BRPI0716313A2 - equipamento para a fabricação de perfis tubulares molecularmente biorientados e método para a fabricação de perfis tubulares molecurlamente biorientados - Google Patents

Abstract

EQUIPAMENTO PARA A FABRICAçAO DE PERFIS TUBULARES MOLECULARMENTE BIORIENTADOS E MéTODO PARA A FABRICAçAO DE PERFIS TUBULARES MOLECULLARMENTE BIORIENTADOS O equipamento é fabricado a partir de um molde (1) com elementos calefatores externos (3) e com cabeças assimétricas (4) nas extremidades, permitindo introduzir o respectivo perfil tubular ou tubo de plástico (6) no interior do molde (1), já quente, à mesma temperatura do próprio molde (1), a fim de evitar permutas de calor. O molde (1) é montado sobre um suporte (2) com capacidade de basculamento e rotação, enquanto as cabeças (4) incluem um orifício de tomada de vácuo (5), meios de fixação (7) para o tubo de plástico (6) que, uma vez introduzido no molde (1) , fica apoiado na geratriz inferior deste, assim como meios de entrada(8) e de saída (9), para fluidos expansores do tubo de plástico (6) e de refrigeração do mesmo. Lateralmente, o molde (1) apresenta um orifício de entrada de um fluido lubrificante, que facilita a extração do tubo de plástico (1), uma vez moldado. O tubo (6) expande-se devido à introdução do fluido expansor através da entrada (8).

Description

EQUIPAMENTO PARA A FABRICAÇÃO DE PERFIS TUBULARES MOLECULARMENTE BIORIENTADOS E MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE PERFIS TUBULARES MOLECULARMENTE BIORIENTADOS

OBJETO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um equipamento e respectivo método, destinado a fabricaçãode perfis tubulares, molecularmente orientados, especialmente destinados a aplicação em tubagens, elementos de sinalização e elementos

estruturais ligeiros.

O equipamento tem por base um molde, que inclui um

sistema de expansão, um sistema de refrigeração e outro de

vácuo, devidamente sincronizados, de modo a possibilitar a

execução do método e a correspondente obtenção de um tubo ou

perfil molecularmente biorientado.

0 objeto da invenção consiste em poder moldar perfis tubulares com orientação molecular, num processo de execução simples, rápido e eficiente sob o ponto de vista energético, permitindo desse modo reduzir os custos e os tempos gastos na obtenção dos perfis tubulares, comparativamente aos sistemas que são atualmente utilizados para os mesmos fins, pelo que o produto final deverá chegar ao mercado a um preço muito mais competitivo, tendo em conta o nível de fabricação obtido graças ao equipamento e ao

método da invenção.

0 campo de aplicação fica englobado no âmbito dos

processos de fabricaçãode perfis molecularmente orientados e, em especial, dos sistemas descontínuos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A biorientação molecular é um processo mediante o qual, aplicando uma deformação mecânica a um tubo ou forma prévia antecipadamente extrudida, em condições adequadas de temperatura, pressão, velocidade de deformação e raio de deformação, se produz, principalmente na fase sigma do material, uma modificação substancial das suas propriedades mecânicas, da resistência ao impacto, da melhoria à deformação, da resistência à propagação de gretas, de melhoria do método de Young, etc.

Graças ao referido processo de orientação molecular, consegue-se obter um tubo ultra-resistente, com menos matéria-prima e com prestações iguais ou superiores, graças a uma maior resistência do material.

Para reforçar tangencialmente o tubo, na direção em que queremos reforçar o material para agüentar a pressão, temos de expandir radialmente o tubo previamente extrudido, aumentando para isso ligeiramente o seu diâmetro.

Existem diversos sistemas de fabricaçãode perfis tubulares, podendo estes ser agrupados em duas grandes categorias: sistemas contínuos ou em linha e sistemas descontínuos.

Tendo em conta que o equipamento e o método da invenção fazem parte da categoria do segundo sistema referido, vai ser feita alusão principalmente aos sistemas descontínuos, que são os processos mediante os quais se produz a orientação molecular "elemento a elemento", com base numa expansão da forma prévia tubular, dentro de um molde que reflete a forma

definitiva do perfil tubular.

