ES2952833T3 - Procedimiento y dispositivo de extrusión y de etiquetado de un producto cilíndrico - Google Patents

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Abstract

El método para extruir y etiquetar un tubo de envasado comprende los siguientes pasos sucesivos: a) formar una etiqueta (12) parcial o totalmente tubular a partir de una película en un conformador (20); b) insertar la etiqueta en un elemento de calibración (22); c) extruir un cuerpo tubular (13) en el lado de la cara cóncava de la etiqueta (12) en un cabezal de extrusión (24); d) poner en contacto la cara exterior del cuerpo tubular extruido con la cara cóncava de la etiqueta. En el método, la etiqueta (12) comprende al menos una capa cuya temperatura de fusión es al menos 20°C mayor que la temperatura de fusión del cuerpo tubular extruido (13). Se forma una primera diferencia de presión en el tubo extruido con un chorro de aire. La invención también se refiere a un dispositivo para implementar dicho método y a un tubo obtenido mediante dicho método. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y dispositivo de extrusión y de etiquetado de un producto cilindrico
Åmbito técnico y estado de la técnica
La invención se sitúa en el ámbito de los tubos o de los cilindros, y más particularmente en el ámbito de los tubos de envasado de productos líquidos o viscosos, tales como pastas dentífricas o cremas, cuyo faldón se obtiene por extrusión de material.
Los tubos flexibles de envasado presentan generalmente dos partes distintas, a saber, un faldón o cuerpo cilíndrico flexible, unidos a una cabeza que comprende un cuello cerrado por un tapón. El faldón del tubo se obtiene por extrusión de un cuerpo tubular, o bien por soldadura de una hoja multicapa que se enrolla para formar este cuerpo tubular antes de la soldadura de borde con borde o por solapamiento.
Existen varios procedimientos para agregar y fijar una cabeza de tubo al extremo de un faldón previamente extruido. La cabeza de tubo puede ser moldeada por compresión o inyección y conjuntamente soldada al faldón por sobremoldeo. Otro procedimiento consiste en prefabricar la cabeza de tubo por inyección o compresión moldeo, y después en ensamblar la cabeza de tubo al faldón por soldadura.
El tubo así formado es decorado después a nivel del faldón, en particular por el usuario final del tubo y se utilizan habitualmente técnicas de impresión para añadir la decoración deseada. Cuando el faldón se obtiene por extrusión de un cuerpo tubular, la operación de impresión se realiza antes o después del ensamblaje del faldón con la cabeza de tubo. Esta operación de impresión presenta varios inconvenientes ligados al hecho de que la impresión no se realiza sobre un plano sino sobre la geometría tubular del faldón. Esto conduce generalmente a un procedimiento de mayor complejidad y, por consiguiente a un equipo costoso, a cadencias de producción más bajas y a una flexibilidad reducida del procedimiento de fabricación. La falta de flexibilidad de las máquinas de impresión conduce, por ejemplo, a operaciones de repaso para decoraciones complejas tales como la serigrafía o la decoración en caliente.
Con el fin de superar las dificultades de decoración por impresión, un método alternativo consiste en aplicar sobre el tubo una etiqueta adhesiva previamente impresa. La etiqueta, que está asociada a una película de soporte generalmente de PET, es separada del soporte durante la aplicación sobre la superficie externa del tubo. La etiqueta está recubierta previamente con un adhesivo que une la etiqueta a la superficie del tubo. La capa adhesiva está protegida por la película de soporte antes de la aplicación de la etiqueta al tubo.
A modo de ejemplo, el procedimiento divulgado en la solicitud de patente WO 2007/092652 consiste en aplicar una etiqueta fina que no está pegada a una película de soporte antes de la utilización. Según este método, la operación de recubrimiento o de activación de la capa adhesiva tiene lugar en el momento de la aplicación de la etiqueta sobre la superficie del tubo. Una variante de este procedimiento consiste en aplicar la capa adhesiva a la etiqueta en el momento de la aplicación. Otra variante consiste en aplicar la capa adhesiva a la superficie del tubo antes de la aplicación de la etiqueta. El procedimiento descrito en el documento WO 2007/082652 presenta sin embargo varios inconvenientes. La adición de una capa adhesiva por recubrimiento en el momento de la aplicación de la etiqueta o la adición de una etapa de activación hace más complejo el procedimiento de fabricación, en particular durante la aplicación en una línea de extrusión de tubo continuo (figura 2 del documento WO 2007/092652). Otro inconveniente radica en los tiempos de activación muy cortos de la capa adhesiva requeridos por este procedimiento, lo que puede conducir a una elección restringida y costosa de adhesivos. Otro inconveniente se sitúa a nivel del envase: la etiqueta que se añade a la superficie del tubo no forma parte integrante de la pared del envase. Los bordes de la etiqueta a veces son visibles o detectables al tacto y perjudican a las propiedades decorativas y estéticas del envase.
La solicitud de patente EP 0457 561 presenta un método y un dispositivo para la confección de cuerpos tubulares extruidos que tienen una película laminada en la superficie. Este método consiste en formar un primer cuerpo tubular a partir de una película, en extruir un forro dentro del citado cuerpo tubular, en estirar radialmente el forro, en poner el forro bajo presión contra el cuerpo tubular. Este método presenta varios inconvenientes. Un primer inconveniente está relacionado con el hecho de que el forro debe ser extruido en el interior del cuerpo tubular formado por la película. Esta operación requiere un diámetro de tubo suficientemente grande para colocar dentro del tubo las herramientas necesarias para la extrusión y estiramiento radial del forro extruido. El método propuesto en este estado de la técnica no permite la realización de tubos de pequeño diámetro y en particular tubos de diámetro inferior a 35 mm. El documento EP 0457 561 propone igualmente un calibrado interno del diámetro del tubo. Además de los conceptos de tamaño mencionados anteriormente, este método presenta el inconveniente de generar pequeñas variaciones en el diámetro exterior del tubo. Estas variaciones, que dependen de la regularidad de la velocidad de la extrusora, pueden generar defectos de decoración. En efecto, para obtener una decoración de alta calidad, los extremos de la película decorativa que se encuentra en la superficie externa del cuerpo tubular deben ser ajustados extremo con extremo. Ahora bien, las variaciones de velocidad de extrusión mencionadas anteriormente tienen el efecto de hacer variar el diámetro exterior del cuerpo tubular, por tanto de separar o aproximar los extremos de la película decorativa. Estas variaciones generan defectos visuales a nivel de la unión de los extremos de la película decorativa.
Inconvenientes similares se encuentran por ejemplo en los procedimientos y dispositivos descritos en las solicitudes de patente. DE 1504918 y DE 102006006993.
La Patente US 4,261,777 describe un procedimiento y un dispositivo para la fabricación de un perfil sintético hueco, del cual al menos un lado está cubierto con una película monocapa, teniendo el lado del perfil cubierto por la película una superficie plana. La película puede ser de papel o de metal o también de un material sintético. En el dispositivo, se aplica por tanto una película sobre la superficie plana del perfil, y preferentemente se aplica el vacío al perfil formado manteniendo la presión atmosférica en el interior del perfil para presionarlo contra la película. Los perfiles producidos no son cilíndricos sino rectangulares y comprenden al menos en una cara plana la citada película monocapa. La película por tanto no tiene necesidad de ser conformada de un modo particular, basta con desenrollarla y aplicarla sobre la superficie plana prevista. Si se quiere aplicar una película a dos superficies planas del perfil, entones se desenrollan dos películas que se aplican individualmente sobre la superficie del perfil.
La solicitud del documento EP 0 182763 describe un procedimiento y un sistema para la producción de un tubo de material extruíble rodeado por una película metálica. En el procedimiento descrito, primero se forma el tubo, y después entra en un módulo en el cual está rodeado por la película metálica. La citada película comprende una capa adhesiva y el conjunto tubo-película se lamina para producir el producto final.
La solicitud en el documento JP 2001 226476 describe productos formados de composiciones de poliéster.
La solicitud del documento DE 3920 854 describe perfiles extruidos de plástico, en particular superficies de marcos de ventanas o de puertas con acabados decorativos de madera. El perfil extruido se une a una película y a una veta de madera particular. El perfil tiene una forma en "T" y las superficies sobre las que se aplica la película son planas. En la máquina de producción, se aplica una película sobre las superficies planas deseadas una vez que se haya extruido el perfil y luego se calibra y enfría el conjunto perfil-película para formar el producto final. Como las superficies sobre las que se aplica la película son planas, no es necesario conformar la película, basta con desenrollarla y aplicarla sobre la superficie prevista.
La solicitud internacional WO 2015/159234 a nombre de AISAPACK HOLDING SA describe un procedimiento y un dispositivo de extrusión y de etiquetado de un tubo de envasado obtenido por extrusión, siendo incorporada esta publicación como referencia en su totalidad en la presente solicitud.
