ES2274997T3 - Modulo de cinta transportadora modular que presenta una estructura microcelular. - Google Patents
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Abstract
Cinta transportadora modular que comprende: a) una pluralidad de módulos (12; 14), comprendiendo cada módulo (12; 14) una primera pluralidad de extremos de articulación (62; 80), una segunda pluralidad de extremos de articulación (64; 82) y una sección intermedia (60; 78) que ha sido formada de una sola pieza con y que une dichas primera y segunda pluralidades de extremos de articulación (62, 64; 80, 82), en el que los extremos de articulación (62, 64; 80, 82) de cada uno de los módulos (12;14) se encajan de manera que se pueden liberar entre los extremos de articulación (62, 64; 80, 82) de un módulo adyacente (12;14), con la excepción de los extremos de articulación individuales (62, 64; 80, 82) de los módulos (12;14) dispuestos en los lados extremos de la cinta; y b) una varilla pivote que conecta de manera pivotante los módulos (12; 14) en los extremos de articulación encajados (62, 64; 80, 82); caracterizada porque por lo menos algunos de los módulos (12; 14) comprenden un material polimérico que comprende una pluralidad de células con un tamaño celular medio inferior a 100 micras.
Description
Módulo de cinta transportadora modular que
presenta una estructura microcelular.
La presente invención se refiere en general a
cintas transportadoras, y, más particularmente, a cintas
transportadoras modulares formadas por hileras de módulos de cinta
de plástico interconectados de manera pivotante mediante varillas
pivote transversales. Los módulos están preferentemente realizados
en materiales poliméricos microcelulares. Se describen asimismo
procedimientos para la producción de dichos módulos.
Debido a que no se corroen, son muy ligeras y
muy fáciles de limpiar, se utilizan cada vez más cintas
transportadoras modulares de plástico en una amplia gama de
aplicaciones industriales. Las cintas transportadoras modulares se
construyen a partir de articulaciones modulares o módulos moldeados
de plástico que se disponen uno tras otro formando hileras de una
anchura determinada. Una serie de extremos de articulación
separados, que se extienden desde cada lado de los módulos,
comprenden aberturas alineadas en las que se introduce una varilla
pivote. Los extremos de articulación en un extremo de una hilera de
módulos se interconectan con los extremos de articulación de la
hilera adyacente. La varilla pivote alojada en las aberturas
alineadas de los módulos yuxtapuestos e interconectados forma una
bisagra entre hileras adyacentes. Las hileras de módulos de cinta
transportadora se conectan entre sí para formar una cinta
transportadora sin fin que puede articularse sobre ruedas dentadas
motrices dispuestas en los extremos opuestos de la superficie
transportadora (véase, por ejemplo, el documento
US-A-5.372.248).
Los módulos de las cintas transportadoras
modulares se realizan generalmente en materiales poliolefínicos,
por ejemplo, polipropileno o polietileno. Un sistema de cinta
transportadora modular comprende generalmente una estructura de
soporte sobre la que descansa la cinta transportadora mientras
ruedas dentadas motrices, dispuestas a lo largo de la cinta a
intervalos regulares, proporcionan la fuerza motriz. Un material
preferido para los módulos es el polietileno de alta densidad que
presenta una sobredensidad de 0,94 g/cm^{3}.
Cuando el peso de la cinta transportadora es demasiado elevado, las
ruedas dentadas motrices y otros componentes de la estructura de
soporte, e incluso los propios módulos de cinta transportadora,
sufren un desgaste excesivo y deben reemplazarse. La longevidad de
la cinta y de la estructura de soporte puede constituir por tanto
un factor importante cuando un usuario decide si va a continuar con
el mismo fabricante u optar por otro.
En vista de lo expuesto, los módulos de la
presente invención están realizados en materiales alveolares
poliméricos que presentan una pluralidad de vacíos, denominados
células, en la matriz polimérica. Al haberse sustituido plástico
sólido por espacios vacíos, los materiales poliméricos
microcelulares utilizan, para un volumen dado, menos material bruto
que los plásticos sólidos. Los módulos de la presente invención, que
se han realizados en material polimérico microcelular en lugar de
en plásticos sólidos, son más económicos en términos de costos de
material y presentan un peso comparativamente menor. Este último
atributo se traduce en una cinta transportadora que pesa
aproximadamente 30% menos que una cinta de tamaño similar realizada
en un material polimérico sólido. Una cinta más ligera conlleva un
uso prolongado de los módulos y una duración de servicio prolongada
de la estructura de soporte de la cinta transportadora.
