BR112013021596B1 - eixo apropriado para enrolamento de rolos de filme plástico estirável - Google Patents

Abstract

EIXO APROPRIADO PARA ENROLAMENTO DE ROLOS DE FILME PLÁSTICO ESTIRÁVEL Eixo (10) apropriado para enrolar rolos sem núcleo (11) de um filme de plástico estirável; em que o eixo (10) compreende um corpo tubular que possui uma parede periférica (12) que define pelo menos uma câmara interna (14) conectável a uma fonte de ar pressurizado. Diversas perfurações (17) estendem-se da câmara interna (14) do eixo (10), através da parede periférica (12) e uma camada protetora (19) de cromo duro que possui uma superfície externa jateada com areia (18) com aspereza média que varia de 6 a 6,5 μm, obtida por meio de jato de ar seco.

Description

EIXO APROPRIADO PARA ENROLAMENTO DE ROLOS DE FILME PLÁSTICO ESTIRÁVEL ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um eixo para enrolar rolos sem núcleo de um filme plástico, particularmente rolos de um filme plástico estirável apropriado para embalar e/ou desembalar cargas paletizadas ou outras aplicações.

ESTADO DA TÉCNICA

Filmes plásticos estiráveis, enrolados em rolos, são tipicamente utilizados no campo de embalagem, por exemplo, para embalar e estabilizar cargas e/ou mercadorias empilhadas sobre pallets de sustentação.

Geralmente, o filme plástico é enrolado sobre um núcleo tubular rígido pequeno de papelão ou material plástico, que necessita ser antecipadamente rosqueado sobre um eixo de uma máquina de enrolamento para enrolar um rolo plástico ou utilizado manualmente por uma alça para desenrolar o rolo. O uso de núcleos rígidos pequenos de papelão ou material plástico é necessário, a fim de permitir o enrolamento apropriado dos rolos de filme plástico, bem como facilitar a sua retirada ao final da etapa de enrolamento. O uso de núcleos tubulares rígidos pequenos convencionais envolve necessariamente algumas desvantagens no fornecimento e armazenagem de novos núcleos tubulares, bem como a disposição dos núcleos esgotados, com custos mais altos associados.

Vem sendo procurada há muito tempo a substituição dos rolos convencionais de filme plástico enrolados sobre núcleos rígidos pequenos, com rolos sem núcleo, por meio da formação direta dos rolos sobre um eixo que, após a remoção da máquina de enrolamento, poderá ser retirado do rolo somente após um período de tempo previamente definido, necessário para permitir a estabilização do rolo, a fim de evitar qualquer risco de implosão.

Em uma tentativa de aprimorar essa tecnologia, também se propôs, tanto no campo de filme plástico de embalagem quanto em outros campos, o uso de eixos perfurados que possuem uma parede periférica perfurada que compreende uma câmara tubular conectável a uma fonte de ar pressurizado, a fonte de ar pressurizado através do mesmo eixo e da parede perfurada a fim de causar leve expansão das voltas internas do rolo e um fluxo de ar que facilita a retirada do rolo sem a necessidade de remover o eixo da máquina de enrolamento.

O uso de um eixo perfurado para enrolar rolos sem núcleo de um filme plástico estirável é exibido, por exemplo, em WO-A-2006/012933 do mesmo depositante; outros exemplos de enrolamento de material de teia, tal como papel ou tecido, são descritos em US-A-5.337.968, US-A-6.186.436 e US-A-6.595.458.

Particularmente, WO-A-2006/012933 descreve um eixo que compreende um corpo tubular equipado com uma parede periférica que define uma câmara interna que se estende axialmente ao longo do eixo, que é conectável a uma fonte de ar pressurizado; a parede periférica é equipada com uma série de perfurações que se estendem da câmara interna até a superfície externa do eixo, para enrolar o filme plástico e formar o rolo.

Na prática, o eixo é composto de um corpo tubular metálico, cuja superfície externa para enrolar o filme necessita ser adequadamente polida e perfeitamente suave, de forma a minimizar as forças de fricção que evitariam o deslizamento e a retirada do rolo; além disso, o ar pressurizado que é ejetado através das perfurações do eixo causa expansão radial e compactação das voltas internas do rolo, de forma a permitir a retirada fácil do rolo do eixo, na ausência de forças de fricção e sem causar nenhuma deformação do mesmo rolo ou implosão das suas voltas internas.

Durante o uso desse eixo, entretanto, observou-se alto consumo de ar comprimido, o que é necessário, por outro lado, para causar expansão radial das voltas internas do rolo mediante a retirada.

Além de redução do consumo de ar comprimido, existe também a necessidade de adesão automática do filme plástico à superfície externa do eixo, no início da etapa de enrolamento de filme. Esta segunda necessidade, que contrasta parcialmente com a necessidade de redução das forças de fricção mediante retirada do rolo, é incompatível com a anterior e não é de fácil solução.

