BR112019012917B1 - Instalação de extrusão que compreende uma cabeça de extrusão aperfeiçoada - Google Patents

Abstract

Instalação para fabricar uma banda de perfilado à base de várias misturas de elastômeros de composição diferente por coextrusão, que compreende pelo menos duas extrusoras (10, 20, 30, 40) de alimentação com mistura de elastômeros de uma cabeça de extrusão (50), a cabeça de extrusão compreendendo um conjunto de pelo menos duas placas (201, 202, 203, 204) dispostas lado alado, cada placa compreendendo pelo menos uma cavidade que permite canalizar a mistura em proveniência de uma extrusora (10, 20, 30, 40) para um orifício de saída. De acordo com a invenção, as ditas placas (201, 202, 203, 204) são dispostas substancialmente transversalmente à direção de saída dos fluxos de misturas das ditas extrusoras (10, 20, 30, 40) de maneira a realizar uma evacuação a 90° do fluxo de mistura na saída do parafuso de cada extrusora.

Description

[0001] A invenção se refere ao campo técnico de extrusão das misturas de elastômeros destinadas à fabricação dos pneumáticos. Mais especialmente, ela se refere à fabricação de perfilados coextrudados à base de misturas de elastômeros de diferentes composições.

[0002] De maneira conhecida, a fabricação dos perfilados complexos por extrusão de pelo menos duas misturas de elastômeros de composições diferentes, ou coextrusão, utiliza pelo menos duas extrusoras. Cada extrusora é formada por um corpo cilíndrico ou bainha que é fixo no interior do qual se encontra um parafuso coaxial ao eixo longitudinal da bainha e acionado em rotação em torno desse último. Ela tem como função homogeneizar uma mistura de borracha que é introduzida nela e empurrar a mesma na direção de uma matriz de saída. Para um produto complexo, a matriz de saída recebe várias misturas de elastômeros de composições diferentes e determina o perfil da banda de borracha. Esse perfil é definido por uma lâmina perfilada fixa que opera junto com um rolo rotativo ou com uma parede fixa.

[0003] Nos dias de hoje, recorre-se cada vez mais à utilização de produtos complexos para diminuir o número de colocações sucessivas de produtos em junção, diminuir os custos e melhorar a qualidade do produto final. É preferido obter esses produtos complexos por coextrusão pois esse processo assegura uma melhor coesão dos diferentes componentes entre si. Ora, o número de componentes que formam um perfilado complexo tem tendência a aumentar, o que torna complexa a ferramenta de produção e o volume dessa última.

[0004] É conhecido assim o documento WO 2015/028166 que descreve uma instalação de coextrusão que utiliza cinco extrusoras dispostas em paralelo e que servem para a fabricação de uma banda de rodagem para pneumático. É obtido assim um perfilado complexo por coextrusão de diferentes misturas que convergem, via cinco corredores diferentes na direção de uma cabeça de extrusão comum munida na saída de um dispositivo de perfilagem. As extrusoras são todas elas dispostas no lado oposto a aquele de saída do produto. Devido à convergência dos fluxos de misturas de um só lado, o volume da cabeça de extrusão é muito grande e a instalação deve compreender mecanismos de travamento da cabeça de extrusão muito robustos para neutralizar a pressão de extrusão.

[0005] Uma solução para esse problema é descrita no documento JP 4053687 que propõe dispor de diferentes extrusoras de um lado e de outro da matriz de saída de produto complexo coextrudado. O conjunto de coextrusão de acordo com esse documento compreende uma cabeça de extrusão fixa munida de uma matriz de saída na parte central inferior e de três extrusoras montadas fixas duas à direita e uma à esquerda da matriz. Os esforços suportados pela cabeça de extrusão são com certeza menores do que no documento precedente devido à disposição mais judiciosa das extrusoras. No entanto, a cabeça de extrusão desse documento compreende canais de pré-formação muito profundos que ligam as extrusoras à matriz. Devido a isso, o conjunto de extrusão desse documento produz muitos restos por ocasião da troca das misturas. Além disso, a perda de carga sendo proporcional ao comprimento dos canais de transferência, se revela muito importante no conjunto de coextrusão desse documento.

[0006] É conhecida também pelo documento US 7 311 505 uma outra instalação de extrusão que compreende uma cabeça de extrusão fixa munida de uma matriz de saída na parte central inferior e de quatro extrusoras montadas fixas duas a duas à esquerda da matriz. A cabeça de extrusão compreende por outro lado três partes móveis que são levadas a se deslocar no fim de operação para abrir a cabeça e permitir ter acesso aos canais profundos que ligam as extrusoras à matriz de extrusão. Sendo mais judiciosamente realizada que aquela do documento precedente, a estrutura da cabeça de extrusão desse documento se revela bastante complexa e deve recorrer a diferentes mecanismos e acionadores para assegurar a abertura e o fechamento de diferentes partes que compõem a cabeça de extrusão notadamente com um objetivo de limpeza. Por ocasião da troca do perfilado extrudado, deve-se respeitar a orem de chegada das misturas na cabeça de extrusão, o que implica uma colocação em regime de cada extrusora antes do início de uma nova operação.

[0007] Um problema não resolvido pelos documentos do estado da técnica é, portanto, a possibilidade de mudar a ordem de atribuição das extrusoras em função das dimensões da seção transversal do perfilado com uma instalação de coextrusão dada e que permite extrudar misturas de elastômeros de naturezas diferentes sem misturar as diversas misturas introduzidas em uma mesma cabeça de extrusão.