La presente invención proporciona una cinta
transportadora modular según la reivindicación independiente 1 y un
procedimiento para la fabricación de una cinta transportadora
modular según la reivindicación independiente 20. Las formas de
realización preferidas se definen en las reivindicaciones
subordinadas.
La presente invención proporciona una cinta
transportadora modular constituida por módulos realizados en un
material alveolar polimérico, en particular, un material polimérico
microcelular que comprende un agente nucleante y un agente
soplador. El material microcelular se fabrica mediante un
procedimiento de moldeo por inyección y los módulos resultantes
presentan las propiedades mecánicas excelentes que se requieren para
que las cintas transportadoras modulares presenten rendimientos
prolongados.
Una forma de realización de la presente
invención proporciona un procedimiento para formar un módulo de una
cinta transportadora modular, formándose el módulo con un material
polimérico microcelular. El procedimiento comprende el transporte
de una mezcla polimérica en un aparato de elaboración de polímeros.
La mezcla polimérica comprende un polímero semicristalino y un
agente nucleante que se encuentra en una cantidad de aproximadamente
2,5% a aproximadamente 7% en peso de material polimérico. En estas
concentraciones, el agente nucleante actúa eficazmente como un
material de relleno que sustituye el material polimérico sólido en
una cantidad nada despreciable.
En otra forma de realización de la presente
invención, el procedimiento de fabricación comprende además la
introducción de un agente soplador en el material polimérico
mientras éste avanza en el aparato de elaboración de polímeros. El
agente soplador se encuentra preferentemente en una cantidad de
aproximadamente 0,1% a aproximadamente 7% en peso de material
polimérico. El módulo resultante, realizado en un polímero
semicristalino provisto de agente nucleante y agente soplador
incorporados al mismo, presenta una estructura microcelular, siendo
el tamaño medio de las células aproximadamente de 60 micras. Se
consigue por consiguiente un ahorro en costes atribuido a la
sustitución de material polimérico sólido por material polimérico
microcelular sin detrimento de la resistencia mecánica del módulo.
En otra forma de realización, la presente invención comprende la
etapa de introducir una caída de presión a una velocidad inferior a
1,0 GPa/s mientras la mezcla de agente nucleante/agente soplador y
material polimérico avanza en el aparato de elaboración de
polímeros.
Algunas ventajas de la presente invención en
este sentido comprenden la fabricación de módulos para cintas
transportadoras modulares en la que los módulos se conforman a
partir de un material polimérico microcelular con pequeñas
cantidades porcentuales de agente soplador y/o caídas de presión
lentas debido a la presencia de agente nucleante. La utilización de
pequeñas cantidades porcentuales de agente soplador implica un
ahorro en los costes relacionados con el agente soplador y puede
implicar también una mejora en la calidad superficial de los
módulos resultantes. La utilización de caídas de presión lentas en
lugar de caídas de presión rápidas proporciona generalmente más
libertad en el diseño de los módulos, permitiendo en algunos casos
la producción de módulos con secciones transversales más
gruesas.
En muchos casos, los materiales microcelulares
presentan estructuras celulares finas y uniformes a pesar de la
presencia de los agentes nucleante y soplador. La interconectividad
entre células es generalmente mínima y los materiales celulares
pueden producirse comprendiendo un amplio intervalo de densidades.
En particular, se pueden obtener materiales celulares con
densidades relativamente altas que presentan propiedades comparables
a las de los plásticos sólidos sin estructura multicelular.
Estos y otros aspectos de la presente invención
resultarán más evidentes para el experto en la materia a partir de
las descripciones siguientes y haciendo referencia a los dibujos
adjuntos.
La Fig. 1 es una vista esquemática, parcialmente
en sección transversal, que ilustra un sistema de extrusión para la
fabricación de módulos de cinta transportadora realizados en un
material polimérico microcelular según la presente invención.
La Fig. 2 es una vista esquemática, parcialmente
en sección transversal, que ilustra una disposición de una boca
multiorificio de alimentación de agente soplador y el tornillo de
extrusión.
