BRPI0817097B1

BRPI0817097B1 - processo de fabricação de tubos por soldagem

Info

Publication number: BRPI0817097B1
Application number: BRPI0817097A
Authority: BR
Inventors: Thomasset Jacques
Original assignee: Aisapack Holding Sa
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2008-07-26
Publication date: 2018-09-25
Also published as: BRPI0817097A2; RU2010111246A; EP2036697A1; MX2010002609A; CN101801643A; US20100193125A1; ES2363924T3; US8540835B2; CA2698240C; JP2010538870A; EP2188110B1; HK1143343A1; CA2698240A1; RU2469848C2; KR101501468B1; ATE503624T1; JP5662148B2; EP2188110A1; KR20100080775A; WO2009034485A1

Description

(54) Título: PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE TUBOS POR SOLDAGEM (51) lnt.CI.: B29C 53/20; B29C 53/50; B29C 65/02; B29C 65/00; F16L 9/17 (30) Prioridade Unionista: 13/09/2007 EP 07 116384.4 (73) Titular(es): AISAPACK HOLDING S.A.

(72) Inventor(es): JACQUES THOMASSET (85) Data do Início da Fase Nacional: 12/03/2010

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO

DE FABRICAÇÃO DE TUBOS POR SOLDAGEM.

Domínio da Invenção

A presente invenção refere-se à fabricação de embalagens flexíveis por soldagem de filmes plásticos. Mais especificamente, a invenção refere-se à confecção de tubos flexíveis destinados a estocar e distribuir produtos líquidos ou pastosos.

Estado da técnica

São conhecidos tubos flexíveis constituídos por uma cabeça e por uma saia flexível obtida por soldagem de uma tira dita laminado, o laminado sendo formado por várias camadas plásticas ou metálicas. As saias são obtidas por desenrolamento de uma tira; pela conformação da tira em corpo tubular; por soldagem das extremidades da tira que forma geralmente um ligeiro recobrimento; e finalmente por corte do corpo tubular em segmentos de comprimento idêntico. Uma cabeça de tubo é em seguida soldada ou moldada na extremidade da dita saia. A cabeça de tubo compreende um gargalo com orifício e um ombro que liga o gargalo à dita saia. O tubo é assim entregue ao acondicionador, com a cabeça para baixo e com o orifício de distribuição obturado (por uma tampa atarraxada por exemplo), a fim de ser cheio pela extremidade que permaneceu aberta do tubo. Uma vez que o tubo está cheio, a extremidade é fechada por pinçamento e soldagem do filme sobre si mesmo.

Uma dificuldade encontrada por ocasião da confecção dos tubos flexíveis por soldagem reside na deformação da saia por ocasião da operação de soldagem. Com frequência, as saias produzidas não apresentam uma geometria perfeitamente circular como seria desejado, mas apresenta uma seção em forma de pera ou de gota d'água. Esses defeitos de circularidade são especialmente prejudiciais às operações de união e de enchimento dos tubos. A união da saia e da cabeça por soldagem necessita a introdução da cabeça na parte de dentro da saia; operação que é ainda mais delicada quando maior for o defeito de circularidade. Por ocasião do enchimento, o acondicionador deve introduzir um bico pela extremidade que permaneceu aberta do tubo. Essa operação é bastante perturbada quando a seção do tubo não é circular.

A circularidade tem uma influência sobre a geometria final do tubo e em numerosos casos os defeitos de circularidade prejudicam as propriedades estéticas da embalagem. Por essa razão, é desejável que se tenha saias perfeitamente circulares.

O pedido de patente W02004039561 propõe deformar o laminado para além do domínio elástico previamente à operação de soldagem. Um primeiro processo proposto no pedido W02004039561 consiste em adelgaçar de cerca de 1% a tira por calandragem. Um esforço compreendido entre 2,5 e 500 Newton por milímetro de largura de tira deve ser aplicado. Quando a tira compreende mais de 70% de plástico em volume, é sugerido aquecer a dita tira antes de calandragem a uma temperatura compreendida entre 75 e 120°C. Um segundo processo proposto no pedido W02004039561 consiste em realizar uma impressão em relevo que se traduz pela criação de relevos e de vazados cuja amplitude está compreendida de preferência entre 1/15 e 3 vezes a espessura da tira. Essa operação de calandragem ou impressão em relevo teria como efeito modificar as tensões residuais no laminado. De acordo com os inventores esse processo uniformiza o comportamento elástico da tira e no caso de uma impressão em relevo permite aumentar a rigidez da tira no sentido do comprimento e no sentido transversal. No entanto, o processo proposto no pedido de patente W02004039561 apresenta vários inconvenientes. Ele é dificilmente utilizável com tiras impressas e sobretudo quando a impressão está na superfície. De fato, a operação de calandragem ou de impressão em relevo tende a deteriorar a impressão devido às deformações das temperaturas e atritos gerados pelo processo.