[0008] Um objetivo da invenção é o de corrigir os inconvenientes dos documentos precitados e trazer uma solução original na concepção da cabeça de extrusão que permite reduzir de modo notável os restos por ocasião da troca de misturas que compõem um perfilado coextrudado e de obter um perfilado coextrudado de acordo com as formas e dimensões desejadas evitando para isso problemas de dilatação do perfilado na saída.

[0009] Esse objetivo é atingido pela invenção que propõe uma instalação para fabricar uma banda de perfilado à base de várias misturas de elastômeros de composição diferente por coextrusão, que compreende pelo menos duas extrusoras de alimentação com mistura de elastômeros de uma cabeça de extrusão, a cabeça de extrusão compreendendo um conjunto de pelo menos duas placas dispostas lado a lado, cada placa compreendendo pelo menos uma cavidade que permite canalizar a mistura em proveniência de uma extrusora para um orifício de saída, caracterizada pelo fato de que as ditas placas são dispostas substancialmente transversalmente à direção de saída dos fluxos de misturas das ditas extrusoras.

[0010] A cabeça de extrusão compreende várias placas dispostas lado a lado que compreendem cada uma delas uma cavidade que forma um canal de transferência de uma mistura de elastômeros em proveniência de uma extrusora para transferir a mesma para um orifício de saída de perfilagem, por exemplo uma matriz de extrusão. Por placa é compreendida uma peça de forma geral paralelepipédica larga e pouco espessa. Cada placa é disposta com uma de suas faces (por face é compreendida a superfície que tem as maiores dimensões do que aquelas da espessura ou do perfil) substancialmente transversalmente à direção de saída do fluxo de mistura da extrusora correspondente, direção que é paralela ao eixo longitudinal da extrusora.

[0011] O conjunto das placas da cabeça de extrusão é disposto de maneira a que a face de uma placa que recebe a(s) mistura(s) que entra(m) esteja substancialmente perpendicular ao fluxo da ou das misturas que entram. Uma placa apresenta assim um orifício de entrada do fluxo, coaxial à direção de admissão do fluxo entrante, orifício que se comunica com um canal de transferência para a saída desse fluxo de mistura, canal que é feito na espessura da placa. O canal de transferência é um conduto que compreende pelo menos uma parede plana paralela ao plano de uma das faces da placa e substancialmente perpendicular ao eixo do orifício de entrada do fluxo de mistura que sai que é orientado pelos canais de transferência da placa a cerca de 90° em relação à direção de admissão do fluxo de mistura que entra tal como recebido na saída do parafuso de cada extrusora.

[0012] Assim, a placa é disposta substancialmente transversalmente à direção do fluxo, é compreendido que a placa é disposta de maneira a ficar em frente, com sua superfície que tem maiores dimensões do que aquela da espessura, ao fluxo de mistura que chega e, portanto, substancialmente perpendicularmente ao plano das placas, e a mudar bruscamente a orientação desse último de um ângulo igual a aquele de sua disposição. Um tal ângulo é de cerca de 90° com uma tolerância de 20°. De preferência, um tal ângulo é compreendido entre 70 e 110°. É compreendido que a placa apresenta um orifício de entrada que se comunica diretamente com o orifício de saída da extrusora, imediatamente na extremidade do parafuso, e com um canal de escoamento da mistura, realizado na espessura da placa, canal que forma um certo ângulo, nesse caso um ângulo compreendido entre 70 e 110° com a direção de escoamento do fluxo entrante em proveniência de uma extrusora.

[0013] A cabeça de extrusão em placas da invenção permite, portanto, um escoamento na direção da matriz de saída da mistura no plano das placas e uma alimentação perpendicularmente ao plano dessas mesmas placas, para uma compacidade aumentada da instalação.

[0014] Por outro lado, nas instalações do estado da técnica, a mistura veiculada entre o núcleo e os filetes do parafuso é compactada na direção da extremidade de saída e antes do orifício de saída da extrusora em um canal de grande comprimento (compreende-se de acordo com o eixo longitudinal da extrusora) que corresponde ao diâmetro exterior do parafuso (cerca de 4 vezes a altura do canal). Os produtos a formar sendo geralmente de seção muito menor, é necessário reduzir progressivamente a seção dos canais até a obtenção da geometria final na matriz. O caráter viscoelástico da borracha provoca ainda mais dilatação na saída quanto mais a convergência for rápida, o que apresenta problemas de controle da geometria. Ao contrário, uma convergência mais lenta (portanto em canais mais longos) limita a dilatação mas tem como consequência aumentar a perda de carga e diminuir a vazão da máquina.

[0015] Na instalação de extrusão da invenção, não há mais etapa de compactação na ponte de parafusos com um aumento da seção que é preciso reduzir em seguida. A evacuação a cerca de 90° da extrudado na saída do parafuso da extrusora, sem passar por uma abobada ou um cone de convergência para a frente intermediário, permite obter uma certa continuidade da seção de escoamento dos canais do parafuso até os canais da cabeça de extrusão e a matriz. Chega-se assim a uma razão dilatação/perda de carga que é, portanto, bem melhor do que nas soluções do estado da técnica.

[0016] Assim, as requerentes constataram, por ocasião dos testes efetuados em laboratório, que um encaminhamento mais curto sem mudar de seção de passagem da mistura entre a saída da extrusora e a entrada na cabeça de extrusão permite reduzir as solicitações trazidas à mistura e devido a isso a dilatação na saída da matriz.