El procedimiento descrito en esta publicación permite la decoración de faldones de tubos extruidos gracias a un procedimiento económico y flexible. Consiste en asociar operaciones de extrusión con operaciones de etiquetado con el fin de obtener un cuerpo tubular decorado. La etiqueta está formada por una película decorativa que comprende al menos dos capas. La película decorativa se integra en el envase durante la extrusión en estado fundido del cuerpo tubular, de tal modo que la superficie externa del envase decorado forma una superficie continua sin rugosidades. Gracias al procedimiento de esta publicación, la película decorativa forma parte integrante del envase, a diferencia de una etiqueta habitual que sería añadida a un envase ya formado.
Preferentemente en el documento WO 2015/159234, la película decorativa que forma toda o parte de la superficie externa del cuerpo tubular queda soldada al cuerpo tubular gracias al calor de la resina extruida. Según un modo de realización, la película decorativa entra en contacto con el extrusado fundido antes de la fase de enfriamiento, antes de la etapa de calibración.
El procedimiento según el documento WO 2015/159234 resulta de la asociación de un proceso de extrusión y de un proceso de etiquetado. El procedimiento consiste en poner en contacto la etiqueta alrededor del cuerpo tubular en estado fundido, preferentemente después de la operación de conformado de la película en geometría tubular. Ventajosamente, la estructura tubular multicapa resultante se calibra y se enfría con el fin de obtener un tubo extruido decorado.
Según un modo del documento WO 2015/159234, el procedimiento comprende una primera etapa de conformación de la película en geometría parcial o totalmente tubular, seguida de una segunda etapa de extrusión de un cuerpo tubular en estado fundido; y después de una tercera etapa que consiste en poner en contacto la superficie externa del cuerpo tubular en estado fundido contra la superficie interna (cóncava) de la etiqueta y finalmente de una cuarta etapa de calibración que consiste en aplicar la superficie externa de la etiqueta destinada a formar la superficie externa del tubo contra la superficie interna del calibre. La tercera etapa se realiza por una diferencia de presión entre las superficies interna y externa del cuerpo tubular. La cuarta etapa se realiza por una diferencia de presión entre la superficie interna y la superficie externa del tubo.
El procedimiento según el documento WO 2015/159234 consiste por tanto en fabricar un cuerpo tubular extruido que tiene una etiqueta de película decorativa que puede componer toda su superficie externa. Así, el cuerpo tubular queda completamente envuelto en la etiqueta durante su paso por el calibre y los sucesivos recipientes de enfriamiento. El material fundido no está en rozamiento con las herramientas enfriadas, lo que permite mejorar la estética de los envases producidos, su resistencia a los impactos y al agrietamiento por tensión.
En el documento WO 2015/159234, se utiliza una primera diferencia de presión para poner en contacto el cuerpo tubular y la etiqueta. Esta primera diferencia de presión se ejerce al menos entre la salida del extrusado por la boquilla de la herramienta y la zona de contacto entre la superficie interna de la película y la superficie externa del extrusado. Esta primera diferencia de presión permite evitar el atrapamiento de burbujas de aire entre la etiqueta y la superficie externa del cuerpo tubular. Según un modo de realización de la invención, la diferencia de presión es creada por una presión de aire positiva en el interior del tubo. Un modo de realización alternativo para crear esta diferencia de presión consiste en crear una cámara de depresión entre la extrusora y el elemento de calibración. Según un modo de realización, la puesta en contacto entre el cuerpo tubular y la etiqueta se realiza inmediatamente después de la conformación de la película en geometría tubular.
De acuerdo con una variante del procedimiento, la película se conforma en geometría tubular conjuntamente con el inflado del cuerpo tubular sobre la superficie interna de la película. Según esta variante, el plano de contacto (plano formado por la zona de contacto) entre la película y el cuerpo tubular está inclinado con respecto al eje del tubo a diferencia del estado de la técnica donde el plano de contacto es siempre perpendicular al eje del tubo.
Ventajosamente, se ejerce una segunda diferencia de presión para presionar la superficie externa del tubo contra la superficie interna del elemento de calibración y evitar la retracción del tubo durante el enfriamiento. Esta etapa denominada de calibración permite ajustar con precisión el diámetro exterior del tubo. En el procedimiento según el documento WO 2015/159234, la superficie externa del tubo está formada por la etiqueta que se desliza sobre la superficie interna del calibre. A continuación, el tubo se enfría, se corta, según los métodos habituales.
Sin embargo, se ha constatado que se podrían implementar mejoras a los procedimientos conocidos para aumentar la calidad de los productos obtenidos y reducir los defectos de producción.
Definiciones
En el presente texto, el término “etiquetado” se refiere a la fijación de una película, denominándose igualmente la citada película “película decorativa” o “etiqueta”, sobre un tubo. El término “decoración” se refiere a un elemento visual de naturaleza informativa y/o estética y/o de seguridad (como una marca) presente en particular en la película.
El término “cuerpo tubular” se utiliza para designar el material extruido en estado fundido que se aplica contra la película decorativa.
El término “tubo” se utiliza para designar el producto formado por la película decorativa y el material extruido. El término “tubo” se utiliza a partir del momento en que el cuerpo extruido es presionado contra la película decorativa.
Sumario de la invención
Un objetivo de la invención es por tanto mejorar los procedimientos de producción de tubos que comprendan una etiqueta.
Otro objetivo de la invención es proponer un procedimiento de producción de tubos por extrusión en una etiqueta de forma tubular mejorado con respecto al conocido a partir del documento WO 2015/159234 y a los productos obtenidos con este procedimiento del estado de la técnica.
El principio del procedimiento según la presente invención es similar al descrito en la publicación del documento WO 2015/159234 que se incorpora como referencia en la presente solicitud, procedimiento al que se han aportado modificaciones importantes como se describe en lo que sigue.
En un modo de ejecución, la invención concierne a un procedimiento de extrusión y de etiquetado de un tubo de envasado que comprende las etapas sucesivas siguientes realizadas en una línea de extrusión-etiquetado:
a) formación de una etiqueta parcial o totalmente tubular a partir de una película en un conformador;
b) introducción de la etiqueta en un elemento de calibración;
c) extrusión de un cuerpo tubular desde el lado de la cara cóncava de la etiqueta en un cabezal de extrusión;
d) puesta en contacto de la cara externa del cuerpo tubular extruido con la cara cóncava de la etiqueta, procedimiento en el cual la etiqueta comprende al menos una capa cuya temperatura de fusión es al menos 20°C superior a la temperatura de fusión del cuerpo tubular extruido.
En un modo de ejecución, la etapa d) se realiza por medio de un chorro de aire
En un modo de ejecución, la etapa d) se realiza igualmente por medio de una primera diferencia de presión (AP1) que se instaura entre el interior y el exterior del cuerpo tubular. Partiendo de la hipótesis de que el exterior del cuerpo tubular está a la presión atmosférica, esta primera diferencia de presión es una sobrepresión creada en el interior del cuerpo tubular, es decir, la formación de una presión superior a la presión atmosférica en el interior del cuerpo tubular.
En un modo de ejecución, la primera diferencia de presión (AP1) es generada por un primer tapón situado aguas abajo del conformador que obstruye al menos parcialmente el escape de aire por el interior del cuerpo tubular.
En un modo de ejecución, la primera diferencia de presión es generada igualmente por un escape controlado del aire en el lado aguas arriba del conformador, a través del cabezal de extrusión.
En un modo de ejecución, el tapón es mantenido en el interior del tubo por fuerzas magnéticas.
En un modo de ejecución, el primer tapón se sitúa después de un medio de tracción del tubo.
En un modo de ejecución, se une un segundo tapón al cabezal de extrusión durante la fase de puesta en marcha.
En un modo de ejecución, después de la fase de puesta en marcha, el segundo tapón se libera del cabezal de extrusión y es transportado por el tubo móvil hasta que haga tope contra el primer tapón o contra otro medio adecuado.
La primera diferencia de presión (AP1) facilita así la tracción del tubo por el medio de tracción.
En un modo de ejecución, se instaura una segunda diferencia de presión AP2 entre el interior y el exterior del tubo.
En un modo de ejecución, la segunda diferencia de presión AP2 se crea por una depresión en un recipiente de vacío, es decir, la instauración de una presión exterior inferior a la que prevalece en el interior del tubo.
La utilización conjunta de una primera diferencia de presión (AP1) a nivel del cuerpo tubular y de una segunda diferencia de presión (AP2) a nivel del tubo permite reducir las variaciones de diámetro del tubo. En efecto, según un modo de ejecución preferido de la invención, la presión en el interior del cuerpo tubular (presión superior a la presión atmosférica) y la presión en el exterior del tubo (presión inferior a la presión atmosférica) se controlan a lo largo de todo el procedimiento de fabricación del tubo. El control de la sobrepresión interna y de la depresión externa permite liberarse de las variaciones de presión atmosférica en el transcurso de la producción y por consiguiente garantizar variaciones muy pequeñas en el diámetro de los tubos producidos. En los dispositivos de extrusión clásica, solo se controla la presión en el exterior del tubo o en el interior del tubo, lo que hace que el procedimiento dependa de las variaciones de la presión atmosférica. Para evitar variaciones de diámetro del tubo, se añaden a los dispositivos de extrusión clásicos sistemas de regulación de presión basados en una medición continua del diámetro del tubo. La invención permite liberarse de estos costosos dispositivos de regulación al regular directamente el valor de la presión en el interior y el exterior del tubo.