Um outro processo para melhorar a circularidade dos tubos é proposto no pedido de patente Suíço CH695937A5. Esse processo consiste em efetuar um tratamento térmico no corpo tubular antes que ele seja cortado em segmentos de comprimento idêntico. O corpo tubular é confeccionado de acordo com o estado da técnica, o processo de soldagem compreendendo notadamente uma etapa de conformação na qual a tira é enrolada em torno de uma haste de soldagem para formar um corpo cilíndrico; uma etapa de aquecimento para fazer as extremidades da tira a soldar fundirem; uma etapa de colocação em pressão das extremidades a soldar; e uma etapa de resfriamento da zona soldada. O pedido CH695937A5 propõe em seguida fazer um tratamento térmico do corpo tubular antes de cortá-lo em segmentos de comprimento idêntico. O tratamento térmico consiste em homogeneizar a temperatura do corpo tubular por intermédio de um fluido em contato com a superfície exterior do tubo. O dispositivo que serve para efetuar o tratamento térmico é inserido entre o dispositivo de soldagem e o dispositivo de corte. Um inconveniente do processo proposto no pedido CH695937A5 está ligado ao tempo necessário para efetuar um tratamento térmico eficaz. Esse tempo é ainda mais longo quanto maior for a espessura do laminado; de modo que o processo se revela inadaptado para os laminados espessos e às grandes velocidades de produção.

Exposição geral da invenção

A invenção consiste em um processo de soldagem que permite realizar por soldagem de um laminado corpos tubulares de redondeza melhorada. Esse processo de soldagem se caracteriza pelo fato de que a zona soldada sofre uma deformação de maneira a aumentar sua superfície.

O processo de soldagem de acordo com a invenção compreende as etapas seguintes:

- conformação de um laminado em torno de uma haste de soldagem,

- aquecimento das extremidades a soldar do laminado,

- colocação em pressão das ditas extremidades,

- deformação da zona soldada de maneira a aumentar sua superfície,

- resfriamento da zona soldada.

Na exposição da invenção, a expressão zona soldada representa a parte do laminado que é aquecida, comprimida e resfriada no processo de soldagem. A zona soldada não se limita à parte do laminado que forma o recobrimento soldado; ela constitui a parte do lamina do afetada termicamente pela operação de soldagem.

Por laminado, entende-se uma folha, formada por várias camadas plásticas ou metálicas, que é obtida por laminação.

Por deformação, entende-se uma modificação da forma da zona soldada que acarreta um aumento da superfície da zona soldada.

Vantajosamente, entre a etapa de colocação em pressão das extremidades e a etapa de deformação da zona soldada, as extremidades são resfriadas, sem no entanto atingir a temperatura ambiente.

De acordo com um modo de realização preferencial a zona soldada é alongada na direção longitudinal, quer dizer de acordo com uma direção paralela ao eixo do tubo.

De acordo com um segundo modo de realização a zona soldada é alongada transversalmente, quer dizer, de acordo com uma direção perpendicular ao eixo do tubo.

Um terceiro modo de realização consiste em combinar o alongamento longitudinal e o alongamento transversal da zona soldada.

A deformação da zona soldada compensa os encolhimentos da dita zona e relaxa as tensões ligadas aos ditos encolhimentos. Os tubos obtidos têm uma grande redondeza.

A operação de alongamento da zona soldada intervém, depois de aquecimento das extremidades a soldar e antes de resfriamento em temperatura ambiente do tubo. De preferência, a operação de deformação ocorre antes do corte do corpo tubular em segmentos de comprimento idêntico.