[0017] De preferência, o orifício de saída de uma extrusora se comunica sem mudar de direção nem de seção de saída com o orifício de entrada na cavidade de uma placa. Isso permite, quando há necessidade de fazer a saída da extrusora se comunicar com uma placa via paredes intermediárias, fazer isso sem perda de carga.

[0018] Vantajosamente, as ditas placas são planas e paralelas entre si. Isso permite uma construção e uma usinagem simplificadas do conjunto.

[0019] De preferência, as ditas cavidades formam canais que se estendem em uma direção paralela aos planos das placas e perpendiculares aos eixos longitudinais das extrusoras.

[0020] O eixo longitudinal de uma extrusora é confundido com o eixo longitudinal da bainha e é paralelo à direção do fluxo de mistura produzido pela extrusora. Tal disposição permite que a mistura que entra na cabeça de extrusão seja canalizada na direção da saída, no plano da placa, e conferir aos canais formas diversas na extensão desse último. Tais canais são rebaixados na espessura das placas que eles passam ao longo na direção da matriz de extrusão, o que permite reduzir o volume axial da cabeça de extrusão e obter assim uma construção bastante compacta dessa última.

[0021] Tal instalação de coextrusão na qual a disposição das diferentes extrusoras é feita de um lado e de outro de uma cabeça de extrusão em placas de acordo com a invenção, que permite uma saída a cerca de 90° dom perfilado extrudado em relação à direção de admissão dos fluxos de misturas, apresenta uma estrutura robusta, ao mesmo tempo em que é de uma compacidade notável.

[0022] Vantajosamente, pelo menos uma placa compreende um orifício transpassante que permite ligar o orifício de saída de uma extrusora à cavidade de uma placa adjacente à primeira.

[0023] Isso permite a passagem de uma mistura de elastômeros em proveniência de uma extrusora através de um orifício da primeira placa até o canal de transferência de uma placa adjacente. Assim, com um conjunto de placas e de orifícios apropriados é possível mudar a ordem de admissão das misturas na cabeça de extrusão e é organizada a transferência das mesmas para a saída via a matriz de extrusão, ao mesmo tempo em que se conserva a disposição inicial das extrusoras.

[0024] Tal cabeça de extrusão que compreende um conjunto de placas com uma disposição preestabelecida de canais de escoamento e de orifícios transpassantes permite uma flexibilidade aumentada na concepção da cabeça de extrusão. Isso permite também conservar os parâmetros de funcionamento iniciais das extrusoras e, portanto, um ganho de produtividade.

[0025] De preferência, as ditas placas são amovíveis e são mantidas juntas sobre um suporte comum. Isso permite trocar facilmente as placas em função do perfilado a fabricar.

[0026] Vantajosamente, o dito suporte e as ditas placas formam uma cabeça de extrusão intercambiável que é ligada diretamente aos orifícios de saída das extrusoras. Assim, a extremidade do parafuso de cada extrusora chega substancialmente ao nível do orifício de entrada correspondente na cabeça de extrusão. Por substancialmente é compreendido ao nível do orifício de entrada correspondente na cabeça de extrusão ou a uma distância idealmente muito pequena de alguns mm ou pelo menos inferior ao diâmetro da extrusora, e sem redução substancial da seção desse último. Em tal configuração, não há mais um canal de transferência entre a extrusora e a cabeça de extrusão. Assim, por ocasião da substituição dessa última, a instalação está pronta para iniciar um novo ciclo de fabricação.

[0027] De preferência, a cabeça de extrusão é móvel em translação entre uma posição recolhida em um suporte da instalação e uma posição avançada no exterior desse último. Isso permite uma extração rápida da cabeça de extrusão tendo em vista sua substituição por uma nova cabeça adaptada ao novo perfilado a fabricar.

[0028] A instalação é munida também com meios de fixação rápida da cabeça de extrusão sobre o dito suporte.

[0029] Vantajosamente, as extrusoras são dispostas de um lado e de outro da cabeça de extrusão. Isso permite equilibrar melhor os esforços suportados pela cabeça de extrusão.

[0030] Em um modo vantajoso de realização da invenção, a instalação compreende quatro extrusoras dispostas duas por duas de um lado e de outro da cabeça de extrusão e essa última compreende quatro placas amovíveis munidas cada uma delas de pelo menos um canal de transferência da mistura em proveniência de uma das ditas extrusoras para uma matriz de extrusão. Isso permitir distribuir as extrusoras de um lado e de outro de uma cabeça de extrusão bastante compacta.

[0031] A invenção tem também como objeto um processo de fabricação de banda de perfilado à base de várias misturas de elastômeros de composição diferente por coextrusão com o auxílio de pelo menos duas extrusoras de alimentação com mistura de elastômero de uma cabeça de extrusão, caracterizado pelo fato de que: - é escolhido um conjunto de pelo menos duas placas dispostas lado a lado, cada placa compreendendo pelo menos uma cavidade que permite canalizar a mistura em proveniência de um extrusora dedicada para um orifício de saída e as ditas placas são dispostas substancialmente transversalmente à direção de saída do fluxo de mistura das ditas extrusoras dentro da cabeça de extrusão; - é realizada a extrusão da banda de produto perfilado.