Los tubos obtenidos por el procedimiento según la invención son de una gran precisión. En particular, el diámetro del tubo es de una gran precisión. Se midieron las variaciones en el diámetro de los tubos en producción y se observaron variaciones muy pequeñas de diámetro. Estas pequeñas variaciones se cuantifican por una desviación estándar inferior a 5 centésimas de mm y preferentemente inferior a 2 centésimas de mm.
En un modo de ejecución, la etapa c) se realiza en el elemento de calibración.
En un modo de ejecución, el elemento de calibración se enfría.
En un modo de ejecución, el elemento de calibración comprende una superficie de contacto que permite reducir el rozamiento con la etiqueta.
En un modo de ejecución, la superficie de rozamiento entre el elemento de calibración y la etiqueta no está lubricada o al menos parcialmente lubricada o está granulada.
En un modo de ejecución, la lubricación de la superficie de rozamiento del elemento de calibración es realizada al menos por el agua de enfriamiento.
En un modo de ejecución, el agua que sirva para la lubricación y el enfriamiento está al menos parcialmente desmineralizada.
En un modo de ejecución, el agua que sirve para la lubricación y el enfriamiento es agua obtenida por ósmosis.
En un modo de ejecución, se regula la tensión de la etiqueta a la entrada del conformador.
En un modo de ejecución, el tubo sufre un tratamiento para optimizar su redondez. El tratamiento puede ser, por ejemplo, un tratamiento térmico u otro.
En un modo de ejecución, los extremos de la etiqueta están por ejemplo dispuestos extremo con extremo.
En un modo de ejecución, los extremos de la etiqueta forman por ejemplo un recubrimiento.
En un modo de ejecución, la invención concierne a un dispositivo para la implementación de un procedimiento tal como se describe en la presente solicitud, comprendiendo el dispositivo al menos un dispositivo de formación de una etiqueta parcial o totalmente tubular a partir de una película, un dispositivo de extrusión que comprende una boquilla de extrusión para la formación de un cuerpo tubular, en el lado de la cara cóncava de la etiqueta, un elemento de calibración;
estando dispuesta la boquilla de extrusión en el interior del elemento de calibración;
comprendiendo el citado dispositivo al menos un medio de soplado que crea un chorro de aire a presión en el interior del cuerpo tubular extruido para poner en contacto el citado cuerpo tubular extruido contra la cara cóncava de la etiqueta formada,
comprendiendo además el dispositivo un primer tapón que obstruye al menos parcialmente el escape del aire por el interior del cuerpo tubular formado, siendo mantenido el tapón en una posición fija en el dispositivo a pesar del desplazamiento longitudinal del cuerpo tubular formado en el dispositivo.
En un modo de ejecución, el dispositivo comprende un casquillo magnético que bloquea el movimiento del primer tapón. En un modo de ejecución, el tapón comprende medios magnéticos que cooperan con el casquillo magnético para bloquear el movimiento del primer tapón.
En un modo de ejecución, el dispositivo comprende un segundo tapón denominado «tapón de arranque» unido a la varilla de soplado que obstruye al menos parcialmente el escape del chorro de aire a presión y permite el inflado del cuerpo extruido durante la etapa de puesta en marcha del proceso de fabricación.
En un modo de ejecución, el segundo tapón comprende al menos una arandela fija o retráctil.
En un modo de ejecución preferente, una vez iniciado el procedimiento de producción, el segundo tapón es separado de la varilla de soplado y es transportado por el tubo en movimiento hasta hacer tope contra el primer tapón que es mantenido en posición durante toda la producción.
En un modo de ejecución, el primer tapón es un tapón flotante mantenido en una posición fija en la máquina por medios externos, manteniendo el citado tapón la presión en el tubo extruido.
En un modo de ejecución, el primer tapón es un tapón magnético y el dispositivo comprende un casquillo magnético que bloquea el movimiento del tapón a pesar del desplazamiento del tubo.
En un modo de ejecución, el primer tapón comprende al menos una arandela.
En un modo de ejecución del dispositivo, se puede instaurar una primera diferencia de presión (AP1), o sea una sobrepresión, entre el interior y el exterior del cuerpo tubular, y una segunda diferencia de presión (AP2), o sea, una depresión, entre el interior y el exterior del tubo.
En un modo de ejecución, la primera diferencia de presión (AP1) y la segunda diferencia de presión (AP2) pueden ser controladas a lo largo de la fabricación del tubo con el fin de reducir las variaciones del diámetro del tubo producido. En un modo de ejecución, la invención concierne a un tubo de envasado obtenido por medio de un procedimiento como el descrito en la presente solicitud.
Preferentemente, la etiqueta es de grosor fino en comparación con el grosor del cuerpo tubular extruido.
En un modo de ejecución, el tubo formado por la etiqueta y el cuerpo extruido se somete a un tratamiento térmico para optimizar su redondez.
La etiqueta se presenta preferentemente en forma de una película multicapa con una capa interna y una capa externa. Cuando la misma es puesta en contacto con el cuerpo extruido en estado fundido, la superficie de la película o capa interna que forma la interfaz con el cuerpo tubular es calentada a una temperatura que permite soldar el citado cuerpo tubular a la película decorativa. Según un modo preferido, todo el calor necesario para la soldadura lo proporciona el cuerpo tubular. Debido a su grosor fino, la etiqueta se enfría en su superficie externa (convexa) conjuntamente con la operación de soldadura. El enfriamiento se realiza por contacto de la superficie externa de la etiqueta con la superficie interna del calibre o por contacto con agua. El enfriamiento de la etiqueta conjuntamente con la operación de soldadura permite conservar la calidad de la decoración así como las propiedades superficiales de la etiqueta (brillo, matidez, rugosidad, etc.).
Ventajosamente, la etiqueta está integrada en el grosor del envase y cubre toda la superficie externa del cuerpo tubular. Según un modo de ejecución de la invención, la etiqueta forma solo una parte de la circunferencia del cuerpo tubular, sus bordes quedan aprisionados por la resina extruida de tal manera que la superficie externa del cuerpo tubular forma una superficie continua.
La etiqueta puede aportar decoración al envase. Puede aportar igualmente propiedades superficiales que modifican el "tacto" del envase. En este sentido, la invención permite aportar a la superficie del envase otros materiales imposibles o difíciles de extruir, tales como papel, tejidos, resinas "soft touch", etc. Estas propiedades pueden ser ventajosas para marcado o para formar un elemento de seguridad.
La etiqueta se utiliza ventajosamente por sus propiedades de barrera. Este modo de realización evita la utilización de un dispositivo de coextrusión del cuerpo tubular.
Otra ventaja de la invención es facilitar la extrusión de grados de resina que son difíciles de extruir porque generan fenómenos de “stick and slip” durante el calibrado o generan defectos superficiales, o bien roturas en el extrusado. De manera más general, la invención puede ser utilizada para aumentar la productividad porque el material fundido ya no está en contacto directo con la superficie del calibre. Se suprimen los rozamientos del material fundido con el elemento de calibración que se encuentran en un procedimiento clásico de extrusión, por lo que se puede aumentar la velocidad de producción.
Los envases resultantes de este procedimiento de fabricación ofrecen una cohesión muy fuerte entre la etiqueta y el cuerpo tubular. Se excluyen los riesgos de despegue de la etiqueta durante la utilización del envase, a diferencia de los envases de la técnica anterior que se producen con una etiqueta adhesiva. Otra ventaja está relacionada con la ausencia de discontinuidad en la superficie del cuerpo tubular, lo que permite evitar los inconvenientes asociados a las etiquetas, cuyos bordes pueden acumular polvo y perjudicar a las propiedades estéticas.
La invención permite además realizar tubos decorados de pequeño o gran diámetro. Ofrece una gran flexibilidad, y puede ser objeto de nuevas instalaciones o permitir la modificación de instalaciones de extrusión existentes.
La invención consiste igualmente en un dispositivo de extrusión-etiquetado tal como se define en las reivindicaciones. El dispositivo realizado según un modo preferido comprende medios de extrusión de un cuerpo tubular en estado fundido; un recipiente de calibración y enfriamiento al vacío; medios de accionamiento del tubo enfriado; medios de corte o de enrollamiento y medios para desenrollar una película; un conformador en cuello de cisne dispuesto entre el cabezal de extrusión y el recipiente de calibración al vacío; medios para ejercer una primera diferencia de presión entre el interior y el exterior del cuerpo tubular extruido; medios para ejercer una segunda diferencia de presión entre el interior y el exterior del tubo durante su paso por el recipiente de calibración al vacío.