Vantajosamente, a operação de deformação consiste em aumentar a superfície da zona soldada de um valor que corresponde à retração da dita zona sob o efeito do aquecimento e do resfriamento. Esse valor depende das propriedades do laminado e em especial dos filmes que constituem o dito laminado. Para um laminado que se retrai bastante na direção longitudinal, a deformação da zona soldada pode atingir 1 a 2%.

Preferencialmente, o processo de soldagem consiste em temperar o conjunto do corpo tubular. Vantajosamente, o corpo tubular é temperado a uma temperatura compreendida entre 50 e 95°C no momento da de5 formação da zona soldada.

Uma variante da invenção consiste em um pós-tratamento do tubo soldado, o dito pós-tratamento compreendendo pelo menos uma operação de alongamento da zona soldada.

A invenção será melhor compreendida com o auxílio das figuras seguintes:

a figura 1 ilustra um corpo tubular obtido por soldagem de um laminado termoplástico e cuja seção apresenta defeitos de circularidade.

A figura 2 ilustra um dispositivo de alongamento da zona soldada no sentido longitudinal.

A figura 3 ilustra um dispositivo de alongamento da zona soldada no sentido transversal.

A figura 4 ilustra a seção do tubo obtida aplicando-se o processo descrito na invenção.

Exposição detalhada da invenção

A figura 1 ilustra a seção de um corpo tubular que apresenta defeitos de circularidade aos quais a invenção permite remediar. Os defeitos da seção resultam da confecção do corpo tubular por soldagem de acordo com os processos conhecidos no estado da técnica e sem operações prévias ou sucessivas ao processo de soldagem tais como descritas nas patentes W02004039561 e CH695937A5. O corpo tubular 1 resulta da soldagem de um laminado 2 do qual as extremidades soldadas formam um recobrimento ao nível da zona soldada 3. São observados defeitos de circularidade 4 e 5 situados na proximidade da zona soldada 3 e que afetam globalmente a redondeza do corpo tubular. A invenção permite melhorar também a redondeza de corpo tubular formado por soldagem ponta com ponta das extremidades de um laminado.

É observado que os defeitos de circularidade 4 e 5 aparecem no decorrer do processo de soldagem e em especial por ocasião do resfriamento da zona soldada. É observado também que os defeitos de soldagem aparecem no decorrer do resfriamento e estão ligados à retração térmica da zona soldada; a dita retração tendo como efeito gerar tensões e deformar a seção circular.

A invenção consiste em um processo de soldagem que permite compensar o encolhimento da zona soldada e evitar assim a geração de tensões que deformam o corpo tubular. Para fazer isso, o processo de soldagem compreende além das operações correntes de aquecimento, compressão e resfriamento, uma operação de alongamento da zona soldada. O alongamento da zona soldada é vantajosamente realizado por ocasião do resfriamento; quando a zona soldada é suficientemente resistente para ser alongada e antes que a zona soldada seja totalmente resfriada. A operação de estiramento consiste em alongar a zona soldada de um valor que corresponde à retração da dita zona sob o efeito de aquecimento e do resfriamento. Esse valor depende das propriedades do laminado e em especial dos filmes que constituem o dito laminado. Para um laminado que se retrai bastante na direção longitudinal, o alongamento da zona soldada pode atingir 1 a 2%.

Conjuntamente à operação de alongamento da zona soldada, é vantajoso reduzir a diferença de temperatura entre a zona soldada e o resto do corpo tubular. Foi descoberto que a redução da diferença de temperatura permite retardar o aparecimento de tensões ligadas à retração da zona soldada e permite assim retardar a operação de alongamento da zona soldada. É favorável alongar a zona soldada quando a temperatura da dita zona é próxima da temperatura do resto do corpo tubular. Para a confecção de corpos tubulares em PE, essa temperatura é compreendida entre 50 e 95°C e preferencialmente entre 60 e 80°C.

