BRPI0811146B1 - Dispositivo e processo de aplicação de uma tira de um material viscoelástico sobre uma superfície de recepção - Google Patents

Description

(54) Título: DISPOSITIVO E PROCESSO DE APLICAÇÃO DE UMA TIRA DE UM MATERIAL

VISCOELÁSTICO SOBRE UMA SUPERFÍCIE DE RECEPÇÃO (51) lnt.CI.: B29C 47/08; B29C 47/12; B29D 30/16; B29D 30/30; B29D 30/60 (30) Prioridade Unionista: 11/05/2007 FR 07/03434 (73) Titular(es): COMPAGNIE GENERALE DES ETABLISSEMENTS MICHELIN (72) Inventor(es): JEAN-CLAUDE DELORME; CHRISTOPHE OUGIER (85) Data do Início da Fase Nacional: 10/11/2009 “DISPOSITIVO E PROCESSO DE APLICAÇÃO DE UMA TIRA DE UM MATERIAL VISCOELÁSTICO SOBRE UMA SUPERFÍCIE DE RECEPÇÃO”

A invenção se refere ao domínio da fabricação de produtos à base de material viscoelástico tais como materiais plásticos ou elastoméricos.

Mais particularmente, a invenção se interessa pelo domínio da colocação de perfis sob a forma de tiras sobrepostas umas sobre as outras segundo um ritmo e uma taxa de recobrimento determinados em função do perfil final que se procura obter.

Tipicamente, este tipo de colocação conhecido é utilizado na fabricação de um esboço de pneumático, ao curso do qual se enrola uma tira de um produto de natureza borrachosa em tomo de uma superfície de recepção de forma cilíndrica ou toroidal, segundo um ritmo bem preciso, de maneira a formar, por superposição camadas de tiras de uma mesma qualidade, um perfil de goma de uma qualidade dada e disposto de maneira precisa em função do lugar ocupado por este perfil no pneumático.

Os meios de montagem e os dispositivos conhecidos compreendem em regra geral três tipos de meios que funcionam em colaboração uns com outros:

- uma superfície de recepção,

- um meio de alimentação que permite gerar uma tira segundo uma geometria definida,

- um meio de aplicação da tira sobre uma superfície de recepção e,

- um meio de pilotagem dos deslocamentos do meio de aplicação em relação à superfície de recepção.

Por exemplo, os dispositivos descritos nas publicações EP

268.544 ou ainda a publicação EP 264.600 divulgam o conjunto dos meios evocados acima.

Os dispositivos deste tipo permitem se livrar das etapas de fabricação dos referidos perfis, as quais se efetuam geralmente a partir de meios de fabricação centralizados. Com efeito, a tira é produzida a pedido durante a montagem. Para um perfil de tira dado, o perfil definitivo depositado sobre a superfície de recepção depende apenas do algoritmo utilizado para pilotar o meio de aplicação e da seção da tira. Também, a flexibilidade de utilização destes processos está na origem de sua grande difusão.

O emprego deste tipo de processo repousa essencialmente na qualidade do meio de geração da tira. Importa, com efeito, que a seção da tira seja também mais próxima possível da referência desejada, de modo que a quantidade de material depositado corresponda precisamente à quantidade esperada.

Para esse efeito, foram desenvolvidos meios de geração de perfis de goma que permitem fornecer uma vazão rigorosamente constante. Este tipo de meio é descrito, por exemplo, na publicação EP 0.400.496 Al da demandista.

Por outro lado, a forma do perfil deve ser escolhida judiciosamente para permitir uma junção tão perfeita quanto possível das camadas de tira umas com as outras, com o objetivo de evitar, na medida do possível, a inclusão de ar entre as camadas de tira cuja presença seria prejudicial à resistência do pneumático durante sua utilização.

Também, propôs-se realizar tiras de seção sensivelmente lenticulares de maneira a evitar os efeitos de borda.

Além disso, de modo que a qualidade de deposição da tira seja ótima, e para facilitar a aplicação e junção da tira sobre a superfície de recepção, importa que o meio de aplicação seja disposto mais perto da superfície de recepção.