Preferentemente, la etiqueta pasa a través de un conformador en cuello de cisne dispuesto entre la boquilla de extrusión y el elemento de calibración. Gracias al conformador en cuello de cisne, la etiqueta no pasa por las herramientas de extrusión, lo que evita la degradación de la película decorativa. En la presente invención, el conformador en cuello de cisne permite prolongar las herramientas de extrusión en el interior de la geometría tubular formada por la película. La utilización de un conformador en cuello de cisne es ventajosa por varias razones. Evita el contacto entre la película y las herramientas calientes, y debido a su compacidad permite reducir la longitud de la herramienta denominada boquilla que se prolonga en el interior del cuello de cisne. Las caídas de presión y, en consecuencia, las presiones generadas por el flujo del material fundido en el utillaje se reducen considerablemente.
Según una variante de la invención, el conformador en cuello de cisne, asociado a una diferencia de presión entre el interior y el exterior del cuerpo tubular, permite asociar el cuerpo tubular a la película decorativa en el cuello de cisne. Una ventaja de este modo de proceder es la posibilidad de posicionar el conformador en cuello de cisne cerca del cabezal de extrusión con el fin de hacerse cargo del cuerpo tubular desde su salida de la herramienta. El cuerpo tubular se coloca sobre la película que se desliza sobre el cuello de cisne y acciona conjuntamente el cuerpo tubular. La compacidad del conformador en cuello de cisne es una gran ventaja. Este conformador se puede insertar fácilmente entre el cabezal de extrusión y el elemento de calibración.
Otra variante de la invención consiste en extruir un cuerpo tubular con una resina que comprenda agentes de expansión. Estos agentes de expansión tienen el efecto de crear un hinchamiento del cuerpo tubular en estado fundido y así poner en contacto la cara externa del cuerpo tubular en estado fundido con la cara interna o la capa interna de la película. Según esta variante, la puesta en contacto de la capa externa del cuerpo tubular con la cara o capa interna de la película es realizada preferentemente por los agentes de expansión contenidos en la resina y no por una diferencia de presión. Del mismo modo, la calibración del diámetro exterior se realiza preferentemente por la acción de los agentes de expansión, pero igualmente puede resultar de una diferencia de presión entre la superficie interna del cuerpo tubular y la superficie externa de la película, o por la combinación de la acción de agentes de expansión y una diferencia de presión. Esta variante de la invención es particularmente ventajosa para aligerar los envases sin tener el inconveniente de una apariencia degradada por los agentes de expansión. En efecto, la película decorada que forma la superficie externa del envase aporta las propiedades superficiales y de decoración, y la utilización de agentes de expansión permite reducir la cantidad de resina que forma el cuerpo tubular extruido y que forma la capa interna del envase.
La invención no se limita al depósito de una película sobre un cuerpo tubular en estado fundido. Otra variante de la invención consiste en depositar la película decorativa sobre la superficie externa de un cuerpo extruido sólido que comprenda agentes de expansión. Por ejemplo, la película decorativa se deposita sobre la superficie externa de un cuerpo cilíndrico extruido que comprenda agentes de expansión. La expansión del cuerpo cilíndrico a la salida de la herramienta de extrusión provoca la puesta en contacto de la capa interna de la película con la superficie externa del cuerpo extruido. Conjuntamente o sucesivamente, el diámetro exterior del cuerpo cilíndrico decorado se ajusta gracias al paso del cuerpo cilíndrico por un calibre y un recipiente de enfriamiento. Esta variante de la invención es particularmente ventajosa para la realización de piezas de envasado como los tapones sintéticos utilizados en las botellas de vidrio. Un mercado importante es el del vino. La optimización de este tipo de tapón puede requerir la diferenciación de propiedades superficiales (deslizamiento, estanqueidad, decoración), de las propiedades en el núcleo (contacto con el vino, elasticidad, compresión, resistencia).
La película decorativa puede ser depositada obre cuerpos extruidos de sección redonda, ovalada, cuadrada o de geometría más compleja.
Breve descripción de los dibujos
La invención se comprenderá mejor por la descripción de modos de ejecución con referencia a los dibujos en los cuales La figura 1 ilustra un diagrama de bloques de un modo de ejecución del procedimiento según la invención. La figura 2 ilustra una vista lateral esquemática de una máquina de extrusión según la presente invención. La figura 3 ilustra un detalle de un modo de ejecución de la invención.
La figura 4 ilustra otro detalle de un modo de ejecución de la invención.
La figura 5 ilustra un tubo representado en corte y obtenido gracias a la invención.
La figura 6 ilustra un tubo obtenido con el procedimiento descrito en la invención, en el cual los extremos de la película decorativa están encastrados en el cuerpo tubular.
La figura 7 ilustra un detalle de la figura 6.
La figura 8 ilustra una vista en corte parcial de un tubo que comprende una película decorativa en la superficie, cuyos extremos están dispuestos extremo con extremo. Los extremos están encastrados en el cuerpo tubular. La figura 9 muestra una variante de un tubo que comprende una película decorativa cuyos extremos están dispuestos extremo con extremo. Según esta variante, los extremos están en contacto y la superficie externa del tubo forma una superficie lisa continua.
Descripción detallada
La figura 1 ilustra un modo de ejecución del procedimiento de la invención en forma de diagramas de bloques que representan las etapas del procedimiento.
En una primera etapa (1), se desenrolla una película decorativa (es decir, lo que formará la etiqueta) de una bobina, lo que es la forma habitual de producir tales películas decorativas para tales tubos.
En el proceso según la invención, se procede a la segunda etapa (2) que puede ser opcional, en la cual se realiza en particular una operación de impresión de la película decorativa. La película decorativa se puede imprimir según cualesquiera métodos conocidos de impresión sobre un plano, tales como (y de modo no limitativo): la flexografía, la serigrafía, el huecograbado, la impresión por tipografía, la impresión offset, estampado en caliente, estampado en frío o incluso la impresión digital y combinación de estas tecnologías de impresión. La invención se asociará ventajosamente a la impresión digital para las producciones que requieran flexibilidad y cambio rápido de decoración. La impresión también se puede cubrir con un barniz protector.
En el proceso según la invención se procede a una tercera etapa, que puede ser opcional, en la cual se efectúa un tratamiento térmico de la película decorativa. Esta etapa consiste en particular en calentar la película a una temperatura comprendida generalmente entre 60 °C y 160 °C. Esta temperatura depende de la estructura de la película utilizada y de las resinas. Preferentemente, se utiliza una temperatura de tratamiento térmico inferior a la temperatura de fusión de la película. Cuando la película es multicapa, generalmente la capa que tiene la resistencia térmica más baja es la que define la temperatura del tratamiento. Por ejemplo, para una película decorativa con estructura multicapa PET/PE, se utiliza una temperatura de tratamiento térmico inferior a 120°C. Un ejemplo de dispositivo para realizar el tratamiento térmico consiste en hacer pasar la película por un rodillo regulado a la temperatura del tratamiento térmico. Preferentemente, la cara de la película no impresa es puesta en contacto con la superficie del rodillo caliente. Se puede utilizar un segundo rodillo aguas abajo para enfriar la película antes de la etapa (4). La etapa de tratamiento térmico (3) es opcional y se utiliza para relajar las tensiones que pueden estar presentes en la película después de las operaciones de impresión y de fabricación de la película decorativa. El tratamiento térmico puede ser utilizado igualmente para reducir el rozamiento de la película con las herramientas de conformación (etapa 7) y de calibración (etapas 8 y 9). En efecto, el tratamiento térmico puede tener el efecto de mejorar el secado o la reticulación de la capa de impresión.
En el proceso de desenrollado, se procede a una cuarta etapa (4), que puede ser opcional, en el cual se cortan uno o los dos bordes laterales de la película desenrollada. Esta etapa permite ajustar de modo preciso las dimensiones de la película a las del tubo que se va a producir y, por ejemplo, formar al menos un borde de referencia en la película, o incluso eliminar un borde (o los dos) que pudieran haber sido dañados y evitar este riesgo ligado al transporte y a la manipulación de las bobinas de película.
En la siguiente etapa (5), la película se posiciona de modo preciso y se ajusta su tensión con vistas a su conformación en geometría tubular, que es la etapa (6) ilustrada. El ajuste de tensión es un parámetro importante para obtener la geometría tubular deseada sin tensiones internas en la película decorativa 12 y por lo tanto sin deformación posterior de la película conformada en su geometría de etiqueta.
En paralelo, en la etapa (7), se forma un cuerpo tubular 13 por extrusión en el interior de la película decorativa 12 que ha sido conformada en una geometría tubular.
Según la invención, el cuerpo tubular 13 se extruye directamente en el interior de la película 12 que está en su conformación tubular y la etapa (8) comprende la puesta en contacto de la superficie externa del cuerpo extruido 13 con la superficie interna o la capa interna de la película 12 en conformación tubular.