[0032] De preferência, as ditas placas são dispostas em relação às ditas extrusoras de maneira a que o orifício de saída de uma extrusora se comunique sem mudar de direção com o orifício de entrada na cavidade de uma placa.

[0033] Vantajosamente, pelo menos uma placa compreende um orifício transpassante que permite ligar o orifício de saída de uma extrusora à cavidade de uma placa adjacente.

[0034] De preferência, a cabeça de extrusão é retirada da instalação e ela é substituída por uma outra cabeça que compreende um conjunto de placas diferente da primeira cabeça de extrusão.

[0035] A invenção será melhor compreendida graças à sequência da descrição, que se apoia nas figuras seguintes: - a figura 1 é uma vista esquemática em corte transversal da instalação da invenção de acordo com um modo de realização em posição de trabalho; - a figura 2 é uma vista esquemática em corte transversal da instalação de acordo com a invenção em posição de repouso; - a figura 3 é uma vista em perspectiva da instalação da invenção de acordo com um outro modo de realização em posição de repouso; - a figura 4 é uma vista em menor escala da instalação da figura 3 ilustrada em posição de trabalho; - a figura 5 é uma vista de cima da instalação da figura 3 em posição de repouso; - a figura 6 é uma vista de cima da instalação da figura 3 em posição de trabalho; - a figura 7 é uma vista em corte transversal da cabeça de extrusão da invenção de acordo com mais um outro modo de realização; - a figura 8 é uma vista explodida dos componentes da cabeça de extrusão da figura 7.

[0036] Nas diferentes figuras, os elementos idênticos ou similares levam a mesma referência. A descrição dos mesmos não é, portanto, sistematicamente retomada.

[0037] Nas figuras 1 e 2, a instalação de extrusão 1 compreende quatro extrusoras 10, 20, 30, 40, uma cabeça de extrusão 50 e uma matriz de extrusão 60. A cabeça de extrusão 50 liga as saídas das extrusoras 10, 20, 30, 40 a uma matriz de extrusão 60 que permite a conformação do perfilado. A banda de perfilado complexo 70 é realizada pela coextrusão dos quatro perfilados simples em proveniência das diferentes extrusoras que são reunidos ao nível da extremidade de saída 61. A banda de perfilado complexo 70 é em seguida encaminhada por um dispositivo de transporte, tal como um transportador 80.

[0038] Tal como geralmente conhecido, as diferentes misturas extrudadas pelas extrusoras 10, 20, 30, 40 atravessam a cabeça de extrusão 50 sem se misturar e são laminadas e conformadas pela matriz 60.

[0039] Tais misturas de elastômeros diferentes são, a título de exemplo, as misturas à base de elastômero ou de goma utilizadas para criar um conjunto de banda de rodagem tais: um primeiro material feito de borracha natural a 100% para realizar uma subcamada com um, e depois um segundo material para realizar a banda de rodagem feito de borracha sintética à 100% seguidos por um terceiro e quarto materiais para realizar os flancos compostos por uma mistura de borracha natural/borracha sintética (20% a 80% de borracha natural). Por misturas de elastômeros diferentes enviados para uma cabeça de extrusão de acordo com a invenção é compreendido, portanto, que pelo menos duas misturas diferentes chegam na cabeça em proveniência de pelo menos duas extrusoras diferentes. Misturas idênticas, tal como uma terceira e uma quarta misturas que têm uma mesma composição podem também ser recebidas na cabeça de extrusão em proveniências de outras extrusoras.

[0040] As diferentes misturas em proveniência das extrusoras 10, 20, 30, 40 atravessam a cabeça de extrusão 50 via canais de transferência sem se misturar e são conformadas pela matriz 60. Mais especialmente, a cabeça de extrusão 50 compreende um conjunto que compreende várias placas 201, 202, 203, 204 montadas lado a lado, cada placa compreendendo pelo menos uma cavidade que permite canalizar a mistura em proveniência de uma extrusora 10, 20, 30, 40 dedicada para a matriz de extrusão 60.

[0041] De acordo com a invenção as ditas placas 201, 202, 203, 204 são dispostas substancialmente transversalmente à direção de saída dos fluxos das misturas das ditas extrusoras 10, 20, 30, 40. Por placa disposta substancialmente transversalmente à direção do fluxo, é compreendido que a placa compreende uma face substancialmente plana disposta de maneira a ficar em frente ao fluxo de mistura perpendicularmente a esse último. O fluxo de mistura é recebido através da placa via um orifício de entrada que é coaxial com o orifício de saída da mistura da extrusora. Cada placa compreende também um canal de transferência do fluxo de mistura que é um conduto que compreende pelo menos uma parede plana paralela ao plano da face da placa no qual ele é feito e que é substancialmente perpendicular ao eixo do orifício de entrada do fluxo de mistura na placa. Tal disposição permite mudar bruscamente a orientação do fluxo de mistura que sai da cabeça, em relação à direção do fluxo de mistura que entra, de um ângulo igual a aquele de sua disposição. Um tal ângulo é de cerca de 90° com uma tolerância de 20°. A evacuação a cerca de 90° do extrudado na saída do parafuso da extrusora permite obter uma certa continuidade da seção de escoamento dos canais do parafuso até os canais da cabeça de extrusão e a matriz. Chega-se assim a uma razão dilatação/perda de carga que é, portanto, bem melhor do que nas soluções do estado da técnica.

