuma 12 puede incluir generalmente una capa de substrato 90 que tiene una capa de espuma 92 unida. Por ejemplo, la capa de substrato 90 puede ser polímero (por ejemplo, polietileno expandido, poliestireno expandido o cualquier compuesto adecuado del mismo) formado del substrato de polímero 60 que se insertó en el molde 14 antes de la producción de la parte de espuma 12 (por ejemplo, bloque 42) . La parte de espuma ilustrada 12 incluye una capa de substrato que tiene un espesor 93 de aproximadamente 10 mm. En ciertas modalidades, el substrato 60 puede someterse a una o más transformaciones químicas o
físicas (por ejemplo, reacciones químicas con la capa de espuma 92, fusión, reticulación o endurecimiento a través de una o más reacciones químicas) durante la formación de la parte de espuma 12 para formar la capa de substrato 90.
Adicionalmente, la parte de espuma ilustrada 12 de la FIG. 6 incluye algunas porciones de espuma más gruesas 94 y algunas porciones de espuma más delgadas 96 (por ejemplo, basado en la forma de la cavidad de molde 18) . La parte de espuma ilustrada 12, por ejemplo, tiene un espesor máximo 98 de aproximadamente 60 mm, que incluye la capa de substrato 90 y la capa de espuma 92. Además, en ciertas modalidades, la parte de espuma 12 puede ser adicionalmente una parte de espuma de multi-densidad, multi-dureza 12, y la densidad de la parte de espuma 12 en ciertas porciones (por ejemplo, porción 96) puede ser sustancialmente diferente de la densidad en otra porción (por ejemplo, porción 94) de la parte de espuma de multi-densidad 12. Adicionalmente, en ciertas modalidades, la parte de espuma 12 puede estar entre aproximadamente 35% y 75% de espuma de poliuretano, con la porción restante de la parte de espuma 12 que es la capa de substrato 90. Por consiguiente, las técnicas actualmente descritas pueden permitir la producción de partes de espuma más delgadas 12 (por ejemplo, que tienen un espesor de espuma mínimo inferior de aproximadamente 10 mm o menos y/o un espesor de parte total de aproximadamente 20 mm o menos)
comparado con otros métodos de producción en los cuales el espesor de espuma mínimo inferior puede ser significativamente más grande (por ejemplo, aproximadamente 40 mm o más) . Además, en ciertas modalidades, la parte de espuma 12 puede estar entre 10 y 20 mm de espesor e incluir entre 5% a 95% de poliuretano con una construcción de fibra natural intertejida. Para industrias relacionadas al transporte, las partes de espuma más delgadas, más ligeras 12 generalmente ofrecen ventajas en términos de eficiencia de combustible ya que cada componente a bordo contribuye al peso del vehículo. De hecho, conforme los vehículos se mueven lejos de la energía a base de petróleo, las partes de espuma más ligeras que tienen secciones transversales más delgadas continúan ganando atracción.
Mientras que solamente ciertas características y modalidades de la invención se han ilustrado y descrito, muchas modificaciones y cambios se les pueden ocurrir a aquellos expertos en la técnica (por ejemplo, variaciones en tamaños, dimensiones, estructuras, formas y proporciones de los diversos elementos, valores de parámetros (por ejemplo, temperaturas, presiones, etc.), arreglos de montaje, uso de materiales, colores, orientaciones, etc.) sin apartarse materialmente de las enseñanzas y ventajas novedosas de la materia objetivo citada en las reivindicaciones. El orden o secuencia de cualquiera de las etapas del proceso o del
método se pueden variar o re-secuenciar de acuerdo con modalidades alternativas. Por lo tanto, va a ser entendido que las reivindicaciones adjuntas se proponen para cubrir todas de tales modificaciones y cambios como se encuentran dentro del espíritu verdadero de la invención. Además, en un esfuerzo para proporcionar una descripción concisa de las modalidades ejemplares, todas las características de una implementacion real no pueden haber sido descritas (es decir, aquellas no relacionadas con el mejor modo actualmente contemplado para llevar a cabo la invención, o aquellas no relacionadas para habilitar la invención reclamada) . Debe ser apreciado que en el desarrollo de cualquier implementacion real, como en cualquier proyecto de ingeniería o diseño, se pueden hacer numerosas decisiones específicas de implementacion. Tal esfuerzo de desarrollo podría ser complejo y consumidor de tiempo, pero no obstante sería una tarea rutinaria de diseño, fabricación y manufactura para aquellos de habilidad ordinaria que tienen el beneficio de esta descripción, sin experimentación indebida.
