ES2613228T3

ES2613228T3 - Procedimiento de fabricación de tubos por soldadura

Info

Publication number: ES2613228T3
Application number: ES09731380.3T
Authority: ES
Inventors: Jacques Thomasset
Original assignee: Aisapack Holding SA
Current assignee: Aisapack Holding SA
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2009-04-04
Publication date: 2017-05-23
Anticipated expiration: 2029-04-04
Also published as: WO2009125330A2; BRPI0911315A2; CN101998902B; CA2720457A1; US20110041991A1; US8241447B2; BRPI0911315B1; CN101998902A; RU2010144016A; MX2010011042A; KR101632643B1; HK1150127A1; JP5647103B2; EP2276622B1; EP2276622A2; KR20110034586A; CA2720457C; JP2011516314A; SI2276622T1; WO2009125330A3

Abstract

Procedimiento de fabricación de cuerpos tubulares flexibles en material plástico por soldadura de una banda, que comprende las siguientes etapas: - conformado de una banda (1) alrededor de una varilla de soldadura, - puesta en contacto de los extremos (3, 4) de la banda, - formación de una zona soldada (5) por calentamiento, aplicación de presión y enfriamiento de dichos extremos (3, 4), - calentamiento de la banda (1), preferentemente a una temperatura superior a 60ºC, fuera de la zona soldada (5), previamente, conjuntamente o con posterioridad a la operación de soldadura, en cuyo transcurso la banda es calentada a una temperatura constante en la dirección de marcha de la banda, que es también paralela al eje del tubo, y con un perfil de temperatura en dirección perpendicular a la dirección de marcha de la banda, que es también la dirección circunferencial del tubo, permitiendo dicho procedimiento subsanar los defectos de circularidad de cuerpos tubulares flexibles de material plástico.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento de fabricacion de tubos por soldadura Campo de la invencion

La invencion concierne a la fabricacion de envases flexibles por soldadura de pelfculas plasticas. Mas espedficamente, la invencion se refiere a la confeccion de tubos blandos destinados a almacenar y dispensar productos Kquidos o pastosos.

Estado de la tecnica

Son conocidos tubos flexibles constituidos a partir de una cabeza y de un faldon blando, obtenido por soldadura de una banda llamada “laminado”, estando formado el laminado a partir de varias capas plasticas o metalicas. Los faldones se obtienen mediante desenvolvimiento de una banda; mediante modelado de la banda en cuerpo tubular; mediante soldadura de los extremos de la banda, determinando generalmente un ligero solape; y, finalmente, mediante recorte del cuerpo tubular en segmentos de identica longitud. A continuacion, se suelda o moldea una cabeza de tubo sobre el extremo de dicho faldon. La cabeza de tubo incluye un gollete con orificio y un hombro que relaciona el gollete con dicho faldon. El tubo se entrega asf al envasador, cabeza abajo y con el orificio dispensador obturado (mediante un tapon roscado, por ejemplo), con el fin de ser llenado por el extremo que ha quedado abierto del tubo. Una vez llenado el tubo, el extremo es cerrado mediante estrangulamiento y soldadura de la pelfcula sobre sf misma.

Una dificultad que se afronta en la confeccion de los tubos flexibles por soldadura radica en la deformacion del faldon en la operacion de soldadura. Muchas veces, los faldones producidos no presentan una geometna perfectamente circular, tal como se hubiera deseado, sino que presentan una seccion en forma de “pera” o de “gota de agua”. Estos defectos de circularidad son particularmente perjudiciales en las operaciones de union y de llenado de los tubos. La union del faldon y de la cabeza por soldadura precisa de la introduccion de la cabeza en el interior del faldon; operacion tanto mas delicada cuanto mayor es el defecto de circularidad. En el llenado, el envasador tiene que introducir una boquilla por el extremo que ha quedado abierto del tubo. Esta operacion se ve perturbada en gran manera cuando la seccion del tubo no es circular.

La circularidad de los faldones tiene una influencia sobre la geometna final del tubo y, en numerosos casos, los defectos de circularidad desvirtuan las propiedades esteticas del envase. Por este motivo, interesa tener faldones perfectamente circulares.