[0042] No modo de realização ilustrado nas figuras 1 e 2, o ângulo de inclinação das placas 202, 203 em relação ao fluxo de mistura que sai das extrusoras 20 e 30, fluxo que é dirigido de acordo com o eixo longitudinal de cada extrusora sendo para isso paralelo a esse último, é de cerca de 70°. O ângulo de inclinação das placas 201, 204 em relação ao fluxo de mistura que sai das extrusoras 10 e 40, fluxo que é dirigido de acordo com o eixo longitudinal de cada extrusora sendo para isso paralelo a esse último, é de cerca de 110°. Nesse modo de realização, cada placa compreende um canal de transferência 15, 25, 35, 45 que é rebaixado na espessura da placa e forma uma cavidade dessa última orientada de maneira a que o fluxo de mistura que chega transversalmente à placa por um orifício de entrada coaxial a aquela de saída as extrusora possa escoar em uma direção transversal a aquela do fluxo de entrada na direção da matriz de saída 60.

[0043] De acordo com um aspecto bastante vantajoso da invenção, as extrusoras 10, 20, 30, 40 ecoam diretamente em uma cabeça de extrusão 50 intercambiável. Assim, a cabeça de extrusão é ligada diretamente às extrusoras sem que haja um canal de transferência de mistura de elastômero entre as duas.

[0044] Tal como melhor visível na figura 3, as extrusoras 10, 20, 30, 40 são dispostas de um lado e de outro de um suporte comum 90 e são fixadas a esse último. A título de exemplo, cada bainha de extrusora é fixada às paredes laterais 93, 94 do suporte 90 por meio de um flange munido de fixações com parafusos e juntas de estanqueidade. O suporte 90 é um bloco de forma geral prismática no interior do qual se encontra um entalhe do qual a forma e as dimensões correspondem a aquelas da cabeça de extrusão 50 e que forma um alojamento 95 para essa última. Mais especialmente de acordo com a invenção, as extremidades dos parafusos 1, 2, 3 das extrusoras 10, 20 e 30 chegam substancialmente ao nível do plano que constitui a interface entre a face interna 91 do suporte 90 e a face externa 51 da cabeça de extrusão 50. O mesmo acontece para as extremidades dos parafusos 4a, 4b da extrusora 40 que chegam substancialmente ao nível do plano que constitui a interface entre a face interna 92 do suporte 90 e a face externa 52 da cabeça de extrusão 50. Mais precisamente, as extremidades dos parafusos chegam à entrada das aberturas transpassantes que são feitas nas paredes laterais 93, 94 do suporte 90 para permitir a passagem das misturas em proveniência dos orifícios de saída das extrusoras para os orifícios de entrada no interior da cabeça de extrusão 50. A direção de deslocamento da cabeça de extrusão 50 em relação ao suporte 90, indicada pela flecha E na figura 1, é paralela a aquela de saída do produto perfilado via a matriz de extrusão 60, indicada pela flecha S na mesma figura. A matriz de extrusão 60 é solidária da cabeça de extrusão 50 e é montada móvel com essa última em relação ao suporte 90 da instalação.

[0045] Assim, no fim da operação de extrusão quando se deseja trocar de produto perfilado extrudado, a cabeça de extrusão 50 é afastada do suporte 90 e ela é substituída por uma outra cabeça de extrusão própria ao novo produto perfilado. As extrusoras 10, 20, 30, 40 são esvaziadas tendo escoado cada uma delas a totalidade da mistura por ocasião da operação precedente, e a nova cabeça de extrusão estando no lugar, é possível começar sem esperar uma nova operação de coextrusão.

[0046] Uma instalação que compreende uma cabeça de extrusão da invenção permite assim facilitar a troca de produto perfilado a fabricar, a máquina estando limpa no fim da operação, não é, portanto, mais necessário esvaziar os canais de transferência que compõem as instalações do estado da técnica.

[0047] De acordo com um aspecto vantajoso da invenção, a cabeça de extrusão 50 é um conjunto unitário ou bloco que é introduzido no interior do suporte 90 e que é extraído desse último por um movimento de translação em uma direção de deslocamento preestabelecida. A matriz de extrusão 60 completa o conjunto que forma a cabeça de extrusão 50. No modo de realização ilustrado na figura 3, a direção de deslocamento em translação da cabeça de extrusão 50 é perpendicular aos eixos longitudinais das extrusoras 10 e 40. É possível assim utilizar, para maior facilidade, um braço robotizado que pega a cabeça de extrusão 50 e a desloca em relação ao suporte 90 tendo em vista sus substituição por uma nova. A direção de deslocamento da cabeça de extrusão 50 em relação ao suporte 90, indicado pela flecha E na figura 1, é perpendicular a aquela de saída do produto perfilado, indicada pela flecha S na mesma figura.

[0048] De acordo com um aspecto importante da invenção, pelo menos uma das paredes laterais 51 e 52 da cabeça de extrusão 50 e pelo menos uma das paredes internas 91 e 92 do suporte 90 são inclinadas e formam um mesmo ângulo em relação a um plano paralelo ao plano que contém o eixo de deslocamento da cabeça de extrusão 50. De preferência, um tal ângulo de inclinação é pequeno de modo a limitar os esforços de travamento no lugar da cabeça de extrusão, ele é de preferência inferior a 30°. Para ângulos inferiores a cerca de 15° (de acordo com o coeficiente de atrito do contato que depende do material das peças em contato), o bloqueio mecânico pode participar para a retenção da ferramenta. No entanto, é evitado descer abaixo de 3° pois o posicionamento da cabeça de extrusão é mais difícil de controlar (no que diz respeito à colocação em correspondência do cilindro do parafuso com o orifício passante da cabeça de extrusão). No modo preferido, é escolhida uma inclinação de 6°.