Claims (45)
1. Un sistema de producción de polímero, caracterizado porque comprende: una fuente de energía configurada para proporcionar una energía de activación a una formulación de espuma para producir una parte de espuma; un molde polimérico configurado para contener la formulación de espuma dentro de una cavidad de molde durante la fabricación de la parte de espuma, en donde el molde polimérico se configura para no interactuar sustancialmente con la energía de activación que atraviesa el molde polimérico durante la fabricación de la parte de espuma; y un recubrimiento de superficie semi-permanente dispuesto sobre una superficie de la cavidad de molde, en donde el recubrimiento de polímero semi-permanente se configura para facilitar la liberación de la parte de espuma desde la cavidad de molde.
2. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de energía comprende una fuente de energía de inducción, una fuente de energía de microondas y fuente de energía infrarroja (IR) o cualquier combinación de las mismas .
3. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de energía se configura para calentar la formulación de espuma entre aproximadamente 21.11°C (70°F) y aproximadamente 43.33°C (100°F) para proporcionar la energía de activación a la formulación de espuma.
4. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la fuente de energía se configura para calentar la formulación de espuma en una manera no uniforme durante la producción de la parte de espuma.
5. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la formulación de espuma comprende uno o más activadores de metal configurados para recibir la energía de activación proporcionada por la fuente de energía para calentar la formulación de espuma.
6. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el uno o más activadores de metal se configuran para recibir la energía de activación en la forma de inducción, radiación de microondas o radiación IR y convertir la energía de activación en calor dentro de la formulación de espuma.
7. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el uno o más activadores de metal comprenden una o más partículas de metal que comprenden bismuto, cadmio, zinc, cobalto, hierro, acero o cualquier combinación de los mismos.
8. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la una o más partículas de metal comprenden hojuelas de metal, cuentas de cerámica recubiertas de metal o cualquier combinación de los mismos.
9. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el uno o más activadores de metal comprenden una o más partículas de metal de fuentes de metal recicladas.
10. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el molde polimérico comprende polietileno, polipropileno, acrilonitrilo butadieno estireno, poliestireno, cloruro de polivinilo, polisulfona o cualquier combinación o compuesto de los mismos.
11. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el molde polimérico comprende polietileno de alta densidad expandido, polietileno de baja densidad, polipropileno expandido, acrilonitrilo butadieno estireno expandido o cualquier combinación o compuesto de los mismos.
12. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el recubrimiento de superficie semi-permanente comprende politetrafluoroetileno (PTFE), dióxido de silicio, dióxido de titanio o cualquier combinación de los mismos.
13. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el recubrimiento de superficie semi-permanente tiene un espesor no uniforme sobre la cavidad de molde.
14. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la parte de espuma comprende una parte de espuma de poliuretano.
15. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la parte de espuma comprende una parte de espuma de poliuretano que tiene una capa de substrato de polímero.
16. El sistema de producción de polímero de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la capa de substrato de polímero comprende polietileno expandido, poliestireno expandido o cualquier combinación de los mismos.
17. Un molde, caracterizado porque comprende: un material base que comprende uno o más materiales poliméricos sustancialmente transparentes a uno o más de calentamiento por inducción, calentamiento de microondas o calentamiento infrarrojo (IR) suministrado desde afuera del molde para activar una formulación de espuma contenida dentro del molde durante la producción de una parte de espuma moldeada; y un recubrimiento de superficie dispuesto sobre una superficie del material base, en donde el recubrimiento de superficie se configura para facilitar la liberación de la parte de espuma moldeada del molde.
18. El molde de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el material base comprende polietileno de alta densidad expandido, polietileno de baja densidad, polipropileno expandido, polisulfona, acrilonitrilo butadieno estireno expandido o cualquier combinación o compuesto de los mismos.
19. El molde de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el recubrimiento de superficie se configura para ser sustancialmente transparente a uno o más de calentamiento por inducción, calentamiento de microondas o calentamiento infrarrojo (IR) suministrado desde afuera del molde para activar a formulación de espuma contenida dentro del molde durante la producción de una parte de espuma moldeada .
20. El molde de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el recubrimiento de superficie comprende politetrafluoroetileno (PTFE) , una capa de dióxido de silicio, una capa de dióxido de titanio o cualquier combinación de los mismos.
21. El molde de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el recubrimiento de superficie comprende dos o más espesores, y en donde los dos o más espesores se configuran para proporcionar dos o más temperaturas de liberación correspondientes para la parte de espuma moldeada.
22. El molde de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la parte de espuma moldeada comprende una parte de espuma moldeada de poliuretano que tiene una capa de substrato de polietileno expandido o de poliestireno expandido.
23. El molde de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la formulación de espuma comprende una o más partículas de metal configuradas para ser activadas por uno o más de calentamiento por inducción, calentamiento de microondas o calentamiento infrarrojo (IR) durante la producción de la parte de espuma moldeada.
24. El molde de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque las partículas de metal comprenden hojuelas de metal o partículas recubiertas de metal que comprenden uno o más de bismuto, cadmio, zinc, cobalto, hierro o acero.