Para esse efeito, os dispositivos conhecidos dispõem de meios que permitem aproximar da superfície de recepção o conjunto composto dos meios de alimentação que são solidários aos meios de aplicação. A massa do conjunto destes meios é relativamente elevada. Como resultado, averigua-se ser difícil dirigir de maneira fina e precisa a posição do meio de aplicação em relação à superfície de recepção, de modo que o meio de aplicação possa casar com todas as irregularidades da superfície de recepção. Também, de maneira conhecida, propoe-se dispor um rolo de aplicação a jusante do meio de aplicação. Um dispositivo deste tipo é divulgado a título de exemplo na publicação EP 264.600 já evocada acima. Este rolo de aplicação exerce uma pressão controlada no ponto de colocação em contato da tira sobre a superfície de recepção.

Contudo observa-se que este rolo, que está geralmente embarcado sobre o meio de aplicação, representa uma fonte de problemas. Acontece, com efeito, que a tira adere à superfície do rolo, ou escapa no espaço livre compreendido entre o meio de aplicação e o rolo, o que provoca uma deformação ou mesmo uma ruptura da tira, bem como as interrupções do ciclo de fabricação.

A invenção tem por objeto suprimir estes inconvenientes.

De acordo com a invenção, o dispositivo de aplicação de uma tira de um material viscoelástico sobre uma superfície de recepção em movimento relativo em relação ao dito dispositivo compreende um bocal de aplicação e um meio de alimentação. O bocal de aplicação comporta um corpo no qual desemboca o meio de alimentação e uma cabeça na extremidade da qual está disposto um orifício de saída.

Este dispositivo se caracteriza pelo fato de que a cabeça do bocal de aplicação está ligado ao corpo do bocal através de uma articulação deformável segundo um eixo sensivelmente paralelo à superfície de recepção e perpendicular à direção de aplicação da tira.

A invenção se refere igualmente ao processo de emprego do dispositivo descrito acima.

Assim, dispondo uma articulação entre a cabeça e o corpo do bocal, e em razão da massa muito baixa da referida cabeça é possível fazer de modo que a cabeça do bocal siga de maneira quase instantânea as irregularidades da superfície de recepção.

Para esse efeito, pode-se exercer utilmente uma força diretamente sobre a cabeça do bocal de maneira aplicar o orifício de saída contra a superfície de recepção em movimento, de modo que o material seja depositado diretamente sobre a superfície de recepção na sua saída do orifício sem que seja necessário colocar um rolo de aplicação da tira sobre a superfície de recepção.

O meio de alimentação pode ser um meio do tipo instrumento de extrusão com parafusos cujas condições de vazão e de pressão são adaptadas ou, de maneira preferencial, um meio de alimentação de tipo volumétrico, apto a liberar o material a uma vazão volumétrica determinada e constante.

A descrição que segue se apóia sobre um modo de realização da invenção e nas figuras 1 a 6 nas quais:

- A figura 1 representa uma vista esquemática de um dispositivo de acordo com a técnica anterior conhecida,

- a figura 2 representa uma vista esquemática de cima de um bocal de aplicação de acordo com a invenção,

- a figura 3 representa uma vista esquemática em corte transversal segundo C-C de um bocal de acordo com a invenção,

- a figura 4 representa uma vista esquemática em corte transversal de um perfil depositado sobre uma superfície de recepção, e formado por uma superposição de tiras.

As figuras 5 e 6 representam uma forma particular do perfil da cabeça do bocal no nível do orifício de saída.

O dispositivo de acordo com a técnica anterior conhecida representado de maneira esquemática na figura 1 compreende um meio de alimentação 2 no qual se introduz o material viscoelástico M de maneira a alimentar um bocal 1 com uma vazão e uma pressão de alimentação dada. A superfície de recepção S está em movimento em relação ao dispositivo de aplicação segundo uma direção R. A mistura depositada sobre a superfície de recepção forma uma tira B. Um rolo de aplicação 4 pode ser disposto a jusante do orifício 122 de saída do material. Neste dispositivo, o bocal e o meio de alimentação formam um conjunto solidário e móvel em tomo de um eixo C sob a ação de um meio motorizado 5.