La solicitud de patente WO 2004039561 propone deformar el laminado hasta mas alla de los lfmites de elasticidad, previamente a la operacion de soldadura. Consiste un primer procedimiento que se propone en la solicitud WO 2004039561 en adelgazar la banda en el 1% aproximadamente, por calandrado. Se tiene que aplicar un esfuerzo comprendido entre 2,5 y 500 newtons por milfmetro de anchura de la banda. Cuando la banda incluye mas del 70% en volumen de plastico, se sugiere calentar dicha banda, antes del calandrado, a una temperatura comprendida entre 75 y 120°C. Consiste un segundo procedimiento que se propone en la solicitud WO 2004039561 en realizar un repujado, que se traduce en la creacion de relieves y de huecos cuya amplitud esta comprendida preferentemente entre 1/15 y 3 veces el espesor de la banda. Esta operacion de calandrado o repujado tendna el efecto de modificar las tensiones residuales en el laminado. Segun los inventores, este procedimiento uniformiza el comportamiento elastico de la banda y, en el caso de un repujado, permite aumentar la rigidez de la banda en sentido de longitud y en sentido transversal. Sin embargo, el procedimiento propuesto en la solicitud de patente WO 2004039561 presenta varios inconvenientes. Diffcilmente es utilizable con bandas impresas y, sobre todo, cuando la impresion se halla en la superficie. En efecto, la operacion de calandrado o de repujado tiende a deteriorar la impresion, debido a las deformaciones de las temperaturas y rozamientos originados por el procedimiento.

Se propone otro procedimiento para mejorar la circularidad de los tubos en la patente suiza CH 695937 A5. Consiste este procedimiento en efectuar un tratamiento termico sobre el cuerpo tubular antes de ser cortado en segmentos de identica longitud. El cuerpo tubular se confecciona segun el estado de la tecnica anterior, comprendiendo el procedimiento de soldadura, en especial, una etapa de conformado en la que la banda es arrollada alrededor de una varilla de soldadura para formar un cuerpo cilmdrico; una etapa de calentamiento para hacer que fundan los extremos de la banda que han de soldarse; una etapa de aplicacion de presion en los extremos que han de soldarse; y una etapa de enfriamiento de la zona soldada. La patente CH 695937 A5 propone llevar a cabo un tratamiento termico del cuerpo tubular con posterioridad al procedimiento de soldadura. El tratamiento termico consiste en homogeneizar la temperatura del cuerpo tubular por mediacion de un fluido en contacto con la superficie exterior del tubo. El dispositivo que sirve para efectuar el tratamiento termico se inserta entre el dispositivo de soldadura y el dispositivo de corte. Un inconveniente del procedimiento que se propone en la patente CH 695937 A5 tiene que ver con el espacio necesario ocupado para efectuar un tratamiento termico eficaz. Esta ocupacion de espacio es tanto mas grande cuanto mayor es el espesor del laminado; a tal punto que el procedimiento que se propone resulta ser inadecuado para los laminados espesos y las grandes velocidades de produccion.

Se propone otro procedimiento de fabricacion de cuerpos tubulares flexibles en material plastico en la patente GB 1553177.

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Explicacion de la invencion

Consiste la invencion en un procedimiento de soldadura que permite, mediante soldadura de un laminado, realizar faldones tubulares. Los faldones se obtienen mediante desenvolvimiento de una banda; mediante modelado de la banda en cuerpo tubular; mediante soldadura de los extremos de la banda, poniendose estos ultimos en contacto a tope o por solape; y, finalmente, mediante recorte del cuerpo tubular en segmentos de identica longitud, denominados “faldones”.

El procedimiento de soldadura segun la invencion consiste -previamente o conjuntamente o con posterioridad a la operacion de soldadura-, en calentar la banda, preferentemente a una temperatura superior a 60°C, fuera de la zona soldada.

En la explicacion de la invencion, la expresion “zona soldada” representa la parte de la banda que es calentada, comprimida y enfriada en el procedimiento de soldadura. La zona soldada no se limita a la parte de la banda puesta en contacto; constituye la parte de la banda afectada termicamente por la operacion de soldadura.

Por "banda", se entiende una lamina, formada a partir de varias capas plasticas o metalicas.

De acuerdo con una forma de realizacion de la invencion, la operacion de calentamiento de la banda se realiza antes del modelado de la banda alrededor de la varilla de soldadura. De acuerdo con la invencion, la banda es calentada a una temperatura constante en la direccion de marcha de la banda, que es tambien paralela al eje del tubo; y con un perfil de temperatura en direccion perpendicular a la direccion de marcha de la banda, que es tambien la direccion circunferencial del tubo.