São numerosas as patentes e documentos que

descrevem variantes deste sistema ou método, de que podemos citar:

- 0 método baseado nas seguintes referências: FR8115427; US44990495; W09813190, em que o tubo quente é apertado nas extremidades do molde, dentro de uma camisa ajustada, e é submetido a pressão interna, de modo que, ao ir retirando a referida camisa, por deslizamento axial, o tubo de plástico vai-se expandindo radialmente, aderindo às paredes do molde frio, e conseguindo-se desse modo o arrefecimento do perfil orientado por contato com o referido molde frio.

As principais características do referido método consistem no fato de o molde ser simétrico e composto por dois corpos concêntricos( que deslizam um dentro do outro, procedendo-se à expansão em duas fases e produzindo-se a refrigeração por contato através das paredes do molde.

- Método baseado nas referências US4240344 e GB7932064, em que o tubo é introduzido num molde simétrico, aquecido pela passagem de água quente por dentro e por fora da forma prévia de plástico, e em que, quando é atingida a temperatura de orientação, é aumentada a pressão interior e expandida a forma prévia sobre o molde. 0 tubo é refrigerado como no caso anterior, por contato com o molde, quando este se encontra expandido, ou seja, de forma externa e indireta, com a particularidade de o molde ser primeiramente aquecido com a água utilizada para aquecer o plástico, e desde logo o próprio molde ser arrefecido para arrefecer o plástico, o que resulta num péssimo rendimento energético da generalidade do

processo.

0 primeiro método decorre em moldes formados por sistemas com acionamentos e mecanismos internos de uma certa complexidade, de modo que, no seu funcionamento normal e devido ao fato de serem concêntricos, visto que se deslocam axialmente, chegam a atingir o dobro do seu comprimento. Trata-se de um sistema caro e com uma grande necessidade de espaço. Além disso, a camisa interior, que suporta a forma prévia tubular e de plástico, deve, em primeira instância, estar quente, sendo assim necessário um acessório que permita a recirculação de um fluido quente, complicando ainda mais o molde. De igual modo, o referido molde mantém-se sempre frio, graças a um banho exterior de fluido de refrigeração, enquanto que o arrefecimento do tubo de plástico já moldado se produz de forma indireta, através do molde e por contato, o que resulta num sistema ineficiente sob o ponto de vista energético e desvantajoso no que se refere ao tempo de processo, dado que, devido ao fato de o plástico ter um coeficiente de dilatação superior ao do metal, se produzir de forma quase imediata uma separação entre o molde e o plástico, o que dificulta significativamente a transmissão de calor por contato. A expansão produz-se em pelo menos duas fases, sendo um processo lento, sujeito ao deslocamento da camisa móvel.

De igual modo, a entrada e saída dos tubos é dificultada pelos acessórios deslizantes, sendo possível a entrada e saída da forma prévia e do tubo apenas pela mesma extremidade e não permitindo um processo linear, a não ser com movimentos de ida e volta do material, sendo este aspecto um fator que penaliza o tempo de processo e a logística industrial, já que o tempo de extração e de entrada de formas prévias não permite a orientação, pelo que não podem ser

levadas a cabo ambas as ações ao mesmo tempo.

De igual modo, com o segundo método observa-se um

pior rendimento térmico, uma vez que o molde é aquecido e arrefecido de cada vez que é processado um tubo, o que implica um elevado consumo de energia e tem como resultado uma baixa eficácia, tal como no caso anterior, já que, e uma vez mais, o arrefecimento se produz por contato. Neste método, o tubo é introduzido frio, servindo o próprio molde como elemento de aquecimento e como molde propriamente dito; ora apresentando este numerosos orifícios que permitem a evacuação do líquido que serviu previamente como meio de aquecimento do tubo, a execução fica deste modo bastante encarecida.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO 0 equipamento e os métodos preconizados permitem resolver os problemas e inconvenientes referidos na seção anterior, ao permitirem uma orientação molecular simples, rápida e energeticamente eficiente, sendo os equipamentos muito menos sofisticados e caros que os convencionais, o que permite reduzir significativamente os custos e os tempos de processo e fazer com que estes produtos cheguem ao mercado a

um preço muito mais competitivo.

Mais concretamente, o equipamento da invenção inclui um molde especial para a moldagem de um tubo de plástico e que atua unicamente como molde, a uma temperatura constante, a quente, sem necessidade de permuta térmica entre

o molde e o tubo.