O dispositivo de aplicação ilustrado nas figuras 2 e 3 compreende um meio de alimentação 2 (não representado) cujo canal de saída 20 desemboca na entrada 110 do corpo 11 do bocal de aplicação 1.

De acordo com o modo preferencial de emprego da invenção, o corpo 11 do bocal 1 se divide em dois braços, respectivamente 117 e 118, atravessados pelos canais de alimentação, respectivamente 111 e 112. A articulação 10 da cabeça 12 em relação ao corpo do bocal 11 é colocada entre os dois braços 117ell8do corpo 11 do bocal 1.

A articulação 10 da cabeça 12 compreende um cubo cilíndrico 125 montado em rotação em uma garra semicircular 13, mantida fixa em relação ao corpo 11. A garra semicircular 13 e a cabeça de aplicação 12 são montadas entre os dois braços 117 e 118 do corpo 11 do bocal 1, de modo que a cabeça 12 do bocal 1, guiada pela garra semicircular 13, gira livremente em tomo de um eixo AA’ sensivelmente paralelo ao plano formado pela superfície de recepção, e perpendicular à direção de progressão R. A cabeça 12 do bocal 1 pode girar sobre a porção angular que corresponde à parte vazia da garra 13.

As duas faces planas laterais, respectivamente 123 e 124, do cubo cilíndrico 125, formam um contato estanque com as duas superfícies planas internas, respectivamente 113 e 114 dos dois braços respectivamente 117 e 118 do corpo 11.

Parafusos de aperto 115 asseguram a manutenção das peças e a pressão entre as faces planas do cubo (123, 124) e as superfícies planas internas (123, 124) dos braços (117, 118) do corpo 11.

A estanqueidade dinâmica entre as superfícies do cubo (123, 124) e as superfícies internas dos braços (113, 114) do corpo 11 é assegurada por um sistema de aço, no qual os estados de superfícies foram adaptados e correspondidos aos jogos e os estados de superfícies correntemente utilizados em mecânica geral.

Os canais 111 e 112 desembocam respectivamente nas duas extremidades de um canal de forma sensivelmente cilíndrico 120, cujo eixo é alinhado com o eixo AA’ de rotação do cubo 125 da cabeça de aplicação 12 na garra semicircular 13.

A cabeça do bocal comporta um canal interno 121, permitindo pôr em comunicação o canal 120, e o orifício 122 localizado na extremidade da cabeça do bocal. O orifício 122 tem uma forma alongada no sentido transversal na direção do movimento relativo R entre a superfície de recepção S e o dispositivo de aplicação.

O sentido de circulação do material viscoelástico dentro do bocal 1 é referenciado pelas setas com pontas não preenchidas.

Um meio 3 permite exercer uma força F sobre a cabeça 12 do bocal 1, de maneira forçar o orifício 122 a vir em contato com a superfície de recepção S fazendo girar a cabeça 12 em tomo do eixo AA’. Em razão de seu peso muito baixo, a cabeça permanece assim em contato com a superfície de recepção independentemente das irregularidades desta superfície. Segue-se que a tira B depositada sobre a superfície de recepção é aplicada diretamente pelas bordas do orifício de saída 122.

O meio que permite aplicar a força F sobre a cabeça do bocal pode ser indistintamente uma mola, ou ainda um macaco à pressão dirigido ou de qualquer outro meio equivalente. Cuidar-se-á, no entanto, para que a inércia do conjunto não seja demasiada grande por as razões evocadas acima.

Na prática a força de aplicação é relativamente modesta, e se situa em uma gama da ordem de 100 a 500 N, quando o material utilizado é a borracha.

A montagem da forma preferencial de emprego da invenção descrita acima, e apresentada nas figuras 2 e 3, é proposta aqui à título de exemplo, e é ilustrado por sua compacidade, sua leveza e sua facilidade de montagem. Outras montagens, igualmente eficientes, podem ser realizadas pelo especialista dispondo, por exemplo, a articulação sobre uma das faces laterais do corpo 11 do bocal o que permite evitar a separação do fluxo no corpo do orifício. Do mesmo modo, é possível colocar luzes na parte traseira do meio a fim de colocar em comunicação direta os canais internos do corpo 11 do bocal e da cabeça 12.