La Fig. 3 es una vista en sección transversal de
un molde para fabricar un módulo de cinta transportadora de
material polimérico microcelular según la presente invención.
La Fig. 4 es una vista lateral en alzado de un
módulo ejemplificativo con parte superior plana según la presente
invención.
La Fig. 5 es una vista en planta del módulo con
parte superior plana ilustrado en la Fig. 4.
La Fig. 6 es una vista en perspectiva de un
módulo radial realizado en un material polimérico microcelular
según la presente invención.
Las distintas formas de realización y los
distintos aspectos de la presente invención se pondrán más
claramente de manifiesto a partir de las siguientes definiciones.
El término "nucleación" se utiliza en la presente memoria para
definir un procedimiento en el que una solución monofásica y
homogénea de un material polimérico, en el que se encuentran
disueltas moléculas de una especie que es un gas en condiciones
ambiente, experimenta la formación de agregados de moléculas de
dicha especie que definen "puntos de nucleación" en los que
germina el crecimiento celular. Es decir, "nucleación"
significa la transformación de una solución monofásica y homogénea
en una mezcla multifásica en la que se forman, distribuidos en todo
el material polimérico, puntos de agregación de por lo menos varias
moléculas de agente soplador. Los "puntos de nucleación" no
definen por tanto lugares en un polímero, en los que se ubican
partículas de agente nucleante. El término "nucleado" hace
referencia a un estado de un material polimérico líquido que había
contenido una solución monofásica y homogénea, comprendiendo una
especie disuelta que es un gas en condiciones ambiente, pero que
tras el fenómeno de nucleación (generalmente una inestabilidad
termodinámica) comprende puntos de nucleación. El término "no
nucleado" hace referencia a un estado definido por una solución
monofásica y homogénea de material polimérico y especies disueltas,
que constituyen un gas en condiciones ambiente, en la que no hay
puntos de nucleación. Un material "no nucleado" puede incluir
un agente nucleante como talco.
Un "agente nucleante" es un agente
dispersado, como talco u otras partículas de relleno, que se han
agregado a un polímero y que son capaces de estimular la formación
de puntos de nucleación en una solución homogénea y monofásica. Un
"relleno" son partículas dispersadas que se han añadido para
sustituir material polimérico sólido.
El término "agente soplador" describe dos
tipos básicos de materiales, los que son "agentes sopladores
físicos" y los que son "agentes sopladores químicos". Los
agentes sopladores físicos son líquidos con puntos de ebullición
inferiores a los puntos de reblandecimiento de las resinas
poliméricas utilizadas. Los agentes sopladores químicos son
sustancias que se descomponen generando gases en un corto intervalo
de temperaturas.
Un agente soplador físico, que pueda utilizarse
en la construcción de módulos de cinta transportadora según la
presente invención, debe presentar las siguientes propiedades: una
solubilidad relativamente elevada en la resina sin que se produzcan
cambios drásticos en la viscosidad o en el punto de transición
cristalina de la resina, tendencias de difusión pequeñas y
vaporización rápida durante la expansión para que las
concentraciones de gas residual en las paredes de las células
poliméricas sean pequeñas.
El criterio principal en la selección de un
agente soplador químico apropiado es que la temperatura de
descomposición este comprendida en el intervalo de temperaturas de
elaboración de la resina polimérica. Además, la velocidad de
descomposición en productos gaseosos no debe ser demasiado lenta.
Resulta también ventajoso que se cumplan las siguientes
condiciones: los productos de la descomposición no deben decolorar
la resina polimérica, los productos de la descomposición no deben
ser corrosivos y los productos de descomposición deben actuar ellos
mismos como agentes nucleantes.
Una forma de realización de la presente
invención proporciona un módulo para una cinta de transporte
modular, estando el módulo realizado en material microcelular
semicristalino que incorpora un agente nucleante. El material
celular comprende aproximadamente 2,5% a aproximadamente 7% en peso
de agente nucleante. Un intervalo de cantidades de agente nucleante
más preferido es el de aproximadamente 3% a aproximadamente 7% en
peso y más preferentemente aún el de aproximadamente 5% a
aproximadamente 7% en peso. Agentes nucleantes apropiados
comprenden una variedad de sólidos inorgánicos como talco, carbonato
cálcico (CaCO_{3}), óxido de titanio (TiO_{2}), sulfato bárico
(BaSO_{4}), sulfuro de cinc (ZnS) y mezclas de los mismos. Los
sólidos orgánicos como fibras celulósicas pueden servir también
como agentes nucleantes. En algunos casos, los agentes nucleantes
pueden aumentar también la conductividad eléctrica, mejorar la
cristalinidad, actuar como pigmentos y servir de retardadores de
combustión.