0 referido molde é constantemente aquecido através

de elementos de aquecimento, cujas extremidades se encontram

em ambas as cabeças assimétricas, que permitem a introdução e

extração simultânea de uma plataforma e um tubo orientado,

com a conseqüente poupança em tempo de processo, para além de

permitir o uso de tubos pré-aquecidos, graças à geometria

assimétrica dessas cabeças.

Além disso, nessas mesmas cabeças, e para além de

uma captação de vácuo que permite, após o molde, expandir o tubo ou o perfil, sem necessidade de efetuar no molde quaisquer orifícios de evacuação ou desaguamento do fluido que rodeia o tubo de plástico e delimita o molde, existe um sistema de lubrificação por colchão de ar, ou qualquer outro fluido, que permite a extração suave e ultra-rápida dos tubos moldados, sem necessidade de elementos mecânicos fortes.

Acresce ainda que, no molde, e concretamente nas cabeças assimétricas, foram previstos meios mecânicos de fixação do tubo de plástico, assim como os meios necessários para a entrada dos fluidos no expansor/ refrigerador,

incluindo a saída desses mesmos fluidos.

0 tubo de plástico, que é introduzido no molde através de uma das extremidades, apoia-se numa geratriz da parte inferior do molde, para posteriormente efetuar a fixação da cabeça correspondente a essa extremidade de entrada, tudo isso de modo a que o tubo de plástico entra quente, a uma temperatura tal que permite a sua orientação ao sofrer deformação, encontrando-se o molde já quente quando é introduzido o tubo de plástico, pelo que não se produz qualquer tipo de permuta térmica entre o tubo e a parede do molde, assim como entre a temperatura no tubo da forma prévia.

Por outro lado, o molde encontra-se montado sobre um suporte que possibilita a rotação ou basculamento do mesmo, de modo a favorecer o processo de refrigeração dos perfis tubulares correspondentes, sendo o equipamento complementado por sistemas auxiliares de medição e controlo.

Com base neste equipamento formado pelo molde e com todas as características associadas ao mesmo, o método de produção baseia-se nas seguintes fases de operação:

- Introdução do tubo de plástico no interior do molde, estando este previamente aquecido, a fim de evitar a permuta térmica entre o tubo de plástico e a parede do molde.

- Fecho da cabeça correspondente à extremidade do molde, através da qual se introduz o tubo de plástico e é feito o acionamento dos meios de fixação do referido tubo de plástico, para que este fique perfeitamente fixado e

imobilizado no interior do molde.

- Realização do vácuo no espaço limitado pelo

interior do molde e o exterior do tubo de plástico.

- Aplicação, por um sistema de bombagem ou depósito pressurizado, de um fluido expansor, no interior do tubo de plástico, sempre à mesma temperatura deste, a fim de produzir a expansão do mesmo contra as paredes do molde.

- Aplicação no interior do tubo de plástico expandido de um fluido de refrigeração, através de um sistema de bombagem ou depósito pressurizado e simultaneamente um escape para permitir o fluxo contínuo do referido fluido de refrigeração e respectiva interação direta contra as paredes

interiores do tubo de plástico expandido.

Realização de movimentos oscilantes e/ou rotativos do molde, durante a fase de aplicação do fluido de refrigeração, com vista a assegurar uma correta distribuição

da temperatura pelo interior.

- Despressurização e/ou esvaziamento do interior

do tubo de plástico, uma vez refrigerado o mesmo, ligando o interior desse tubo de plástico ao ambiente ou a um depósito

de acumulação.

- Aplicação de um fluido lubrificante, que é

injetado à pressão, para conseguir a extração rápida e eficiente do tubo de plástico, produzindo essa introdução ou injeção à pressão do fluido lubrificante um efeito de colchão entre o molde e o próprio tubo de plástico, de modo a reduzir

as forças de extração.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Para completar a descrição que está a ser feita e com vista a ajudar a uma melhor compreensão das características da invenção, segundo um exemplo preferencial de realização prática do mesmo, junta-se, como parte integrante da referida descrição, uma única folha de desenhos onde, com caráter ilustrativo e não limitativo, se representa uma perspectiva, em corte longitudinal, do equipamento destinado a fabricaçãode perfis tubulares molecularmente biorientados, com base no qual se realiza o método

correspondente.