25. Una formulación para fabricar una parte de espuma de poliuretano, caracterizada porque comprende: una formulación de precursor de poliol; un precursor de isocianato; y un activador que comprende una o más partículas metálicas configuradas para responder a uno o más de inducción, radiación de microondas o irradiación infrarroja (IR) para activar una o más reacciones químicas entre por lo menos la formulación de precursor de poliol y el precursor de isocianato mientras que se fabrica la parte de espuma de poliuretano .
26. La formulación de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque la formulación de precursor de poliol comprende resina sintética de poliol de poliéter, un aceite de una fuente no de petróleo o cualquier combinación de los mismos.
27. La formulación de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque el precursor de isocianato comprende diisocianato de metilen difenilo (MDI), un prepolímero de MDI, diisocianato de tolueno (TDI), un prepolímero de TDI o cualquier combinación de los mismos.
28. La formulación de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque la formulación de precursor de poliol comprende uno o más agentes de soplado, reticuladores, surfactantes , abridores de celda, estabilizadores o co-polímeros .
29. La formulación de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque la una o más partículas metálicas varían de aproximadamente 10 µ?a a aproximadamente 300 µp? en tamaño.
30. La formulación de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque la una o más partículas metálicas comprenden hojuelas metálicas de bismuto, cadmio, zinc, cobalto, hierro, acero o cualquier combinación de los mismos.
31. La formulación de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque la una o más partículas metálicas comprenden cuentas de cerámica recubiertas con bismuto, cadmio, zinc, cobalto, hierro, acero o cualquier combinación de los mismos.
32. La formulación de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque la formulación se configura para ser utilizada en conjunción con una cavidad de molde compuesta que tiene un recubrimiento de polímero fluorado unido a la superficie, semi-permanente .
33. Un método para producir una parte de espuma, caracterizado porque comprende: disponer una formulación de espuma dentro de una cavidad de molde de un molde polimérico, en donde la cavidad de molde tiene una forma e incluye un recubrimiento de superficie fluorado; directamente calentar la formulación de espuma dispuesta dentro de la cavidad de molde para formar la parte de espuma en la forma de la cavidad de molde sin directamente calentar el molde; y curar la parte de espuma en la cavidad de molde durante un tiempo de curado antes de remover la parte de espuma desde la cavidad de molde.
34. El método de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque comprende disponer un substrato en la cavidad de molde, en donde el substrato se incorpora en la parte de espuma.
35. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el substrato comprende polietileno expandido, poliestireno expandido o cualquier combinación de los mismos.
36. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque la disposición de la formulación de espuma comprende un vaciado cerrado o inyección de la formulación de espuma dentro de la cavidad de molde.
37. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el recubrimiento de superficie fluorado comprende PTFE.
38. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el recubrimiento de superficie fluorado tiene por lo menos dos diferentes espesores.
39. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque la formulación de espuma comprende una o más superficies de metal configuradas para facilitar una o más reacciones químicas para formar la parte de espuma.
40. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque la una o más superficies de metal comprenden hojuelas de un metal o partículas recubiertas con el metal, y en donde el metal comprende uno o más de bismuto, cadmio, zinc, cobalto, hierro o acero.
41. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el calentamiento directamente de la formulación de espuma comprende calentar directamente la formulación de espuma utilizando calentamiento por inducción, calentamiento de microondas, calentamiento infrarrojo (IR) o cualquier combinación de los mismos.
42. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el calentamiento directamente de la formulación de espuma comprende calentar directamente la formulación de espuma en una manera no uniforme para producir la parte de espuma, y en donde la parte de espuma tiene más de una densidad.
43. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el calentamiento directamente de la formulación de espuma comprende calentar directamente la formulación de espuma entre aproximadamente 21.11°C (70°F) y aproximadamente 43.33°C (100°F) sin calentar directamente la cavidad de molde.
44. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el molde polimérico comprende polietileno de alta densidad expandido, polietileno de baja densidad, polipropileno expandido, acrilonitrilo butadieno estireno expandido, polisulfona o cualquier combinación o compuesto de los mismos.
45. Una parte de espuma, caracterizada porque se produce de conformidad con el método de la reivindicación 34. BESUMEN DE LA INVENCIÓN Esta descripción se relaciona generalmente a partes de espuma celulares moldeadas y, más específicamente, a métodos para fabricar partes de espuma de poliuretano celulares. En una modalidad, un sistema de producción de polímero incluye una fuente de energía configurada para proporcionar energía de activación a una formulación de espuma para producir una parte de espuma. El sistema además incluye un molde polimérico configurado para contener la formulación de espuma dentro de una cavidad de molde durante la fabricación de la parte de espuma. Además, el molde se configura para no interactuar sustancialmente con la energía de activación que atraviesa el molde durante la fabricación de la parte de espuma. El sistema también incluye un recubrimiento de superficie semi-permanente dispuesto sobre una superficie de la cavidad de molde que se configura para facilitar la liberación de la parte de espuma desde la cavidad de molde.
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