A operação de alongamento da zona soldada intervém depois de aquecimento das extremidades a soldar e antes de resfriamento em temperatura ambiente do tubo. Vantajosamente, a operação de estiramento é feita antes do corte do corpo tubular em segmentos de comprimento idêntico. Em um processo de soldagem de modo contínuo, a invenção consiste, a partir de um laminado enrolado sob a forma de bobina, em desenrolar o laminado; em conformar o laminado em torno de uma haste de soldagem; em aquecer as extremidades do laminado destinadas a serem soldadas; em comprimir as extremidades a soldar uma contra a outra, em resfriar pelo menos parcialmente a zona soldada; em alongar a zona soldada; em cortar o corpo tubular em saias cilíndricas destinadas a ser unidas sobre cabeças de tubo. O laminado é temperado durante a operação de soldagem a fim de diminuir o gradiente térmico entre a zona soldada e o laminado que forma a parte não soldada do corpo tubular. O aquecimento do laminado pode ser feito facilmente por intermédio da haste de soldagem em torno da qual é conformado o laminado. Um outro método para temperar o laminado consiste em utilizar ar quente que é projetado sobre a superfície externa ou interna do laminado. Para os laminados que compreendem uma camada de alumínio, o laminado pode ser aquecido por indução de correntes na camada de alumínio.

O primeiro modo de realização da invenção consiste em um processo de soldagem que compreende uma operação de alongamento da zona soldada no sentido longitudinal; quer dizer de acordo com uma direção perpendicular à seção do dito corpo tubular. Um primeiro exemplo para alongar a zona soldada em um processo em que o laminado se desloca em velocidade constante sobre uma haste de soldagem, consiste em fazer variar a velocidade da zona de soldadura. Essa variação de velocidade é obtida por exemplo graças a um dispositivo composto por rolos de acionamento situados na zona de soldadura e cujo diferencial de velocidade de rotação tem como efeito alongar a zona soldada. Um segundo exemplo de processo e dispositivo de alongamento da zona soldada no sentido longitudinal é ilustrado na figura 2. Esse dispositivo inserido em uma haste de soldagem é ilustrado de acordo com uma vista em corte da haste de soldagem 6; a dita vista em corte sendo realizada paralelamente ao eixo da haste. Esse dispositivo é formado por um conjunto de rolos exteriores à haste 7, e de rolos alojados na haste 8, que agem a fim de alongar a zona soldada 3. Somente a zona soldada 3 é alongada, o laminado 2 que forma o corpo tubular não é deformado. O alongamento da zona soldada 3 é ajustado com a pressão exercida pelos rolos 7; a dita pressão tendo como efeito modificar o percurso da zona soldada 3. O número e o diâmetro dos rolos 7 e 8 é ajustado em função do laminado e da velocidade de soldagem. A largura dos rolos 7 e 8 é ajustada em função da largura da zona soldada.

Um segundo modo de realização da invenção consiste em um processo de soldagem que compreende uma operação de alongamento da zona soldada no sentido transversal; quer dizer em uma direção perpendicular ao eixo do tubo. Um exemplo de dispositivo de alongamento da zona soldada no sentido transversal é ilustrado na figura 3. Esse dispositivo inserido em uma haste de soldagem é ilustrado de acordo com uma vista em corte da haste de soldagem 6; o dito corte sendo realizado perpendicularmente ao eixo da haste. Esse dispositivo é formado por um conjunto de rolos exteriores à haste 7, e de rolos alojados na haste 8, que agem conjuntamente a fim de alongar a zona soldada 3. Somente a zona soldada 3 é alongada, o laminado 2 que forma o corpo tubular não é deformado. O alongamento da zona soldada 3 é ajustado com a pressão exercida pelos rolos 7; a dita pressão tendo como efeito alongar transversalmente a zona soldada 3. O número e diâmetro dos rolos 7 e 8 é ajustado em função do laminado e da velocidade de soldagem. A largura dos rolos 7 e 8 é ajustada em função da largura da zona soldada.

Um terceiro modo de realização da invenção consiste em alongar longitudinalmente e transversalmente a zona soldada 3. O terceiro modo pode ser executado pela utilização sequencial dos dispositivos ilustrados nas figuras 3 e 4. Um dispositivo que permite um alongamento longitudinal e transversal simultâneo pode também ser utilizado.

O primeiro, segundo e terceiro modo da invenção permitem compensar os encolhimentos da zona soldada por ocasião do resfriamento e evitam as tensões de retração que deformam o corpo tubular. Depois de alongamento, o corpo tubular cuja temperatura é preferencialmente homogênea em toda sua circunferência se resfria em temperatura ambiente de modo homogêneo. Disso resulta um corpo tubular sem defeito de circularidade. A seção desse corpo tubular é ilustrada na figura 5. Os defeitos de circularidade situados na proximidade da zona de soldagem 3 foram suprimidos.