Como foi evocado acima o dispositivo de acordo com a invenção permite aplicar a tira sobre a superfície de recepção sem que seja necessário utilizar um rolo de aplicação colocado a jusante do bocal.

Observa-se, com efeito, que a pressão dinâmica exercida pelo material viscoelástico sobre a superfície de recepção S depende essencialmente de sua velocidade de saída do orifício 122, da distância que separa o orifício de saída da superfície de recepção, bem como da densidade e da viscosidade do material. Também, para um material dado, arranja-se de modo que a seção do orifício de saída seja adaptada à vazão do meio de alimentação do qual se dispõe, de maneira obter uma velocidade de saída suficiente para gerar uma pressão dinâmica.

A ação da cabeça do bocal sobre o material é exercida através das bordas do bocal do orifício, o que, combinado com a velocidade relativa do dispositivo em relação à superfície de recepção, tem por efeito favorecer a ação de nivelamento e de formatação do material depositado. Em particular, como se verá em seguida, a forma da borda do orifício colocado a jusante confere à tira a forma que se deseja obter.

A pressão dinâmica tem por efeito fazer aderir a tira sobre a superfície de recepção, mas igualmente, afastar a cabeça do bocal da referida superfície. A força exercida pelo meio 3 sobre a cabeça tem por efeito trazer a cabeça para a superfície. Segue-se que as irregularidades geométricas da superfície de recepção têm uma influência muito fraca sobre o dispositivo.

Com efeito, estas irregularidades tais como depressões localizadas, ou ainda junções de produtos dispostos previamente sobre a superfície de recepção, têm apenas por efeito fazer variar a distância do orifício do bocal da superfície de recepção, o que provoca uma variação da pressão dinâmica imediatamente compensada pela ação da força exercida sobre a cabeça do bocal. Isto permite considerar o dispositivo como autoadaptativo, e esta propriedade permite obter uma estabilidade da geometria e do volume de material depositado notável, em particular quando o bocal está ligado a um meio de alimentação de tipo volumétrico.

Aumentando a vazão de alimentação aumenta-se a velocidade de saída e, para uma força aplicada sobre a cabeça de bocal constante, se afasta o bocal da superfície de recepção, o que tem por efeito aumentar a seção da tira depositada. Quando a vazão diminui, a cabeça do bocal se aproxima da superfície de recepção até que a pressão dinâmica seja equilibrada pela força exercida sobre a cabeça do bocal, o que tem por efeito reduzir a seção da tira.

Pode-se explorar judiciosamente esta possibilidade em razão da baixa inércia da cabeça do bocal e de sua forte sensibilidade às forças dinâmicas. Assim, para uma velocidade relativa dada da superfície de recepção em relação ao dispositivo de aplicação, e atuando-se sobre a vazão de extrusão, pode-se fazer variar a seção da tira. Assim, aumentar-se-á a seção da tira para construir as zonas de preenchimento, e diminuir-se-á a seção da tira nas zonas onde uma definição mais fina do perfil é necessária, em particular durante a fase final de construção do perfil.

Se se aumenta a velocidade relativa da superfície de recepção em relação ao dispositivo de aplicação, mantendo ao mesmo tempo constantes a vazão e a força de aplicação, a seção da tira diminui.

Com vazão volumétrica constante e para uma velocidade relativa da superfície de recepção em relação ao dispositivo de aplicação constante, fazendo variar a força de aplicação através de um meio direcionável, observa-se que o efeito de nivelamento conferido pelas bordas laterais e pela borda longitudinal traseira 127 varia. Este efeito é particularmente importante, na medida em que permite uma junção mais ou menos eficaz da tira com os produtos previamente depositados na superfície do tambor. A ação de nivelamento pela borda traseira 127 substitui em certa medida a ação do rolo de aplicação utilizado nos processos conhecidos da técnica anterior e evocados em introdução da presente descrição.