[0049] No modo representado nas figuras 3 a 6, de maneira a simplificar a construção, somente a parede 51 da cabeça de extrusão e a parede correspondente 91 do suporte são inclinadas, as outras paredes sendo paralelas à direção de deslocamento da cabeça de extrusão. Essa construção com parede inclinadas permite assegurar a estanqueidade entre as paredes internas do suporte e aquelas externas da cabeça de extrusão por ocasião do movimento de introdução dessa última em seu alojamento dentro do suporte. Quando a cabeça de extrusão chegou em sua posição de funcionamento no interior do suporte 90, ela é travada em posição com o auxílio de meios de fixação rápida 99, por exemplo utilizando para isso presilhas 98 de fixação articulada dispostas entre cada borda lateral da parede frontal 53 da cabeça de extrusão 50 que vêm se engatar com ganchos 97 fixados nas paredes laterais 93 e 94 do suporte 90.

[0050] Em uma variante de realização, não visível nas figuras, pelo menos uma das paredes laterais 93, 94 do suporte 90 é móvel em translação em uma direção perpendicular a aquela do deslocamento da cabeça de extrusão 50 por ocasião de sua introdução no interior do suporte. Assim, uma vez que a cabeça de extrusão está instalada no interior de seu suporte, aproxima-se uma e/ou a outra das paredes laterais do suporte para assegurar a estanqueidade entre o suporte e a cabeça de extrusão.

[0051] As extrusoras que alimentam a cabeça de extrusão são extrusoras monoparafuso ou biparafuso de tipo conhecido que compreendem, portanto, um ou dois parafusos sem fim acionados em rotação por um motor no interior de uma bainha. De preferência pelo menos uma das extrusoras biparafuso é uma extrusora volumétrica do tipo bomba biparafuso que compreende dois parafusos contrarrotativos de filetes interpenetrados e perfis conjugados acionados em rotação por motores, em sentidos contrário, no interior de uma bainha. Em um modo preferido de realização da invenção todas as extrusoras 10, 20, 30, 40 são extrusoras biparafuso volumétricas que asseguram uma vazão constante para permitir uma boa precisão dom perfilado obtido por coextrusão.

[0052] As figuras 5 e 6 ilustram por vistas de cima a instalação da figura 3. A cabeça de extrusão 50 está sendo introduzida dentro do alojamento 95 do suporte 90 na figura 5 e ela está no lugar no interior do suporte 90 na figura 6.

[0053] Vantajosamente, nos modos de realização ilustrados nas figuras 3 a 8, a cabeça de extrusão 50 compreende um conjunto formado por um empilhamento de placas paralelas que são todas elas perpendiculares ao eixo longitudinal das extrusoras 10, 20, 30, 40 e, portanto, à direção de alimentação com mistura de elastômeros. As misturas chegam assim por canais separados na matriz de extrusão 60 na qual elas formam o produto perfilado coextrudado.

[0054] As figuras 7 e 8 ilustram, de maneira simplificada, um outro modo de realização da cabeça de extrusão 50 que ilustra um tal conjunto formado por um empilhamento de placas paralelas entre si e perpendiculares todas elas ao eixo longitudinal das extrusoras 10, 20, 30, 40. Para maior clareza, as paredes laterais que formam o suporte da cabeça de extrusão foram omitidas nas figuras 7 e 8. A cabeça de extrusão 50 compreende um empilhamento de quatro placas planas paralelas entre si e que se estendem com sua face da qual a superfície tem a maior dimensão em planos perpendiculares aos eixos longitudinais 16, 26, 36, 46 das extrusoras 10, 20, 30, 40. As placas da cabeça de extrusão são munidas de canais de transferência de mistura de elastômeros na direção de uma matriz de saída, canais que passam ao longo das placas sendo feitos na espessura de cada placa, paralelamente ao plano das faces (e não das espessuras) das placas, na direção de uma matriz de saída 60. Tal disposição permite reduzir o comprimento dos canais de transferência entre as extremidades de saída das extrusoras e a matriz de extrusão e diminuir assim a perda de carga sofrida pela mistura extrudada.

[0055] No exemplo ilustrado nas figuras 7 e 8, a primeira placa 201 compreende uma cavidade 212 rebaixada na espessura da parede da placa, a cavidade 212 tendo uma forma alargada para cima na direção da matriz de extrusão a partir de uma base de forma circular de diâmetro igual ao diâmetro do orifício de saída da bainha da extrusora 10. A cavidade 212 forma assim um primeiro canal de transferência de mistura em proveniência da extrusora 10. A primeira placa 201 compreende também um orifício transpassante 211 que se comunica com a segunda extrusora 20 para transferir a mistura produzida por essa última para o canal de transferência feito na segunda placa 202.

[0056] A segunda placa 202 compreende uma cavidade 222 rebaixada na espessura da parede da placa, a cavidade 222 tendo uma forma alargada para cima na direção da matriz de extrusão a partir de uma base de forma circular de diâmetro igual ao diâmetro do orifício de saída da bainha da extrusora 20 e a aquele do orifício 211. A cavidade 222 forma assim um segundo canal de transferência de mistura em proveniência da extrusora 20.