Em um processo de fabricação no qual o laminado não está em movimento durante a operação de soldagem, numerosos dispositivos que colocam em tração a zona soldada podem ser utilizados para criar a deformação. Esses dispositivos consistem em bloquear uma extremidade da zona soldada e em puxar a outra extremidade. A maior parte dos princípios e mecanismos de tração pode ser adaptada para efetuar essa operação.

No âmbito da invenção, é geralmente preferível só deformar a zona soldada, notadamente quando o laminado é impresso; a operação de deformação do laminado em seu conjunto podendo ter como efeito deteriorar a impressão. No entanto, em certos casos, é possível ser levado a alongar o tubo em seu conjunto.

Uma variante da invenção consiste em um pós-tratamento do tubo soldado, o dito pós-tratamento compreendendo pelo menos uma operação de alongamento da zona soldada. A operação de pós-tratamento consiste em aquecer o corpo tubular de modo homogêneo a uma temperatura compreendida entre 60 e 95°C; em alongar a zona soldada; em conformar o corpo tubular; em resfriar o corpo tubular. O alongamento da zona soldada pode ser longitudinal e/ou transversal. A conformação consiste em impor uma seção circular ao corpo tubular; a dita conformação podendo ser realizada por pressão interna, por depressão externa ou por conformação em um mandril.

O corpo tubular obtido de acordo com o processo descrito na invenção apresenta uma circularidade melhorada e está representado na figura 4. Esse corpo tubular 1 é formado a partir de um laminado 2 do qual as extremidades são soldadas. A invenção se aplica à soldagem por recobrimento, ou à soldagem ponta com ponta das extremidades.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo de soldagem de um laminado a base de polietileno para a confecção de corpos tubulares flexíveis (1) feitos de matéria plástica, caracterizado pelo fato de que compreende as operações seguintes:

5 - conformação de um laminado (2) em torno de uma haste de soldagem (6),

- aquecimento das extremidades a soldar do laminado (2),

- colocação em pressão e resfriamento pelo menos parcial das ditas extremidades,

10 - deformação da zona soldada (3) de maneira a aumentar sua superfície,

- resfriamento da zona soldada (3).
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que entre a etapa de colocação em pressão das extremidades e a

15 etapa de deformação da zona soldada (3) as extremidades são resfriadas, sem no entanto atingir a temperatura ambiente.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a zona soldada (3) é alongada de acordo com uma direção paralela ao eixo do tubo (1).

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4. Processo de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a zona soldada (3) é alongada de acordo com uma direção perpendicular ao eixo do tubo (1).
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a zona soldada (3) é alongada de acordo com uma direção para25 lela ao eixo do tubo (1) e de acordo com uma direção perpendicular ao eixo do tubo (1).
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa, posterior à etapa de resfriamento da zona soldada (3), que consiste em cortar o

30 corpo tubular (1) assim formado em vários segmentos idênticos.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a deformação da zona soldada

Petição 870180060404, de 13/07/2018, pág. 8/13 (3) corresponde substancialmente à retração da dita zona (3) sob o efeito do aquecimento e do resfriamento.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que tempera-se o laminado (2).
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o laminado é temperado durante a etapa de deformação da zona soldada (3), a uma temperatura compreendida entre 50 e 95°C.
10. Dispositivo para a confecção de corpos tubulares flexíveis (1) feitos de matéria plástica, que compreende uma haste de soldagem (6), meios de aquecimento adaptados de maneira a aquecer as extremidades de um laminado (2) disposto em torno da dita haste de soldagem (6) e meios de colocação em pressão das ditas extremidades, caracterizado pelo fato de que ele compreende meios de deformação (7, 8) para aumentar a superfície da zona de soldagem (3) do dito laminado.
11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os meios de deformação (7, 8) são adaptados para deformar a dita zona de soldagem de acordo com uma direção paralela ao eixo da haste de soldagem (6).
12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os meios de deformação (7, 8) são adaptados para deformar a dita zona de soldagem de acordo com uma direção perpendicular ao eixo da haste de soldagem (6).

Petição 870180060404, de 13/07/2018, pág. 9/13

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