Em uma tentativa de eliminar parcialmente essa desvantagem, US-A-5.337.968 sugere a conexão do eixo perfurado a uma bomba a vácuo, no início da etapa de enrolamento do material de teia, de forma a criar um grau de vácuo por meio de sucção de ar através das perfurações de eixo, a fim de aderir inicialmente o material de teia contra a superfície externa do eixo.

Essa solução, além de ser construtiva e funcionalmente complexa, não é aplicável a máquinas de enrolamento de filme plástico nas quais se utiliza ar comprimido para causar a expansão radial das voltas internas do rolo durante a retirada, pois, a fim de gerar os jatos de ar poderosos necessários para expandir as voltas do rolo, são necessárias perfurações que possuem pequeno diâmetro, da ordem de um milímetro, levemente maior ou menor; por outro lado, para depositar o filme e fazer com que ele possa aderir-se pneumaticamente ao eixo no início da etapa de enrolamento, seriam necessárias perfurações que possuem diâmetro consideravelmente maior, de forma a gerar um grau de vácuo ou condição de baixa pressão necessária para depositar o filme. Essas duas condições de operação são mutuamente incompatíveis e não parece que elas possam coexistir em um único eixo.

Por fim, nos eixos convencionais, nos quais os orifícios de saída de jato de ar abrem-se sobre uma superfície macia, o que é considerado necessário para reduzir as forças de fricção durante a retirada dos rolos, ocorreram algumas vezes dificuldades de retirada devido à distribuição não homogênea do ar pressurizado acumulado entre superfícies opostas do eixo e do rolo, presumivelmente devido à expansão radial irregular do rolo.

OBJETOS DA INVENÇÃO

Existe, portanto, a necessidade de encontrar uma solução nova e diferente, que permita eliminar as desvantagens indicadas acima, por meio da redução do consumo de ar pressurizado necessário para causar a expansão radial das voltas internas do rolo durante a remoção.

Um objeto da presente invenção é, portanto, o de fornecer um eixo apropriado para enrolar rolos sem núcleo de filmes plásticos, particularmente filmes estiráveis, que é equipado com uma série de perfurações para gerar jatos de ar e uma superfície de enrolamento de filme adequadamente configurada para fornecer baixa força de fricção, bem como para permitir a criação de um acolchoamento de ar uniforme ao longo de todo o eixo durante a etapa de retirada do rolo.

Um objeto adicional da presente invenção é o de fornecer um eixo conforme definido acima, que também é equipado com uma superfície de enrolamento de filme, que é adequadamente tratada para permitir adesão automática do filme plástico no início do enrolamento do rolo e também equipada com uma superfície resistente ao desgaste e/ou corrosão com alta dureza, mantendo ao mesmo tempo essas características por um período de tempo de trabalho prolongado.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

O que é indicado acima pode ser atingido por um eixo apropriado para enrolar rolos sem núcleo de um filme plástico, particularmente um filme estirável, de acordo com a reivindicação 1.

Segundo a presente invenção, foi fornecido um eixo apropriado para enrolar e remover rolos sem núcleo de um filme plástico, conforme definido acima, em que o eixo compreende:

• - um corpo tubular que possui uma parede periférica e pelo menos uma câmara interna que se estende coaxialmente, conectável a uma fonte de ar pressurizada; e

em que a parede periférica do eixo compreende uma série de perfurações que se estendem da câmara interna até uma superfície externa para enrolar um rolo;
caracterizado em que:

• - a parede periférica do eixo possui uma camada de superfície protetora de cromo duro que define a superfície externa para enrolar o rolo, que possui rigidez média de 6 a 6,5 μm, obtida por meio de polimento com areia.

Polimento com areia é um processo mecânico por meio do qual se pretende obter erosão da parte de superfície de um material, por meio de jatos de ar e de areia orientados contra a superfície a ser tratada.

Jatos de areia frequentemente são utilizados para limpeza da superfície de metais ou materiais em geral ou para gravar escritas e/ou imagens sobre mármore e pedras, bem como para conferir à superfície tratada uma aparência estética final.

Ao final de uma operação de jatos de areia, a superfície tratada possui um grau de aspereza que depende das dimensões dos grãos de areia que são utilizados e da pressão do jato.

Geralmente, as dimensões dos grãos de areia podem variar, em média, de cerca de 0,250 mm a 1 mm, tipicamente utilizando grãos de areia que possuem dimensões maiores durante operação sobre materiais duros.