De acuerdo con una segunda forma de realizacion, la operacion de calentamiento de la banda se realiza conjuntamente y no secuencialmente a la soldadura de los extremos de la banda.

Consiste una tercera forma de realizacion en calentar la banda con posterioridad a la operacion de soldadura y, p. ej., con posterioridad al recorte del cuerpo tubular en secciones de identica longitud, y conjuntamente con la operacion de soldadura de la cabeza del tubo sobre el cuerpo tubular.

Explicacion detallada de la invencion

La figura 1 ilustra la seccion de un cuerpo tubular que presenta defectos de circularidad que la invencion permite subsanar. Los defectos de la seccion son el resultado de la confeccion del cuerpo tubular por soldadura segun los procedimientos conocidos en el estado de la tecnica anterior y sin operaciones previas o sucesivas al procedimiento de soldadura tales como se describen en las prioridades WO 2004039561 y CH 695937 A5. El cuerpo tubular 1 se deriva de la soldadura de una banda 2 cuyos extremos soldados 3 y 4 generalmente forman un solape en correspondencia con la zona soldada 5. Consiste otro metodo de soldadura en unir a tope los extremos 3 y 4 de la banda. En ambos casos, se observan defectos de circularidad 6 y 7, situados en la proximidad de la zona soldada 5 y que en su conjunto afectan a la redondez del cuerpo tubular.

El procedimiento de soldadura segun la invencion consiste, conjuntamente con la operacion de soldadura, en calentar la banda, preferentemente a una temperatura superior a 60°C, igualmente fuera de la zona soldada.

Ventajosamente, la banda es calentada a una temperatura constante en la direccion de marcha de la banda, que es tambien paralela al eje del tubo; y con un perfil de temperatura en direccion perpendicular a la direccion de marcha de la banda, que es tambien la direccion circunferencial del tubo. En las figuras 2 y 3, se ilustran ejemplos de perfiles de temperatura en direccion transversal. Las figuras 2 y 3 muestran la seccion de la banda 2 perpendicularmente a la direccion de marcha. Para facilitar la representacion del perfil de temperatura, la banda esta representada en plano, y no en una geometna tubular. Esta representacion de la invencion no debe considerarse de manera restrictiva. El calentamiento de la banda en el procedimiento de soldadura se puede realizar cuando la banda determina una superficie plana, o cuando la banda determina un cuerpo tubular, o tambien en la parte intermedia de conformado.

La figura 2 ilustra el perfil de temperatura de la banda 2 despues de la soldadura de los extremos 3 y 4 de la banda, consistiendo el procedimiento de soldadura en la sucesion de las operaciones de calentamiento, aplicacion de presion y enfriamiento de la zona 5. Paralelamente a la soldadura, se ponen en practica medios para calentar la banda fuera de la zona soldada 5. En la figura 2, se representa el perfil de temperatura de la banda consecutivamente a la etapa de soldadura del cuerpo tubular.

Merced al calentamiento de la banda fuera de la zona soldada 5, se pueden obtener cuerpos tubulares de seccion perfectamente circular. La figura 2 muestra que las zonas 9 y 10 conexas a la zona soldada 5 son calentadas a una temperatura cercana a la temperatura de la zona 5. El calentamiento de las zonas 9 y 10 evita un gradiente de temperatura demasiado violento en la proximidad de la zona soldada. Las anchuras calentadas de las zonas 9 y 10 pueden extenderse respectivamente hasta aproximadamente % de la anchura total 8 de la banda. En ciertos casos, puede ser ventajoso calentar la banda en toda su anchura a una temperatura homogenea. Las zonas 9 y 10 de la banda son calentadas para que su temperatura despues de la soldadura este comprendida preferentemente entre

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40 y 90°C. La temperature de las zonas 9 y 10 se ajusta en funcion de las propiedades de la banda, del espesor de la banda, de la cadencia de soldadura.

La figura 3 ilustra un segundo ejemplo de perfil de temperature de la banda 2 despues de la soldadura de los extremos 5. La figura 3 muestra que la temperature de las zonas 9 y 10 es superior a aquella de la zona soldada 5. Esta diferencia de temperature permite, para bandas multicapa, corregir defectos de circularidad originados por la soldadura de los extremos 3 y 4 de la banda.

La figura 4 ilustra los cuerpos tubulares obtenidos merced al procedimiento descrito en la invencion. Ajustando el perfil de temperatura, se suprimen los defectos de circularidad ilustrados en la figura 1. La invencion se puede utilizar para la confeccion de cuerpos tubulares 1 realizados por soldadura de los extremos de una banda 2, cuyos extremos forman un solape 5 o se disponen a tope.