[0057] A quarta placa 204 compreende uma cavidade 242 rebaixada na espessura da parede da placa, a cavidade 242 tendo uma forma alargada para cima na direção da matriz de extrusão a partir de uma base de forma circular de diâmetro igual ao diâmetro do orifício de saída da bainha da extrusora 3. A cavidade 242 forma assim um quarto canal de transferência de mistura em proveniência da extrusora 30. A quarta placa 204 compreende também um orifício transpassante 241 que se comunica com a saída da quarta extrusora 40 para transferir a mistura produzida por essa última para o canal de transferência feito em uma terceira placa 203.

[0058] A terceira placa 203 compreende uma cavidade 232 rebaixada na espessura da parede da placa, a cavidade 232 tendo uma forma alargada para cima na direção da matriz de extrusão a partir de uma base de forma circular de diâmetro igual ao diâmetro do orifício de saída da bainha da extrusora 40 e do orifício transpassante 241. A cavidade 232 forma assim um terceiro canal de transferência de mistura em proveniência da extrusora 40.

[0059] Naturalmente, como no exemplo das figuras 3 a 6, as placas 201, 202, 203, 204 são mantidas juntas por paredes laterais 51, 52 e uma travessa 53 de maneira a formar uma cabeça de extrusão sob a forma de bloco ou conjunto unitário. Tal cabeça de extrusão é aplicada de maneira estanque à saída das extrusoras 10, 20, 30, 40. Em uma variante vantajosa da invenção, o suporte 90 é feito de duas partes, pelo menos uma 90’ sendo móvel axialmente a fim de prender entre garras a cabeça de extrusão 50 e aplicar os orifícios de saída das extrusoras de maneira estanque sobre as faces correspondentes confrontantes da cabeça de extrusão 50. Assim, uma vez que a cabeça de extrusão está instalada no interior do suporte, aproxima-se uma das paredes laterais do suporte para assegurar a estanqueidade entre o suporte e a cabeça de extrusão.

[0060] Tal cabeça de extrusão realizada sob a forma de placas intercambiáveis permite, por uma disposição judiciosa de orifícios transpassantes e de canais de transferência entre as diferentes placas conservar a disposição inicial das extrusoras e só trocar as placas da cabeça de extrusão, que é ela própria intercambiável.

[0061] De fato, nas máquinas de coextrusão do estado da técnica, a ordem de empilhamento das bandas extrudadas deve seguir a ordem de disposição das extrusoras na instalação. Isso porque cada via de saída de extrusora desemboca em corredores de transferência sustentados por elementos que são parte integrante da máquina. A troca das mesmas implica operações de desmontagem bastante fastidiosas. Devido a isso, é preferido conservar a configuração inicial da máquina e adaptar o regime da extrusora ao novo perfilado. Tal nova colocação em regime da extrusora é muito consumidora de tempo.

[0062] Além disso, com a solução da invenção, são agrupadas todas as partes dimensionais da máquina em um bloco extraível. Um tal bloco é realizado com o auxílio de placas planas paralelas entre si e perpendiculares à direção de saída do fluxo de mistura e munidas de aberturas e de canais de transferência que permitem inverte a ordem de admissão das misturas na matriz de extrusão. Essa solução permite que a instalação seja bastante flexível, se adaptando assim a uma grande diversidade de perfilados coextrudados, mesmo dos mais complexos, ao mesmo tempo em que reduz o tempo de espera e de preparação da instalação ou de seus componentes.

[0063] Em funcionamento, começa-se por escolher uma cabeça de extrusão apropriada adaptada ao perfilado a realizar por coextrusão. Tal cabeça de extrusão 50 é realizada previamente empilhando para isso placas paralelas entre si 201, 202, 203, 204 e paralelas às faces internas das paredes laterais 51, 52 da cabeça de extrusão e fixando-se as mesmas juntas por exemplo por meio de uma fixação com parafusos. A cabeça de extrusão é colocada dentro de um forno para ser aquecida e levar a mesma à temperatura de funcionamento da instalação.

[0064] A cabeça de extrusão é em seguida pega por exemplo por um braço robotizado (não visível nos desenhos) e introduzida no alojamento 95 do suporte 90 da instalação, tal como ilustrado na figura 4. Continua-se a introduzir a cabeça de extrusão até que ela seja bloqueada axialmente devido à inclinação de sua parede lateral e aquela do suporte. Nesse momento, os orifícios de entrada da cabeça de extrusão e aqueles de saída das extrusoras se comunicam de maneira estanque e é possível começar a operação de extrusão.

[0065] Outras variantes e modos de realização da invenção podem ser considerados sem sair do âmbito de suas reivindicações.

[0066] Assim, é possível dispor mais de quatro extrusoras dispostas de um lado e de outro da cabeça de extrusão, aumentando para isso o número de canais de transferência e/ou dos orifícios transpassantes e/ou das placas amovíveis em função disso, pelo menos duas dentre elas trabalhando com misturas diferentes e algumas outras com uma mesma mistura de elastômeros.