Los agentes nucleantes son generalmente
partículas, aunque en algunos casos pueden ser fibrosos o presentar
otras formas. Las partículas nucleantes pueden presentar una
variedad de formas distintas, pudiendo ser éstas esféricas,
cilíndricas o planas. Las partículas presentan generalmente un
tamaño comprendido entre aproximadamente 0,01 micras y
aproximadamente 10 micras, y más típicamente, entre aproximadamente
0,1 micras y aproximadamente 1,0 micras. En algunas formas de
realización, las partículas pueden someterse a un tratamiento
superficial con tensioactivos a fin de aumentar la dispersibilidad
en la masa polimérica fundida e impedir la aglomeración de
partículas.
Los módulos de material microcelular según la
presente invención están realizados, por lo menos en parte, en una
resina polimérica semicristalina, comprendiendo de forma no
limitativa los siguientes materiales: tereftalato de polietileno
(PET), ácido poliláctico, nilón 6, nilón 6/6, polietileno,
polipropileno, poliestireno sindiotáctico, poliacetal y mezclas de
los mismos. En algunos casos, puede mezclarse el polímero
semicristalino con polímeros que no son semicristalinos. En los
casos preferidos, la resina semicristalina es un material
poliolefínico, como polietileno de alta densidad, que presenta una
densidad superior a aproximadamente 0,94 g/cm^{3}. En unos casos
preferidos, la cantidad porcentual del polietileno de alta densidad
supera el 80% en peso de material polimérico y más preferentemente,
el 90%. En un caso especialmente preferido, el material polimérico
está esencialmente constituido por polietileno de alta densidad, es
decir, no comprende otros componentes de resina polimérica más que
el polietileno de alta densidad.
La mezcla polimérica celular puede incluir
opcionalmente otros aditivos además del agente nucleante. Dichos
aditivos comprenden plastificantes (por ejemplo, compuestos
orgánicos de bajo peso molecular), lubricantes, fluidizantes,
antioxidantes y mezclas de los mismos.
Según otra forma de realización de la presente
invención, se introduce un agente soplador químico o físico en la
resina polimérica fundida. Los agentes sopladores físicos apropiados
comprenden hidrocarburos fluoroclorados, hidrocarburos alifáticos,
dióxido de carbono y nitrógeno. Existen varios hidrocarburos
fluoroclorados que se comercializan con distintos nombres
comerciales: FRIGEN, KALTRON, FREON y FLUGENE. En el caso de PS y
PVC alveolares, se utilizan triclorofluorometano (CCl_{3}F)
denominado R11 o diclorodifluorometano (CCl_{2}F_{2})
denominado R12 o una mezcla 50:50 de los mismos. En el caso de las
poliolefinas, se prefiere el uso del FREON R114. El isopentano y
n-pentano constituyen también agentes sopladores
apropiados, si bien son inflamables y forman mezclas explosivas con
el aire.
La azodicarbonamida (ADC) es el agente soplador
químico más preferido. El mayor rendimiento en la producción de
gas, que es de aproximadamente 220 cm^{3}/g, se alcanza a una
temperatura aproximadamente de 210ºC. Este agente soplador se
descompone en material sólido y nitrógeno. La temperatura de
descomposición resulta, no obstante, demasiado elevada para varias
resinas termoplásticas que son sensibles a la temperatura. Se puede
disminuir la temperatura de descomposición mediante la adición de
iniciadores (compuestos metálicos como óxido de zinc o estearato de
zinc). Otros agentes sopladores químicos que resultan apropiados se
enumeran en la Tabla 1, en la que se indican asimismo sus
propiedades.