De acuerdo con una primera forma de realizacion de la invencion, la operacion de calentamiento de la banda se realiza antes del modelado de la banda alrededor de la varilla de soldadura.

Consiste una tercera forma de realizacion en calentar la banda con posterioridad al recorte del cuerpo tubular en secciones de identica longitud, y conjuntamente con la operacion de soldadura de la cabeza del tubo sobre el cuerpo tubular.

Consiste un metodo preferente de calentamiento del laminado en utilizar aire caliente, que es insuflado sobre la superficie interna o externa de la banda. Se utiliza una temperatura de aire comprendida entre 150°C y 650°C.

Reviste un particular interes un dispositivo que permite ajustar el caudal de aire, la temperatura de aire, el perfil de temperatura y la longitud de caldeo. Este dispositivo se posiciona ventajosamente en la zona que precede al modelado de la banda alrededor de la varilla de soldadura. Este dispositivo permite mejorar la redondez de los tubos en un gran margen de diametros, estando generalmente comprendido dicho margen entre 12,5 mm y 75 mm. Este dispositivo es adaptable con facilidad a la velocidad de produccion de la maquina, ajustando conjuntamente la temperatura del aire, el caudal de aire, asf como la longitud de caldeo. Merced a este dispositivo, han podido obtenerse tubos de gran redondez.

Para calentar la banda, se pueden utilizar otros metodos y dispositivos que utilizan el calentamiento por radiacion, por conduccion o por induccion.

La invencion se puede asociar con otros dispositivos existentes para mejorar la redondez de los tubos por estirado de la zona soldada. La invencion se asocia ventajosamente con el dispositivo descrito en la solicitud de patente EP 07116384.4.

La invencion es particularmente ventajosa, ya que se integra en el procedimiento de soldadura, a diferencia de otros metodos consistentes en llevar a cabo un postratamiento del tubo.

Despues de la soldadura, las partes calentadas pueden estar a una temperatura superior o igual a la temperatura de la zona soldada.

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REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de fabricacion de cuerpos tubulares flexibles en material plastico por soldadura de una banda, que comprende las siguientes etapas:

- conformado de una banda (1) alrededor de una varilla de soldadura,

- puesta en contacto de los extremos (3, 4) de la banda,

- formacion de una zona soldada (5) por calentamiento, aplicacion de presion y enfriamiento de dichos extremos (3, 4),

- calentamiento de la banda (1), preferentemente a una temperature superior a 60°C, fuera de la zona soldada (5), previamente, conjuntamente o con posterioridad a la operacion de soldadura, en cuyo transcurso la banda es calentada a una temperatura constante en la direccion de marcha de la banda, que es tambien paralela al eje del tubo, y con un perfil de temperatura en direccion perpendicular a la direccion de marcha de la banda, que es tambien la direccion circunferencial del tubo,

permitiendo dicho procedimiento subsanar los defectos de circularidad de cuerpos tubulares flexibles de material plastico.
2. Procedimiento segun una de las anteriores reivindicaciones, en el que dichos extremos se ponen en contacto a tope.
3. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 2, en el que dichos extremos se ponen en contacto por solape.
4. Procedimiento segun una de las anteriores reivindicaciones, en el que se calienta la banda fuera de la banda, en toda su anchura.
5. Procedimiento segun la reivindicacion 4, en el que se caliente la banda a una temperatura constante en toda su anchura.
6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que no se calienta la banda en toda su anchura.
7. Procedimiento segun una de las anteriores reivindicaciones, en el que se calienta la banda fuera de la banda, variando la temperatura de calentamiento a lo largo de su anchura.
8. Procedimiento segun la reivindicacion 7, en el que se calienta la banda en la proximidad de la zona soldada, a una temperatura equivalente a la temperatura de calentamiento de la zona soldada.
9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, en el que el calentamiento en la proximidad de la zona soldada se realiza en una longitud sensiblemente igual a la mitad de la anchura de la banda.
10. Procedimiento segun la reivindicacion 7, en el que se calienta la banda en la proximidad de la zona soldada, a una temperatura superior a la temperatura de calentamiento de la zona soldada.
11. Procedimiento segun una de las anteriores reivindicaciones, en el que se calienta la banda fuera de la zona soldada, por medio de aire caliente.