As figuras 5 e 6 ilustram uma forma preferida de realização do perfil da saída 122 colocada na extremidade da cabeça 12 do bocal 1, e tal como situado em destaque na figura 3. A borda traseira 127 do orifício 122 tem uma forma côncava quando se observa a cabeça 12 do orifício 1 em projeção em um plano perpendicular à direção de progressão R. Quando se aproxima a cabeça do bocal da superfície de recepção, esta borda 127 define, em colaboração com a superfície de recepção, um perfil sensivelmente lenticular.

O dispositivo descrito acima é particularmente bem adaptado para realizar um esboço de pneumático por empilhamento de tira. Por via de consequência, o material elastomérico será de preferência de natureza emborrachada. A superfície de recepção será constituída pelo esboço de um pneumático em cursos de realização e cuja forma é geralmente cilíndrica ou toroidal.

O perfil obtido neste caso particular de execução do processo, e que se aplica à realização de um pneumático é detalhado na figura 4 que representa um perfil P realizado pelo depósito de camadas sucessivas e sobrepostas umas em relação às outras de tiras enroladas em tomo de uma superfície de recepção cilíndrica colocada em rotação. Observa-se que é possível realizar vários perfis de tira fazendo variar a vazão volumétrica do meio de alimentação (Bj e B₂) ou alterando a forma do perfil da borda traseira 127 (B₃).

A tira Bj é obtida aumentando a vazão volumétrica, o que permite reduzir o tempo de realização da parte “robusta” do perfil P. Reduzindo-se a vazão volumétrica, diminui-se a seção da tira B? o que permite realizar de maneira mais precisa o contorno externo do perfil P.

Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Dispositivo de aplicação de uma tira (b) de um material viscoelástico sobre uma superfície de recepção (S) em movimento relativo (R) com respeito ao dito dispositivo, compreendendo um meio de alimentação e um bocal de aplicação (1) que comporta um corpo (11) no qual desemboca o referido meio de alimentação (2), e uma cabeça (12) na extremidade da qual é disposto um orifício de saída (122), caracterizado pelo fato de que a cabeça (12) do bocal de aplicação (1) está ligada ao corpo (11) do bocal de aplicação (1) através de uma articulação (10) deformável segundo um eixo (AA’) sensivelmente paralelo à superfície de recepção e perpendicular à direção (R) de aplicação da tira (b).
2. 2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conduto (121) no qual circula o material viscoelástico dentro da cabeça do bocal de aplicação (12) está ligado ao conduto no qual circula o referido material dentro do corpo (11) do bocal de aplicação (1) por um canal (120) cujo eixo se confunde com o eixo (AA’) da articulação (10).
3. 3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que meios (3,31) que permitem exercer sobre a cabeça do bocal (12) uma força (F) cuja uma das componentes, de valor predeterminado, está sensivelmente perpendicular à superfície de recepção (S) ao ponto de aplicação do bocal, quando o orifício de saída (122) está situado na proximidade imediata da superfície de recepção (S), e faz face com a referida superfície.
4. 4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os meios (3, 31) que permitem exercer uma força (F) sobre a cabeça (12) do orifício (1) exercem uma força constante.
5. 5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os meios (3, 31) que permitem exercer uma força (F) sobre a cabeça (12) do bocal (1) exercem uma força cuja intensidade é direcionável.
6. 6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o meio de alimentação (2) é um meio apto a

   Petição 870180047186, de 01/06/2018, pág. 11/12 liberar o material com uma vazão volumétrica constante.
7. 7. Processo de aplicação de uma tira (b) de um material (M) viscoelástico sobre uma superfície de recepção (S), caracterizado pelo fato de que a superfície de recepção (S) está em movimento relativo em relação a um dispositivo de aplicação conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.
8. 8. Processo de aplicação de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que se faz variar a vazão de alimentação para fazer variar a seção da tira (b) depositada sobre a superfície de recepção (S).
9. 9. Processo de aplicação de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o material viscoelástico é de borracha não vulcanizada.
10. 10. Processo de aplicação de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que, a superfície de recepção (S) é formada por um esboço de pneumático em rotação.

    Petição 870180047186, de 01/06/2018, pág. 12/12

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