REALIZAÇÃO PREFERENCIAL DA INVENÇÃO Conforme se pode ver na figura referida, o equipamento da invenção é composto por um molde (1), montado sobre um suporte (2), com características que possibilitam a rotação e o basculamento do molde (1), estando este dotado externamente de uma pluralidade de elementos de aquecimento

(3), enquanto que nas suas extremidades incorpora ambas as cabeças assimétricas (4), dotadas de um orifício de tomada de vácuo (5), cuja finalidade será posteriormente indicada.

Assim, o respectivo tubo de plástico (6) , a moldar, é introduzido através de uma das extremidades do molde (1), após ser retirada a respectiva cabeça (4), cuja introdução é feita até que o referido tubo de plástico (6) alcance a cabeça da extremidade oposta, para em seguida montar a cabeça

(4) da extremidade pela qual se introduziu o tubo (6) e acionar os correspondentes meios de fixação (7) do próprio tubo (6) no interior do molde (1), ficando apoiado esse tubo de plástico (6), em correspondência com a geratriz inferior do próprio molde (1), conforme representado na figura. As cabeças assimétricas (4) permitem que o tubo (6) pré-aquecido e, por conseguinte, macio, esteja sempre apoiado e entre de modo retilíneo, facilitando o seu agarramento pelas extremidades, através dos meios de fixação (7) .

Para corresponder aos meios de fixação (7) do tubo de plástico (6) previu-se uma entrada (8) para o fluido expansor e de refrigeração, assim como uma saída (9) do referido fluido, enquanto que, radialmente à parede do próprio molde (1), foi previsto um orifício (10) de entrada do fluxo lubrificante, utilizado na extração do tubo (6), uma vez moldado o interior do molde (1), realizando-se o processo mediante um vácuo inicial, através do orifício (5) que foi criado no espaço limitado entre o interior do molde (1) e o exterior do tubo de plástico (6) . Fazendo o vácuo, conseguimos uma moldagem perfeita, uma vez que, se existisse água ou ar, evitar-se-ia que o plástico aderisse de forma

regular às paredes do molde.

Seguidamente, aplica-se o fluido expansor, à mesma

temperatura que a forma prévia e o molde, através da entrada (8), de modo a produzir a expansão do tubo (6) e, uma vez expandido, e mantendo a pressão no interior por meio de sistemas de regulação, aplica-se ao próprio tubo (6) um fluido de refrigeração, também através da entrada (8), permitindo assim o escape e arrastamento do fluido expansor pelo lado oposto ou pelo mesmo lado da entrada, através da saída (9), permitindo desse modo o fluxo contínuo do referido fluido e a sua interação direta contra as paredes interiores

do tubo de plástico (6) .

Simultaneamente a essa refrigeração, o molde (1) pode descrever movimentos oscilantes e/ou rotativos, visto estar montado no suporte (2) dotado desses movimentos, assegurando desse modo uma correta distribuição das

temperaturas no seu interior.

Depois de efetuar uma despressurização e/ou vácuo

do interior do tubo de plástico (6), após a sua refrigeração,

aplica-se fluido lubrificante pressurizado, através do

orifício lateral (10), estendendo-se este fluido entre o

molde (1) e o tubo (6) e, por efeito de colchão, ficarão

reduzidas as forças de extração, num elevado grau, com a

particularidade de esse fluido lubrificante ter de estar à

mesma temperatura que o molde (1), a fim de evitar mudanças

de temperatura.

Conforme foi dito anteriormente, com base neste

equipamento e no método referido, e devido à dupla cabeça (4)

do molde (1) , é possível extrair um tubo de plástico (6) já

moldado, ao mesmo tempo que, pela extremidade oposta, se pode

ir introduzindo o tubo seguinte a moldar, ficando desse modo

reduzido o tempo de realização e, por conseguinte, os custos,

para o que contribui a simplicidade do equipamento baseado no

molde (1), com os elementos e meios associados ao mesmo.

Descrita suficientemente a natureza da invenção,

assim como o modo de a realizar na prática, deve referir-se que as disposições anteriormente indicadas e representadas nos desenhos em anexo são susceptíveis de alterações, na medida em que as mesmas não alterem o princípio fundamental.