Claims (15)

1. Instalação para fabricar uma banda perfilada com base em várias misturas de elastômeros de composição diferente por coextrusão, compreendendo pelo menos duas extrusoras (10, 20, 30, 40) para alimentação de uma mistura de elastômeros para uma cabeça de extrusão (50), a cabeça de extrusão compreendendo um conjunto de pelo menos duas placas (201, 202, 203, 204) dispostas lado a lado, cada placa compreendendo pelo menos uma cavidade tendo um orifício de entrada que se comunica com um canal de transferência (15, 25, 35, 45, 212, 222, 232, 242) que permite canalizar a mistura de uma extrusora (10, 20, 30, 40) em direção a uma matriz de extrusão (60) que conforma a banda perfilada, a instalação caracterizada pelo fato de que cada uma das ditas placas (201,202, 203, 204) possui uma face que tem maiores dimensões que aquelas da borda da dita placa, em que a dita face é disposta substancialmente transversalmente em relação à direção de saída dos fluxos de mistura das ditas extrusoras (10, 20, 30, 40), em que a dita direção de saída é paralela ao eixo longitudinal da extrusora correspondente e coincide com a direção do orifício de entrada e assim com a direção de fluxo do fluxo entrante, de modo que cada placa recebe o fluxo da mistura entrante via a dita face que possui dimensões maiores que aquelas da borda da dita placa e orienta o dito fluxo para dentro do canal de transferência correspondente (15, 25, 35, 45, 212, 222, 232, 242), em que o dito canal de transferência, que é rebaixado na espessura da placa, forma um ângulo compreendido entre 70° e 110° com relação à direção de fluxo do fluxo entrante, e segue a placa na direção da matriz de extrusão (60).

2. Instalação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o orifício de saída de uma extrusora se comunica diretamente sem mudar de direção nem de seção de saída com o orifício de entrada na cavidade de uma placa.

3. Instalação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que as ditas placas (201, 202, 203, 204) são planas e paralelas entre si.

4. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que as ditas cavidades formam canais de transferência que se estendem em uma direção paralela aos planos das placas e em que os ditos canais de transferência se estendem em uma direção perpendicular aos eixos longitudinais das extrusoras (10, 20, 30, 40).

5. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma placa (201, 204) compreende um orifício transpassante (211, 241) que permite conectar o orifício de saída de uma extrusora (10, 40) à cavidade de uma placa adjacente (202, 203).

6. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que as ditas placas (201,202, 203, 204) são removíveis e são mantidas juntas sobre um suporte comum, de modo a formar uma cabeça de extrusão (50) na forma de um conjunto unitário.

7. Instalação de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o dito suporte e as ditas placas formam uma cabeça de extrusão (50) intercambiável que é conectada diretamente aos orifícios de saída das extrusoras (10, 20, 30, 40).

8. Instalação de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que a cabeça de extrusão (50) que forma um conjunto unitário é móvel como um bloco em translação entre uma posição introduzida em um suporte (90) da instalação e uma posição removida do mesmo.

9. Instalação de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizada por compreender meios de fixação rápida da cabeça de extrusão (50) ao suporte (90).

10. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que as extrusoras (10, 20, 30, 40) são dispostas de um lado e de outro da cabeça de extrusão (50).

11. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por compreender quatro extrusoras (10, 20, 30, 40) dispostas em pares de um lado e de outro da cabeça de extrusão (50) e em que compreende quatro placas removíveis (201, 202, 203, 204), cada uma provida com pelo menos um canal de transferência (212, 222, 232, 242) para a mistura de uma das ditas extrusoras em direção a uma matriz de extrusão.

12. Processo de fabricação, dentro de uma instalação do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, de uma banda perfilada com base em várias misturas de elastômeros de composição diferente por coextrusão usando pelo menos duas extrusoras que alimentam uma mistura de elastômero (10, 20, 30, 40) a uma cabeça de extrusão (50), caracterizado por: - selecionar um conjunto de pelo menos duas placas (201, 202, 203, 204) dispostas lado a lado, cada placa compreendendo pelo menos uma cavidade tendo um orifício de entrada que se comunica com um canal de transferência (15, 25, 35, 45, 212, 222, 232, 242) que permite canalizar a mistura de um extrusora (10, 20, 30, 40) dedicada em direção à uma matriz de extrusão (60) que conforma a banda perfilada e as ditas placas são dispostas substancialmente transversalmente em relação à direção de saída do fluxo de mistura das ditas extrusoras (10, 20, 30, 40) dentro da cabeça de extrusão (50), de modo que cada placa recebe o fluxo da mistura entrante, através do orifício de entrada, e de acordo com uma direção de fluxo do fluxo entrante que é paralelo ao eixo longitudinal da extrusora correspondente, via uma face que possui dimensões maiores que aquelas da borda da dita placa, e de modo que a dita placa orienta o dito fluxo para dentro do canal de transferência correspondente (15, 25, 35, 45, 212, 222, 232, 242), em que o dito canal de transferência, que é rebaixado na espessura da placa, forma um ângulo compreendido entre 70° e 110° com relação à direção de fluxo do fluxo entrante, e segue a placa na direção da matriz de extrusão (60); - realizar a extrusão da banda de produto perfilado.

13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que as ditas placas (201, 202, 203, 204) são dispostas em relação às ditas extrusoras (10, 20, 30, 40) de modo que o orifício de saída de uma extrusora se comunique sem mudar de direção com o orifício de entrada na cavidade de uma placa.

14. Processo de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma placa (201, 204) compreende um orifício transpassante (211, 241) que permite conectar o orifício de saída de uma extrusora (10, 40) à cavidade de uma placa adjacente (202, 203).

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que a cabeça de extrusão (50) é removida da instalação e é substituída por uma outra cabeça que compreende um conjunto de placas (201, 202, 203, 204) diferente da primeira.

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