En la etapa siguiente (9), la película 12 y el cuerpo tubular extruido 13 que forma un tubo 14 se someten a una operación de calibración en el interior de un calibre 22 para fijar el diámetro final del producto y una operación de enfriamiento en el interior del calibre 22.
En la etapa siguiente (10), el tubo 14 formado y calibrado continúa siendo sometido a una operación de enfriamiento. Durante la etapa 10, puede ser ventajoso añadir elementos de reformado que tienen el efecto de optimizar la redondez del tubo. Estos elementos de reformado deforman el tubo durante la etapa de enfriamiento, es decir que el cuerpo tubular se enfría durante un tiempo controlado en una geometría que no es circular. Esto permite contrarrestar los posibles efectos sobre la redondez de la discontinuidad de la etiqueta cuando sus bordes no están unidos.
En la etapa (11), que es opcional, el tubo 14 es sometido a un tratamiento térmico que tiene por efecto optimizar su redondez. El tratamiento térmico se realiza a una temperatura que depende de la naturaleza de la resina extruida. Para una extrusión de polietileno, la temperatura del tratamiento térmico está comprendida generalmente entre 60 °C y 100 °C. La temperatura de tratamiento depende igualmente del grosor del tubo y del tiempo de paso del tubo en el dispositivo de tratamiento. Habitualmente este tratamiento térmico se realiza por el paso del tubo por un baño de agua caliente.
En la etapa siguiente (12), el tubo 14 es accionado longitudinalmente y finalmente es cortado a la longitud deseada (etapa (13)).
Las etapas (8) a (12) se realizan bajo la influencia de una diferencia de presión (ya sea una sobrepresión y/o una depresión), para formar el tubo 14 en su configuración final, como se explicará más adelante en la presente descripción.
Finalmente, una vez realizadas estas operaciones, se efectúa el corte del tubo 14 formado a la longitud deseada, o bien se enrolla el tubo formado 14 en función de las operaciones siguientes que haya que realizar y de la forma en que se desee recuperar los productos formados (tubos individualizados o no, en forma de rollo, etc.).
La figura 2 ilustra una vista lateral de una máquina de producción según la invención que permite la implementación del procedimiento según la presente invención. El principio de la máquina es similar al descrito en la publicación del documento WO 2015/159234 incorporado como referencia en lo que concierne a las características generales de tal máquina y a su principio de funcionamiento.
La máquina es alimentada, por una parte, por una película decorativa 12 que por ejemplo está enrollada en forma de una bobina 19 de película. Naturalmente, la película decorativa 12 puede ser facilitada en otra forma adecuada. La película decorativa 12 pasa por una serie de rodillos, uno de los cuales es un rodillo impulsor 15 que permite desenrollar la película de modo activo y con una tensión óptima. Se encuentra igualmente un brazo oscilante 16 después del rodillo impulsor 15 que permite mantener una tensión constante en la película decorativa 12 antes de su entrada en la máquina por el conformador (cuello de cisne 20). Con el fin de reducir las fuerzas sobre la película decorativa, se regula la tensión de la película a la entrada del conformador. Más concretamente, la velocidad de rotación del motor 15 es regulada por la posición del brazo oscilante 16 situado entre el rodillo impulsor 15 y el conformador 20. La masa del brazo oscilante 16 se ajusta según la tensión deseada en la película decorativa. 12
Estos elementos de la máquina de extrusión-etiquetado realizan las etapas 1 a 6 del procedimiento como se describió anteriormente e ilustrado en la figura 1.
A la entrada de la máquina se encuentra igualmente una extrusora 23 con un cabezal de extrusión 24 y una boquilla de extrusión 27 de la cual saldrá el material utilizado para fabricar el tubo según el procedimiento utilizado en la presente invención, según la etapa 7 de la figura 1.
En el recipiente de vacío y de enfriamiento 21, se encuentra un calibre 22 por el interior del cual pasan la película decorativa 12 conformada en geometría tubular y el tubo extruido 13 en el interior de la citada película según las etapas 8 y 9 del procedimiento. A continuación el tubo 14 es enfriado y es desplazado en el sentido de paso 38. Este es arrastrado hacia el exterior del recipiente 21 por las orugas de arrastre 17 u otro medio equivalente que permita hacer avanzar el tubo 14 producido a la velocidad deseada.
El puesto siguiente en el sentido aguas abajo de la máquina comprende un casquillo magnético 39 que está situado alrededor del tubo 14 y un primer tapón magnético 26 que se encuentra en el interior del tubo 14. Este tapón 26 se utiliza para mantener una presión en el interior del tubo 14 durante la producción del mismo, como se explicará más adelante en la descripción. En resumen, el tapón 26 es mantenido en posición fija en el interior del casquillo 39 por fuerza magnética cuando el tubo se desplaza en el sentido aguas debajo de producción de la máquina. La referencia 33 indica una cuchilla circunferencial que se utiliza para el corte de los tubos individuales al tamaño deseado en el ciclo de producción. Finalmente, la referencia 34 indica tubos producidos con la película decorativa 12 en su superficie externa que han sido cortados a la longitud deseada.
La figura 3 ilustra detalles de construcción por el lado de la boquilla de extrusión 27 a la entrada de la máquina de producción. Partiendo desde la izquierda de esta figura, se ha ilustrado la película decorativa 12 que está conformada en geometría tubular e introducida en el calibre 22. La boquilla de extrusión 27 está igualmente introducida en el calibre 22 y a la salida de la boquilla 27 se forma un cuerpo extruido 13 en forma de tubo, en el interior de la película decorativa conformada en geometría tubular 12. En el interior de la boquilla 27 se encuentra una varilla de soplado 28 que permite crear un chorro de aire 36. Este chorro de aire pone en contacto la superficie externa del cuerpo tubular extruido 13 y la cara interna de la película decorativa 12. La intensidad del chorro de aire se optimiza por el caudal de aire y la geometría de una ranura de soplado 30. Si la intensidad del chorro de aire es insuficiente, el contacto entre el cuerpo tubular extruido 13 y la película decorativa 12 es irregular y se encuentran pequeñas burbujas de aire atrapadas en la interfaz del cuerpo extruido y de la película decorativa. Estas burbujas de aire dañan la estética final del tubo y son consideradas como defectos: por lo tanto, deben evitarse en la medida de lo posible. En consecuencia, la intensidad del chorro de aire se optimiza principalmente en función de la reología del cuerpo extruido, del grosor de pared del cuerpo extruido y de la velocidad lineal del procedimiento de etiquetado para evitar tales burbujas de aire.
La varilla de soplado 28 comprende al menos la ranura de soplado 30 y un segundo tapón denominado tapón de arranque 29. Las arandelas 31 del tapón de arranque 29 reducen la sección de paso del aire en el sentido de paso 38 y permiten inflar el cuerpo extruido durante la etapa de puesta en marcha del proceso de fabricación. El diámetro de las arandelas 31 es ligeramente inferior al diámetro interno del cuerpo tubular 13 para evitar el contacto de las citadas arandelas con el material aún en estado fundido del citado cuerpo tubular 13. Según un modo de realización alternativo, el tapón de arranque 29 comprende un dispositivo de retracción de las arandelas 31. En el arranque, las arandelas 31 obstruyen la cavidad interna del cuerpo tubular 13 con el fin de inflar el cuerpo extruido. Después de la puesta en marcha, las arandelas 31 son deformadas, o retraídas o desplazadas, con el fin de reducir su tamaño radial y evitar su contacto con el material en estado fundido del cuerpo tubular 13.
Con el fin de mantener una presión dada en el tubo formado aguas abajo del segundo tapón de arranque 29, se utiliza el primer tapón magnético 26 como se ilustra en la figura 4. Este tapón magnético 26 está insertado en el interior del cuerpo tubular 13 cuya pared se ha solidificado (véase en la figura 2 su posición aguas abajo de la máquina). Ventajosamente, el tapón magnético 26 se inserta en el interior del cuerpo tubular 13 después del recipiente de vacío y enfriamiento 21. Según un modo de realización preferido de la invención, el tapón magnético 26 se inserta en el cuerpo tubular después de la oruga de accionamiento 17 y antes de la cuchilla circunferencial. 33. Naturalmente, son posibles otros emplazamientos equivalentes.
El tapón magnético 26 comprende al menos un imán y una arandela, pero preferentemente una pluralidad de imanes 37 y de arandelas 31 que limitan y/o impiden el escape del aire a presión presente en el interior del tubo en la dirección de extrusión. Según un modo de realización preferido, el tapón magnético 26 bloquea el escape de aire en el sentido de paso del tubo 38. A tal efecto, el tapón magnético 26 interactúa con el casquillo magnético 39 que comprende igualmente imanes 37 con el fin de permanecer en una posición estable y fija con respecto al casquillo 39. Según el modo de realización preferido de la invención, los imanes 37 del tapón magnético 26 y del casquillo magnético 39 están dispuestos con el fin de ejercer una fuerza de repulsión entre el tapón magnético 26 y el casquillo 39. El tapón magnético 26 y el casquillo magnético 39 son optimizados en función de la fuerza axial de repulsión requerida. El tapón magnético 26 y el casquillo magnético 39 pueden contener varias filas de imanes 37 para aumentar la fuerza axial. Una variante de la invención consiste en utilizar electroimanes para mantener en posición el tapón 26 en el interior del casquillo 39, a pesar de un desplazamiento lineal del tubo 14 producido.