Uma operação de jato de areia tpíca, ao contrário das necessidades da presente invenção, tende a tornar áspera a superfície tratada e aumentar as forças de fricção; além disso, por meio dos primeiros testes que foram conduzidos, determinou-se que jatos de areia incorretos, além de aumentar negativamente as forças de fricção, tendem a criar consumo excessivo de ar comprimido. Jatos de areia pareceriam, portanto, completamente inadequados para um tratamento de superfície de eixos para enrolamento e remoção de rolos sem fim, para o quê se faz uso de jatos de ar pressurizado para retirar o rolo ao final da etapa de enrolamento.

Contra todas as expectativas, entretanto, determinou-se que, ao conduzir-se jato de areia sob condições previamente definidas, possibilita-se a adesão automática inicial do filme plástico à superfície jateada do eixo e a criação de acolchoamento de ar homogêneo entre o rolo e o eixo, com consequente baixa força de fricção entre as superfícies opostas do rolo e o eixo e consumo reduzido de ar pressurizado.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Estas e outras características do eixo de acordo com a presente invenção serão mais evidentes a partir do presente relatório descritivo e das figuras anexas, nas quais:

• - a Fig. 1 é uma vista em seção cruzada longitudinal do eixo;
• - a Fig. 2 é uma vista em seção cruzada ampliada tomada ao longo da linha 2-2 da Fig. 1;
• - a Fig. 3 é um detalhe ampliado da Fig. 2; e
• - a Fig. 4 exibe uma vista em grande ampliação da superfície jateada do eixo da Fig. 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

As Figs. 1 e 2 exibem um eixo geral 10 apropriado para enrolamento de um ou mais rolos 11 de filme plástico, tal como um filme estirável. O eixo 10 compreende um corpo tubular 12 de material de aço, obtido, por exemplo, por meio de deposição, adequadamente polido com um afilador leve, tal como de 2 ou 3 graus, com diâmetro mínimo na extremidade frontal para remoção do rolo 11.

O corpo tubular 12 é fixado, tal como soldado em uma extremidade de um eixo 13, por meio do qual o eixo 10 é sustentado a fim de girar livremente; em que o corpo tubular 12 do eixo 10 possui uma parede periférica que define uma câmara interna 14 que se estende coaxialmente ao corpo tubular 12. A câmara 14 do eixo, na extremidade frontal para remoção do rolo 11, é fechada por um batoque 15, enquanto a extremidade traseira pode ser forçada a comunicar-se com uma fonte de ar pressurizado através de um canal de fornecimento de ar 16 que se estende longitudinalmente ao eixo 13.

Novamente com referência às Figs. 1 e 2, a parede periférica do corpo tubular 12 possui uma série de perfurações 17 que se estendem a partir da câmara interna 14 até uma superfície externa 18 para enrolamento do filme plástico.

O eixo 10 pode ter qualquer diâmetro externo, que varia, por exemplo, de 35 a 100 mm, enquanto o diâmetro dos orifícios ou perfurações 17 pode ser de cerca de 1 mm, pouco mais ou pouco menos. O mesmo número de orifícios e a sua disposição, tanto em ângulo quanto ao longo do eixo longitudinal do eixo, podem ser quaisquer, dependendo do comprimento e do diâmetro externo do eixo. No exemplo exibido, os orifícios 17 são dispostos em uma inclinação constante, fornecendo alternadamente orifícios 17 que são espaçados em ângulo entre si por um ângulo que varia de 90° a 180°; qualquer outra disposição dos orifícios 17, entretanto, é possível, com relação à que foi exibida.

Segundo a presente invenção, conforme exibido na Fig. 2 e no detalhe ampliado da Fig. 3, a parede tubular do corpo 12 do eixo foi revestida com uma camada protetora fina 19 de cromo duro, obtida por meio de um chamado processo de deposição "FLASH", que consiste na deposição de cromo que possui espessura média que varia de 8 a 15 pm e dureza que varia, por exemplo, de 1000 a 1200 HV.

A escolha da tecnologia FLASH de cromo duro, após várias tentativas, foi realizada pela possibilidade de distribuição de forma precisa e uniforme da camada de cromo 19 sem a necessidade de operações sucessivas de polimento e pela dificuldade mais baixa de obtenção da aspereza de superfície necessária por meio de jato de areia seco, conforme explicado abaixo.

De fato, segundo o aspecto mais inovador da presente invenção, para os objetos definidos acima, a superfície externa da camada 19 de cromo duro, que define a superfície 18 para enrolamento do rolo 11, é submetida a um processo de jato de areia seco, a fim de formar uma superfície áspera que possui aspereza média Ra que varia de 6 a 6,5 μm.

Para os objetos da presente invenção, com base em uma definição convencional, por rigidez média Ra indica-se a media aritmética dos valores absolutos de todas as saliências 19A e todos os vales 19B da camada 19 de cromo duro, medidos ao longo de um comprimento de amostra.