Otros agentes sopladores químicos, que son
útiles para la presente invención, comprenden el
azobisisobutironitrilo, diazoaminobenceno,
N,N'-dimetil-N,N'-dinitrosotereftalamida,
N,N'-dinitrosopentametilentetramina, bencenosulfonil
hidrazida, toluen-(4)-sulfonil hidrazida,
benceno-1,3-disulfonil hidrazida,
difenilsulfon-3,3'-disulfonil
hidrazida y 4,4'-oxibis(bencenosulfonil
hidrazida).
Aunque en algunos casos la cantidad de agente
nucleante y/o agente soplador es superior a aproximadamente 2,5% en
peso, los materiales celulares poliméricos presentan una estructura
celular fina y relativamente uniforme. Los módulos de cinta
transportadora de material celular polimérico según la presente
invención presentan células con un tamaño medio inferior a
aproximadamente 60 micras y preferentemente inferior a
aproximadamente 50 micras, aunque más preferentemente inferior a
aproximadamente 20 micras y aún más preferentemente
inferior a aproximadamente 5 micras. El tamaño máximo de las
células del material microcelular es preferentemente de
aproximadamente 100 micras.
La estructura celular del material microcelular,
con el que se han formado los módulos de la presente invención, es
preferentemente una estructura de células cerradas. Una estructura
de células esencialmente cerradas presenta un número limitado de
interconexiones entre células adyacentes, utilizándose generalmente
este término para definir un material polimérico que no contiene
células conectadas en un paso de material de aproximadamente 200
micras de espesor. Se cree generalmente que la estructura de células
cerradas contribuye ventajosamente a las propiedades mecánicas del
material celular debido a la ausencia de interconexiones largas en
el material, pudiendo éstas constituir puntos de fractura prematura
en los módulos de cinta transportadora.
Los materiales poliméricos microcelulares, con
los que se han formado los módulos de la presente invención, pueden
producirse comprendiendo un amplio intervalo de densidades. En una
forma de realización especialmente preferida, el material
microcelular presenta aproximadamente 10% a aproximadamente 50% de
volumen vacío. Los materiales celulares, que comprenden volúmenes
vacíos comprendidos en esta gama de porcentajes preferida,
presentan propiedades mecánicas, como resistencia a la tracción y
módulo de tracción, excelentes a la vez que presentan una densidad
significativamente menor que la de los plásticos sólidos.
Otro atributo de la presente invención es que
los materiales poliméricos microcelulares proporcionan módulos de
cinta transportadora con superficies de calidad deseable debido a
que se fabrican con pequeñas cantidades porcentuales de agente
soplador, limitándose por tanto la cantidad de gas que se difunde
por la superficie del material celular. Como es bien sabido en el
campo de la elaboración de materiales microcelulares, la difusión
de gas a través de la superficie de un módulo implica generalmente
rugosidades e imperfecciones superficiales.
Haciendo a continuación referencia a los
dibujos, la Fig. 1 ilustra un sistema de moldeo por inyección 10
para la fabricación de módulos 12 y 14 (Figuras 3 a 6) realizados en
un material polimérico microcelular 16. El material polimérico
microcelular 16 comprende un agente nucleante en una cantidad
comprendida entre aproximadamente 2,5% y aproximadamente 7% en peso
y/o un agente soplador químico en una cantidad comprendida entre
aproximadamente 0,1% a aproximadamente 7% en peso. El sistema de
inyección 10 comprende un aparato de moldeo por inyección 18 para
inyectar el material polimérico microcelular 16 en un molde 20. El
aparato de moldeo por inyección 18 comprende un tornillo 22 que
gira en el interior de un cuerpo cilíndrico 24 con el fin de
transportar, en la dirección del flujo (flecha 26), un material
polimérico que se encuentra en un espacio de elaboración 28
dispuesto entre el tornillo y el cuerpo cilíndrico. El material
polimérico se inyecta en el molde 20 a través de un conducto de
inyección 30 conectado fluídicamente con el espacio de elaboración
28 y unido a una sección de medición 32 dispuesto en el extremo
corriente abajo del cilindro de inyección 24.
El material polimérico se alimenta generalmente
por gravedad en el espacio de elaboración de polímeros 28 a través
de la boca 34 de una tolva estándar 36. El material polimérico se
encuentra preferentemente en forma de gránulos. Si bien el material
polimérico puede comprender una variedad de materiales
semicristalinos o mezclas de los mismos, el material polimérico
comprende preferentemente una poliolefina como polipropileno y un
polietileno de mediana o alta densidad.