La acción conjunta del chorro de aire 36 alimentado por la varilla de soplado 28 y del tapón magnético 26 crea una primera diferencia de presión AP1 entre el interior y el exterior del cuerpo tubular 13. Esta primera diferencia de presión se establece desde la formación del cuerpo extruido 13 (figura 3) hasta la posición del tapón magnético 26 situado aguas arriba de la cuchilla circunferencial 33 (figura 4). Según la invención, la diferencia de presión AP1 es generada por el tapón magnético 26 situado aguas abajo del conformador que obstruye al menos parcialmente la salida de aire para mantener esta diferencia de presión. Esta diferencia de presión es una sobrepresión con respecto a la presión exterior del cuerpo tubular 13, que preferentemente es la presión atmosférica. Según un modo de realización preferente, el tapón magnético 26 obstruye completamente el tubo e impide que el aire escape por el lado de aguas abajo.
Según la invención, la diferencia de presión AP1 es generada igualmente por un escape controlado de aire desde el lado de aguas arriba del conformador, a través del cabezal de extrusión. El flujo de aire alimentado por la varilla de soplado 28 escapa preferentemente por el canal de escape 32 situado entre la boquilla de extrusión 27 y la película decorativa 12.
En una variante, el segundo tapón 29 (tapón de arranque) se puede separar de la varilla de soplado 28 una vez efectuada la operación de arranque con el fin de no correr el riesgo de influir en el tubo extruido que aún no está en estado endurecido (y por lo tanto estable). Así, una vez iniciado el proceso de producción y puesto a presión el tubo gracias al primer tapón magnético 26, el segundo tapón puede ser liberado y ser transportado por el tubo en movimiento hasta hacer tope contra el primer tapón que está en posición a lo largo de toda la producción. Se evita así el riesgo de creación de defecto en el tubo extruido a la salida de la boquilla de extrusión 27. Los medios que permiten fijar el tapón 29 y liberarlo pueden ser de cualquier tipo: magnéticos, mecánicos (como una varilla) etc.
Según la invención, se crea una segunda diferencia de presión AP2 en el recipiente de vacío y de enfriamiento 21 y esta diferencia de presión resulta en una depresión, es decir que la presión en el exterior del tubo 14 es inferior a la presión en el interior del tubo 14. Esta diferencia de presión AP2 se añade a la diferencia de presión AP1. La diferencia de presión AP2 se aplica en el interior del calibre 22 después de que el cuerpo extruido 13 se haya puesto en contacto con la película decorativa 12.
El elemento de calibración 22 se enfría con agua. Según el modo de realización preferido, el calibre 22 está sumergido en un baño de agua en el recipiente 21, siendo regulada la temperatura del agua. Un modo de realización alternativo consiste en enfriar el calibre 22 por aspersión. Es importante reducir los rozamientos entre la película decorativa 12 y la superficie interna del calibre 22 para obtener un procedimiento estable y evitar el deterioro de la impresión. La utilización de revestimientos "deslizantes" en la superficie del calibre 22, como por ejemplo los revestimientos de tipo teflón, permiten reducir significativamente las fuerzas de rozamiento. Una vía complementaria o alternativa consiste igualmente en reducir la superficie de contacto utilizando superficies de contacto granuladas o arenadas en la superficie interna del calibre. La lubricación juega igualmente un papel importante en la reducción de las fuerzas de rozamiento en el calibre 22. Por ejemplo, el agua desmineralizada se puede utilizar para lubricar al menos parcialmente la interfaz. Naturalmente, son posibles otros medios equivalentes. El calibre 22 puede comprender una geometría cónica seguida de una geometría cilíndrica. La geometría cónica se utiliza para ajustar la geometría del tubo en la retirada de la etiqueta bajo el efecto del calor. Se pueden utilizar otras geometrías de calibre que creen un efecto equivalente.
La invención, a saber el procedimiento y la máquina, permite mejorar la redondez de los tubos 14 obtenidos por el procedimiento de extrusión etiquetado.
La invención permite obtener tubos como se ilustra en la figura 6.
La invención permite obtener tubos con un diámetro muy preciso gracias a la utilización conjunta de una primera diferencia de presión (AP1) y de una segunda diferencia de presión (AP2). Según la invención, preferentemente, la presión en el interior del cuerpo tubular 13 es superior a la presión atmosférica en el caso de la primera diferencia de presión y la presión en el exterior del tubo 14 es inferior a la presión atmosférica en el caso de la segunda diferencia de presión. La diferencia de presión resultante entre el interior y el exterior del tubo es igual a la suma de (AP1) y (AP2).
El control de las presiones internas y externas permite liberarse de las variaciones de la presión atmosférica en el transcurso de la producción y por consiguiente garantizar variaciones muy pequeñas en el diámetro de los tubos producidos. Para tubos con un diámetro de 35 mm, se observó una variación muy pequeña en el diámetro correspondiente a una desviación estándar inferior a 0,02 mm. Este resultado no es posible de obtener con un dispositivo de extrusión clásico en el que se pueden obtener variaciones de diámetro del orden de 0,1 mm debido a las variaciones de la presión atmosférica. Como se indicó anteriormente, en los dispositivos de extrusión clásicos, solo se controla la presión en el exterior del tubo o el interior del tubo, lo que hace que el procedimiento dependa de las variaciones de la presión atmosférica. Para evitar estas variaciones de diámetro, se añaden a los dispositivos de extrusión clásicos sistemas de regulación de presión basados en la medición continua del diámetro del tubo. La invención permite liberarse de estos costosos dispositivos de regulación.
Gracias a la invención, los tubos obtenidos por el procedimiento son de alta precisión: en particular, el diámetro del tubo tiene variaciones inferiores a 0,05 mm y preferentemente a 0,02 mm independientemente de las variaciones de la presión atmosférica.
Una particularidad de la invención reside en el hecho de que la superficie de rozamiento del tubo 14 con las herramientas de calibración está formada por la superficie externa de la película decorativa 12 que no está en estado fundido. Esto tiene el efecto de facilitar la operación de calibración del diámetro externo del tubo. Las propiedades tribológicas entre la superficie interna del calibre y la superficie externa del tubo se modifican radicalmente con respecto a una operación de extrusión clásica. El procedimiento permite así la utilización de nuevos materiales extruidos o el aumento de las velocidades de extrusión.
La figura 6 ilustra los tubos 14 obtenidos por el procedimiento. La película decorativa 12 forma toda o parte de la superficie externa del tubo 14. El detalle 7 muestra la incrustación del extremo 18 de la película decorativa en la pared del cuerpo tubular 13. Hay continuidad de la superficie externa del tubo 14 a nivel del extremo de la película decorativa 12. El grosor de la etiqueta 12 es pequeño en comparación con el grosor del cuerpo tubular 13.
Las figuras 8 y 9 ilustran la realización de la invención con una etiqueta sobre toda la periferia del tubo.
La figura 8 muestra un primer ejemplo de realización de una decoración de 360° del tubo donde los extremos 18 y 18' de la etiqueta 12 están dispuestos extremo con extremo y ligeramente separados. La separación de los extremos de la etiqueta 12 puede estar relacionada con la precisión del corte lateral de la etiqueta 12. A veces se obtienen pequeñas separaciones 25 de los extremos 18 y 18' inferiores a 100 micras e invisibles a simple vista. El espaciamiento 25 se rellena con la resina que forma el cuerpo tubular 13, creando así una superficie externa del tubo 14 lisa y sin discontinuidad al nivel de los extremos 18 y 18'.
La figura 9 ilustra un segundo ejemplo de realización en el que los extremos 18 y 18' de la etiqueta 12 están dispuestos extremo con extremo y puestos en contacto. En esta configuración se observa una continuidad de la película decorativa y de la superficie externa del tubo 14. Como el grosor de la etiqueta 12 es pequeño en comparación con el grosor del cuerpo tubular 13, los extremos 18 y 18' son imperceptibles. Este modo de realización es particularmente ventajoso para asegurar una decoración de 360° o asegurar la continuidad de las propiedades de barrera cuando la capa de barrera está llevada por la etiqueta 12. Este segundo modo de realización puede requerir medios de corte lateral de la etiqueta 12 situados aguas arriba del cuello de cisne 20. Estos los medios de corte permiten un ajuste preciso de la anchura de la película decorativa para obtener el posicionamiento de extremo con extremo ilustrado en la figura 9.