Foram conduzidos diversos testes com areia que possui diferentes tamanhos de partícula; foram obtidos bons resultados, entretanto, utilizando grãos de areia que possuem uma mesma dimensão que varia de 0,15 a 0,3 mm.

Após diversas tentativas, concluiu-se que o uso de grãos de areia que possuem tamanho maior geraria o risco de criação de aspereza excessivamente alta, com consequentemente aumento da quantidade de ar a ser fornecida para o eixo; além disso, ele geraria o risco de danificar a camada de cromo fina durante o processo de jateamento de areia. Por fim, seriam criadas forças de fricção excessivamente altas nas áreas em que faltaria acolchoamento de ar devido à extensão excessiva de aspereza, o que obstruiria a retirada do rolo 11.

Por outro lado, por meio dos testes que foram conduzidos, determinou-se que, conduzindo-se jateamento de areia seco de forma a criar rigidez média Ra que possui os valores mencionados acima, é possível atender duas necessidades conflitantes em um único eixo: a primeira necessidade é o fornecimento ao eixo de uma superfície áspera apropriada para permitir adesão inicial automática do filme plástico, sem a necessidade de gerar nenhuma sucção de ar através da perfuração; e a segunda necessidade é o fornecimento ao eixo de um grau de rigidez apropriado para gerar acolchoamento de ar pressurizado homogêneo mediante retirada do rolo, com consumo de ar pressurizado consideravelmente reduzido.

Como é extremamente difícil representar o perfil irregular de uma superfície jateada com areia, o detalhe da Fig. 3 necessita ser compreendido como meramente indicativo das características gerais da camada 19 de cromo, após o processo de jateamento de areia.

Por sua vez, a Fig. 4 exibe, novamente como forma de exemplo, as características de aspereza da superfície jateada 18 da camada 19 de cromo do eixo de acordo com a presente invenção; a partir das Figs. 3 e 4, observa-se que a sequência aleatória de saliências 19A e vales 19B gera uma infinidade de microtrajetos da superfície, com consequente distribuição homogênea dos fluxos de ar, de forma a minimizar os pontos de contato e, como resultado, as forças de fricção contra o filme plástico durante a retirada do rolo 11.

A partir do que foi informado e exibido no exemplo das figuras anexas, será evidente que é fornecido um eixo apropriado para enrolamento de rolos sem núcleo de filme plástico em máquinas de enrolamento, nas quais o eixo compreende um corpo tubular conectável a uma fonte de ar pressurizado, cuja parede periférica é equipada com uma série de perfurações para geração de jatos de ar e em que a parede periférica do eixo possui revestimento fino de cromo duro, que se tornou adequadamente áspero por meio de um processo de jato de areia seco apropriado, a fim de criar um grau de aspereza previamente definido.

Indica-se, entretanto, que o que foi indicado e exibido com referência às figuras anexas foi fornecido apenas como forma de ilustração das características gerais e inovadoras do eixo de acordo com a presente invenção. Outras variações ou modificações poderão, portanto, ser realizadas no eixo ou suas partes, portanto, sem com isso abandonar as reivindicações.

Claims (6)

1. EIXO (10) APROPRIADO PARA ENROLAMENTO DE ROLOS (11) DE FILME PLÁSTICO ESTIRÁVEL, em que o eixo compreende:

   • - um corpo tubular (12) que possui uma parede periférica equipada com uma superfície externa e pelo menos uma câmara interna que se estende axialmente (14), em que a mencionada câmara interna (14) é conectável a uma fonte de ar pressurizada; e
   • - uma série de perfurações (17) que se estendem da câmara interna (14) até a superfície externa (18) do corpo tubular (12) para enrolar os rolos de filme plástico (11);

   caracterizado por:

   • - a parede periférica do corpo tubular (12) do eixo (10) é equipada com uma camada (19) de deposição FLASH de cromo duro; e
   • - a mencionada camada (19) de cromo duro possui uma superfície jateada com areia (18) seca para enrolar o filme plástico estirável, em que a mencionada superfície jateada com areia (18) possui rigidez média (Ra) de 6 a 6,5 μm.
2. EIXO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela superfície jateada com areia (18) da camada de cromo duro (19) possuir rigidez média (Ra) preferencialmente de 6,2 a 6,3 μm.
3. EIXO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela parede periférica do corpo tubular (12) do eixo (10) compreender uma camada FLASH (19) de cromo duro, que possui espessura de 8 a 15 μm.
4. EIXO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela camada (19) de cromo duro possuir dureza de 1000 a 1200 HV.
5. EIXO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas perfurações (17) estenderem-se através da parede periférica do corpo tubular (12) e da camada (19) de cromo duro em posições espaçadas em ângulo, correspondentes a planos cruzados espaçados entre si ao longo de um eixo longitudinal do eixo.
6. EIXO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo espaço angular entre as perfurações (17) variar de 90° a 180°.

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