Claims (4)

1. EQUIPAMENTO PARA A FABRICAÇÃO DE PERFIS TUBULARES MOLECULARMENTE BIORIENTADOS, caracterizado por constituir-se a partir de um molde (1) no qual foi introduzido o respectivo tubo de plástico (6) como perfil tubular a moldar, se caracteriza pelo fato de o referido molde (1) apresentar nas suas extremidades duas cabeças assimétricas (4), que possibilitam a introdução do tubo de plástico (6) no interior do molde (1), já aquecido e à mesma temperatura que o interior do molde (1), que é aquecido através de elementos de aquecimento (3), dispostos externamente ao mesmo, com a particularidade de as cabeças (4) incluírem meios de fixação (7) para o tubo de plástico (6) , uma vez introduzido no interior do molde (1) , e uma entrada para a aplicação de fluido expansor e fluido de refrigeração no interior do referido tubo de plástico (6) , assim como uma saída (9) dos referidos fluidos, incluindo ainda um orifício lateral (10), como entrada, para aplicação de um fluido lubrificante, de modo a facilitar a extração do tubo (6) uma vez moldado, tendo sido previsto que o molde (1) deva ser montado sobre um suporte (2) com capacidade de basculamento e rotação, a fim de assegurar uma correta distribuição das temperaturas no interior do molde, durante o processo de refrigeração do tubo (6) a moldar.

2. EQUIPAMENTO PARA A FABRICAÇÃO DE PERFIS TUBULARES MOLECULARMENTE BIORIENTADOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o tubo de plástico (3), a moldar na sua introdução sobre o molde (1), ficar apoiado na geratiz inferior deste, estabelecendo um espaço entre o interior do molde (1) e o exterior do tubo de plástico (6), a cujo espaço é aplicável um vácuo, antes da aplicação do fluido expansor do próprio tubo de plástico (6), através da entrada (8) estabelecida nas cabeças das extremidades (4).

3. MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE PERFIS TUBULARES MOLECULARMENTE BIORIENTADOS, utilizando o molde que faz parte do equipamento das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de consistir nas seguintes fases operativas: após o aquecimento do molde (1) a uma determinada temperatura, introduz-se o tubo de plástico (6) à mesma temperatura que a do molde quente (1), efetuando-se a introdução através de uma das duas extremidades desse molde (1) = fecho dessa extremidade de introdução do tubo de plástico (6), através da correspondente cabeça da extremidade (4) e acionamento simultâneo dos meios de fixação (7) do própio tubo de plástico (6) no interior do molde (1); realização do vácuo no espaço compreendido entre o interior do molde (1) e o exterior do tubo de plástico (6); aplicação, através de bombagem ou depósito pressurizado, de fluido expansor, por meio de uma entrada (8) realizada nas cabeças (4), a fim de produzir a expansão do tubo de plástico (6) e onde o fluido expansor que é introduzido pela entrada (8) se encontra à mesma temperatura que o próprio tubo de plástico (6), produzindo-se a expansão deste contra as paredes do molde (1); aplicação, através da mesma entrada (8) das cabeças (4), de um fluido de refrigeração no interior do tubo de plástico (β), e simultaneamente evacuação deste fluido pela saída (9) da cabeça (4), de modo a conseguir um fluxo contínuo do referido fluido e a sua interação direta contra as paredes interiores do tubo de plástico (6) expandido; rotação e basculamento do molde (1), em simultâneo com o processo de refrigeração do tubo de plástico (6), de modo a assegurar uma correta distribuição da temperatura no seu interior; despressurização e/ou vácuo do interior do tubo de plástico (6), através da ligação do seu interior com o ambiente; aplicação, através de um orifício de entrada lateral (10) previsto no molde (1), de um fluido lubrificante, à pressão, o qual se estende entre o molde (1) e o tubo de plástico (6) expandido, a fim de estabelecer um efeito de colchão que reduz as forças de extração desse tubo de plástico (6) uma vez moldado.

4. MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE PERFIS TUBULARES MOLECULARMENTE BIORIENTADOS, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de, simultaneamente à extração do tubo de plástico (6) moldado, através de uma das extremidades do molde (1), se introduzir um novo tubo de plástico (6) a moldar.