Otro ejemplo de realización de la invención consiste en formar un recubrimiento entre los extremos 18 y 18' de la película decorativa 12. Este modo de realización es particularmente interesante cuando la superficie inferior de la película 12 puede ser soldada sobre su superficie superior. Ventajosamente, el recubrimiento es soldado durante las etapas de contacto (8) y de calibración-enfriamiento (9). Según este modo de realización preferido, el revestimiento es soldado gracias al calor aportado por el cuerpo tubular extruido 13 en estado fundido. Un modo de realización alternativo consiste en añadir una operación de precalentamiento antes de la etapa (8) o una operación de soldadura del recubrimiento anterior, simultánea o posterior a la etapa (8).
Con el fin de reforzar la resistencia del cuerpo tubular 13 a nivel de los extremos 18 y 18' de la película decorativa, otro ejemplo de realización de la invención consiste en crear un aumento del grosor del cuerpo tubular 13 en el lugar de la unión de los extremos de la película. Este aumento local del grosor del tubo permite obtener una resistencia homogénea del tubo en su circunferencia.
Otro ejemplo de realización de la invención consiste en añadir una banda de refuerzo entre la película decorativa 12 y el cuerpo tubular 13 que une los extremos de la película decorativa. Ventajosamente, la banda de refuerzo se suelda gracias al calor aportado por el cuerpo tubular 13 en estado fundido. Si es necesario, se puede añadir una operación de precalentamiento o una operación de soldadura para fijar la banda de refuerzo a la cara interna de la película 12.
El cuerpo tubular extruido o coextruido 13 está generalmente compuesto de resina termoplástica de la familia de las poliolefinas (por ejemplo polietileno lineal de baja densidad lineal, polietileno de baja densidad, polietileno de alta densidad, mezclas de polietileno, polipropileno), pero la invención no se limita a la utilización de las resinas descritas anteriormente. Por ejemplo, la estructura multicapa con una resina de alcohol etilenvinílico como barrera contra el oxígeno y una resina de poliolefina se utiliza comúnmente para mejorar el rendimiento de barrera del envase. El cuerpo tubular 13 representa al menos el 70% del grosor del tubo 14 y preferentemente al menos el 80% del grosor del tubo 14.
La etiqueta 12 forma al menos una parte de la superficie externa del tubo 14. Esta película decorativa permite por ejemplo la identificación del producto envasado, del fabricante, aporta la decoración, etc. Según el modo de realización preferido, la película decorativa es de grosor fino. Es preferentemente multicapa y puede estar compuesta de una amplia variedad de materiales que incluyen el papel, el aluminio y los materiales plásticos. La película de soporte puede estar compuesta igualmente en parte por una película textil para aportar propiedades sensoriales específicas. La película decorativa 12 comprende al menos una capa (a saber su capa interna) que, bajo el efecto del calor aportado por el cuerpo tubular 13, permite la adhesión de la película decorativa al citado cuerpo tubular extruido 13. La estructura multicapa puede comprender, por ejemplo, capas de polietileno, polipropileno, tereftalato de polietileno, poliamida, alcohol etilenvinílico, papel, aluminio, capas de metalización o de óxido de silicio, capas adhesivas, etc. Preferentemente, el grosor de la película decorativa está comprendido entre 5 micras y 100 micras, y ventajosamente entre 10 micras y 50 micras.
Propiedades específicas de la película decorativa son necesarias para la implementación del procedimiento y se describen a continuación. En la etapa (8) del procedimiento ilustrado en la figura 1, el cuerpo extruido 13 es puesto en contacto con la superficie interna de la película decorativa 12. Una vez establecido el contacto, el cuerpo extruido 13 en estado fundido transmite una parte de su energía térmica a la película decorativa durante la etapa (9) de calibración, lo que tiene por efecto la soldadura de la película al extrusado 13. Para evitar que la película se degrade bajo el efecto del calor aportado por el extrusado, se utiliza preferentemente una película decorativa multicapa. La estructura multicapa de la película permite la asociación de una primera capa que se fundirá al menos parcialmente en contacto con el cuerpo extruido 13, y de una segunda capa cuya temperatura de fusión es superior en al menos 20 °C y preferentemente en 40 °C a la de la citada primera capa de modo que la segunda capa no se verá afectada por la energía térmica del cuerpo extruido 13.
Las propiedades térmicas de la segunda capa permiten en particular evitar retracciones importantes de la película bajo el efecto del calor aportado por el extrusado. En efecto, una fuerte retracción de la película tendría un efecto negativo no sólo en la decoración sino también en la homogeneidad del grosor del tubo. Experimentalmente se ha determinado que es necesaria una retracción de la película inferior al 5% para obtener un envase de calidad. Preferentemente, esta retracción es inferior al 2%.
La película decorativa es solicitada igualmente en tracción durante la implementación del procedimiento y principalmente durante las etapas (6) y (8) a (12) del procedimiento. En la etapa (6) la conformación de la película en geometría tubular genera rozamientos entre la película y las herramientas. En las etapas (8) y (9), el cuerpo tubular 13 que aún se encuentra en su mayor parte en estado fundido es impulsado por la película decorativa. La fuerza de tracción sobre la película decorativa está comprendida entre 10N y 100N y depende de los rozamientos entre la película y las herramientas y del diámetro del tubo. Esta fuerza de tracción genera grandes tensiones en la película, que generalmente es de poco grosor.
Las estructuras de película decorativa multicapa que presentan conjuntamente propiedades térmicas y mecánicas adecuadas son, por ejemplo, estructuras que comprenden una capa de polímero biorientada del tipo PET, PP o PA.
La película decorativa debe presentar por tanto propiedades térmicas y propiedades mecánicas que le confieran estabilidad dimensional cuando la película es calentada por el extrusado y tensada por la fuerza de tracción axial aplicada en el procedimiento.
Según un modo preferente de realización de la invención, la etiqueta 12 comprende en su estructura al menos una capa cuya temperatura de fusión es superior a 160°C y al menos una capa de la misma naturaleza que el cuerpo tubular. La capa que presenta una buena estabilidad térmica puede estar compuesta por ejemplo de tereftalato de polietileno (PET) biorientado, de poliamida (PA), de aluminio (Alu) o incluso de papel. Para un cuerpo tubular de polietileno, he aquí ejemplos de estructura de película decorativa: PeT/PE, PE/PET/PE, PNPE, AIu/p E, PE/Alu/PE, Papel/PET/PE.
La etiqueta 12 se puede imprimir utilizando todos los métodos de impresión sobe un plano conocidos, como, por ejemplo, la flexografía, la serigrafía, el huecograbado, la impresión por tipografía, la impresión offset, estampado en caliente, estampado en frío o incluso impresión digital y combinación de estas tecnologías de impresión. La invención se asociará ventajosamente a la impresión digital para las producciones que requieran flexibilidad y un cambio rápido de decoración. La impresión es generalmente recubierta con un barniz protector que igualmente aporte efectos de brillo o matidez, por ejemplo. La elección del barniz es importante, en particular su coeficiente de rozamiento con las herramientas de conformado y calibrado.
La invención puede ser asociada ventajosamente a una impresión digital en línea de la etiqueta 12. En este caso, el rollo de película decorativa 19 ilustrado en la figura 2 es reemplazado por una máquina de impresión digital que funciona de manera sincronizada con la línea de extrusión etiquetado. Según una variante de esta configuración, antes del procedimiento de extrusión decoración pueden ser igualmente efectuadas en línea una o varias operaciones de laminado. Por ejemplo, es necesaria una operación de laminado cuando se desea que la impresión se encuentre atrapada en el grosor de la película decorativa 12. Una posible configuración que permite tener atrapada la capa impresa resulta de la sucesión de las etapas siguientes:
- Desenrollado de una primera película no decorada
- Impresión digital de la primera película
- Laminado de una segunda película sobre la primera película con el fin de aprisionar la impresión - Obtención de la película decorativa
- Corte lateral de los bordes de la película decorativa
- Ejecución del procedimiento de extrusión decoración según los principios de la invención.
La impresión de la película decorativa 12 puede ser realizada en la parte delantera o trasera de tal manera que la impresión se encuentre en la superficie del tubo 14 o atrapada en el grosor del tubo. La impresión es ventajosa para realizar decoraciones complejas a un costo menor porque la operación de decoración se realiza en un plano sobre una película de grosor fino.
La invención es particularmente ventajosa para realizar tubos con una decoración de alta gama a un coste menor.
La invención es particularmente ventajosa para mejorar las propiedades sensoriales de los tubos al aportar con la película decorativa una capa superficial que tiene un "tacto" particular. Estas propiedades son aportadas, por ejemplo, por una película mate de polipropileno biorientado o una película textil.
La invención es particularmente ventajosa porque permite modificar la funcionalidad del envase cambiando la película decorativa. Estas funcionalidades pueden ser de orden estético (decoración), sensoriales (tacto), técnicas (propiedades de barrera) o informativas (comunicación en el envase).
La invención es particularmente ventajosa porque la película decorativa es una parte integral del envase. Se integra en su estructura y contribuye a sus propiedades.
La invención no se limita a la producción de los algunos ejemplos de estructuras multicapa citados en el texto. Es evidente para el experto en la materia que la invención permite aumentar el número de estructuras que se pueden realizar y permite la asociación de materiales muy diferentes (plásticos, papel, aluminio, etc.).
La invención permite por defecto realizar cuerpos tubulares sin decoración pero que comprenden una película en la superficie. Esta variante se puede utilizar más específicamente para mejorar las propiedades mecánicas, de barrera o sensoriales (tacto) de los tubos.
La invención se puede utilizar en el ámbito del envasado principalmente para aportar una decoración, pero igualmente en ámbitos técnicos para la mejora de las propiedades mecánicas o de barrera. Un modo ventajoso de realización de la invención consiste en aportar la barrera y la decoración por intermedio de la película. La película multicapa que aporta la barrera y la decoración está asociada a un cuerpo extruido monocapa, lo que permite simplificar el dispositivo de extrusión.
Para la extrusión de productos difíciles, la invención se puede utilizar para reducir los costes de producción aumentando la velocidad de producción.
Una primera variante de la invención conduce a la sucesión de las siguientes operaciones realizadas utilizando los principios de la invención expuestos anteriormente:
- Realización por soldadura de un primer cuerpo tubular a partir de una película multicapa
- Extrusión de un segundo cuerpo tubular en estado fundido sobre el citado primer cuerpo tubular
- Conjuntamente, deposición de la etiqueta sobre la superficie externa del segundo cuerpo tubular según el procedimiento de la invención.
Una segunda variante de la invención consiste en atrapar la etiqueta en la pared del tubo. Para ello, se implementan las siguientes operaciones:
- Extrusión de un primer cuerpo tubular en estado fundido
- Conjuntamente, deposición de la etiqueta sobre la cara externa del primer cuerpo tubular según el procedimiento de la invención
- Y después, extrusión de un segundo cuerpo tubular y depósito del citado segundo cuerpo tubular en estado fundido sobre la cara externa de la etiqueta.
La etiqueta utilizada en la segunda variante comprende preferentemente 3 capas. Las capas superficiales de la película permiten la soldadura con las capas extruidas y la tercera capa atrapada aporta las propiedades térmicas y mecánicas. El segundo cuerpo tubular en estado fundido se deposita sobre la cara externa de la etiqueta preferentemente cuando el primer cuerpo tubular está al menos parcialmente enfriado.
Una tercera variante de la invención consiste en añadir una película a la superficie externa de un cuerpo tubular extruido y que comprende agentes de expansión. Se implementa el siguiente procedimiento:
- Extrusión del cuerpo tubular en estado fundido a partir de una resina que comprenda agentes de expansión. - Disposición de la película alrededor del cuerpo tubular gracias a un conformador en cuello de cisne.
- Puesta en contacto de la superficie externa del cuerpo tubular con la cara interna o capa interna de la película gracias a la acción conjugada de los agentes de expansión y del chorro de aire
- Calibración del cuerpo tubular y enfriamiento.
Los agentes de expansión utilizados pueden ser agentes de expansión físicos o químicos. Los agentes de expansión físicos mezclados con polímero son, por ejemplo, dióxido de carbono o de nitrógeno, cuyo cambio de estado (líquido a gaseoso) crea la expansión del polímero en estado fundido. Los agentes de expansión químicos pueden ser azodicarbonamida o azobisformamida. La ventaja de la invención para la realización de cuerpos tubulares o cilíndricos expandidos es la combinación de las propiedades superficiales y decorativas aportadas por la película y las propiedades de aligeramiento aportadas al núcleo por los agentes de expansión.
Los modos de realización de la invención se dan a modo de ejemplo ilustrativo y no deben ser considerados como limitativos. Pueden combinarse entre sí o recurrir a medios equivalentes en función de las circunstancias en el marco de la presente invención.
Referencias numéricas
12 Película decorativa o etiqueta
13 Cuerpo extruido
14 Tubo
15 Rodillo impulsor
16 Brazo oscilante
17 Oruga de accionamiento
18 Extremos de la película
19 Bobina de película
20 Conformador (cuello de cisne)
21 Recipiente de vacío y enfriamiento
22 Calibre
23 Extrusora
24 Cabezal de extrusión
25 Espaciado entre los extremos de la película
26 Tapón magnético
27 Boquilla de extrusión
28 Varilla de soplado
29 Tapón de arranque
30 Ranura de soplado
31 Arandelas
32 Canal de escape
33 Cuchilla circunferencial
34 Segmento de tubo decorado
35 Defecto de forma
36 Chorro de aire
37 Imanes
38 Sentido de paso
39 Casquillo magnético

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de extrusión y de etiquetado de un tubo de envasado, que comprende las siguientes etapas sucesivas realizadas en una línea de extrusión-etiquetado:
a) formación de una etiqueta parcial o totalmente tubular (12) a partir de una película en un conformador (20); b) introducción de la etiqueta en un elemento de calibración (22);
c) extrusión de un cuerpo tubular (13) por el lado de la cara cóncava de la etiqueta (12);
d) puesta en contacto de la cara externa del cuerpo tubular extruido con la cara cóncava de la etiqueta; procedimiento en el cual la etiqueta (12) comprende al menos una capa cuya temperatura de fusión es al menos 20 °C superior a la temperatura de fusión del cuerpo tubular extruido (13),
caracterizado por que
la etapa d) es realizada por medio de un chorro de aire que crea una primera diferencia de presión (AP1) entre el interior y el exterior del cuerpo tubular, siendo generada la citada primera diferencia de presión (AP1) por un primer tapón flotante (26) situado aguas abajo del conformador (20) que obstruye al menos parcialmente el escape de aire por el interior del cuerpo tubular (14), siendo mantenido el primer tapón en una posición fija en la máquina por medios externos y manteniendo la presión en el extruido tubo.
2. Procedimiento según la reivindicación precedente, en el cual la etiqueta comprende al menos dos capas de las cuales una de la citadas capas tiene un punto de fusión al menos 20°C superior al punto de fusión del cuerpo tubular extruido (3).
3. Procedimiento según cuna de las reivindicaciones precedentes, en el cual la primera diferencia de presión (AP1) es generada igualmente por un escape controlado de aire desde el lado aguas arriba del conformador (20), a través de un cabezal de extrusión (24).
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el primer tapón (26) es mantenido en el interior del tubo por fuerzas magnéticas.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el primer tapón (26) se sitúa después de un medio (17) de tracción del tubo.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual un segundo tapón (29) está unido al cabezal de extrusión durante la fase de arranque.
7. Procedimiento según la reivindicación precedente, en el cual tras la fase de arranque, el segundo tapón (29) es liberado del cabezal de extrusión y transportado por el tubo en movimiento hasta hacer tope contra el primer tapón (26).
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual se instaura una segunda diferencia de presión (AP2) entre el interior y el exterior del tubo (14), siendo creada la citada segunda diferencia de presión (AP2) por una depresión en un recipiente de vacío (21).
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual la etapa c) se realiza en el elemento de calibración (22), siendo enfriado el elemento de calibración (22).
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el elemento de calibración (22) comprende una superficie de contacto que permite reducir el rozamiento con la etiqueta (12).
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual se regula la tensión de la etiqueta (12) a la entrada del conformador (20).
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el tubo es sometido a un tratamiento para optimizar su redondez.
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual los extremos de la etiqueta están dispuestos extremo con extremo o los extremos de la etiqueta forman un recubrimiento.
14. Dispositivo de extrusión-etiquetado que comprende:
un dispositivo de formación de una etiqueta (12) parcial o totalmente tubular a partir de una película, un dispositivo de extrusión que comprende una boquilla de extrusión (27) para la formación de un cuerpo tubular (13), en el lado de la cara cóncava de la etiqueta (12),
un elemento de calibración (22);
estando dispuesta la boquilla de extrusión (27) en el interior del elemento de calibración (22); comprendiendo el citado dispositivo al menos un medio de soplado (28) que crea un chorro de aire a presión en el interior del cuerpo tubular extruido para poner en contacto el citado cuerpo tubular extruido contra la cara cóncava de la etiqueta formada, un segundo tapón (29) cerca de la boquilla de extrusión y un primer tapón flotante (26) alejado de la boquilla de extrusión, caracterizado por que
el primer tapón se mantiene en una posición fija en la máquina por medios externos y manteniendo la presión en el tubo extruido.
15. Dispositivo según la reivindicación 14, en el cual el citado segundo tapón (29) está fijado de forma separable a los medios de soplado (28).
16. Dispositivo según las reivindicaciones 14 o 15, en el cual el primer tapón (26) es un tapón magnético y el dispositivo comprende un casquillo magnético (39) que bloquea el movimiento del tapón (26) a pesar del desplazamiento del tubo.
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