En algunos casos, el agente nucleante o el
agente soplador químico, o ambos, se agregan a una forma concentrada
de gránulos, por ejemplo, 40% en peso, y se mezclan con los
gránulos de polímero semicristalino como lote principal. Los
gránulos concentrados se mezclan con cantidades apropiadas de
gránulos semicristalinos para obtener un material polimérico que
presenta entre aproximadamente 2,5% a aproximadamente 7% en peso de
agente nucleante y/o aproximadamente 0,1% a aproximadamente 7% en
peso de agente soplador químico. De esta forma, se ajusta el
porcentaje de, por ejemplo, talco en la composición del material
polimérico controlando la razón de concentración de agente
nucleante a la concentración de gránulos de polímero puro. En otras
formas de realización, se agrega directamente el agente nucleante
y/o el agente soplador químico en forma de partículas al material
polimérico. También puede utilizarse cualquier otro procedimiento
bien conocido en la técnica que sirva para incorporar en cantidades
controlables el agente nucleante y/o agente soplador químico a la
composición polimérica.
El tornillo de inyección 22 está conectado por
el extremo situado corriente arriba a un motor de impulsión 38 que
hace girar el tornillo. Aunque no se ilustre detalladamente, el
tornillo de inyección 22 comprende secciones de alimentación, de
transición, de inyección de gas, de mezcla y de medición, como se
describirá con mayor detalle a continuación.
Se disponen opcionalmente a lo largo del
cilindro de inyección 24 unidades de control de la temperatura 40.
Dichas unidades de control 40 pueden estar constituidas por cuerpos
de caldeo eléctricos, pueden incluir conductos para el paso de un
fluido con el que se controla la temperatura y otros elementos
similares, y se utilizan para calentar el flujo del material
polimérico, granulado o líquido, en el cilindro de inyección. De
esta forma se facilita la fusión o el enfriamiento del flujo de
material polimérico con el fin de controlar la viscosidad, la
formación de costras y, en algunos casos, la solubilidad del agente
soplador. Las unidades de control de temperatura 40 funcionan de
distintas formas en distintos puntos a lo largo del cilindro. Es
decir, pueden calentar en uno o varios puntos y enfriar en uno o
varios puntos diferentes. Se puede proveer un número cualquiera de
unidades de control de temperatura.
Los gránulos se introducen desde la tolva 36 en
la sección de alimentación del tornillo 22 y se transportan en el
sentido del flujo 26 en el espacio de elaboración 28 del polímero
mientras gira el tornillo. El calor procedente del cilindro de
inyección 24 y las fuerzas de cizallamiento que produce el tornillo
en rotación actúan sobre los gránulos ablandándolos en la sección
de transición. Por regla general, al final de la primera sección de
mezcla se encuentran ya gelificados los gránulos ablandados, es
decir, se han soldado entre sí formando un fluido uniforme
esencialmente libre de bolsas de aire.
El agente soplador físico se introduce en el
flujo polimérico a través de una abertura 42 en comunicación
fluídica con una fuente 44 de dicho agente. Dicha abertura se ha
dispuesto de tal manera que permite introducir el agente soplador
físico en distintos puntos a lo largo del cilindro de inyección 24.
Como se explica a continuación, la abertura 42 introduce
preferentemente el agente soplador físico en la sección de inyección
de gas del tornillo, en la que el tornillo comprende una pluralidad
de resaltes.
Se ha provisto un dispositivo de presurización y
medición 46 entre la fuente de agente soplador físico 44 y la
abertura 42. Los agentes sopladores que se encuentran en estado
fluídico supercrítico en el extrusor son los más preferidos, siendo
éstos, en particular, el dióxido de carbono supercrítico y el
nitrógeno supercrítico.
El dispositivo de medición 46 se utiliza para
medir la cantidad de agente soplador físico que se introduce en el
material polimérico que fluye en el cilindro de inyección 24. En una
forma de realización preferida, el dispositivo de medición 46 mide
el caudal másico del agente soplador físico. El agente soplador
físico constituye generalmente menos de aproximadamente 15% en peso
de fluido polimérico y agente soplador. Se cree que la presencia de
agente nucleante introducido previamente aumenta la fuerza
activadora de la nucleación, posibilitándose por consiguiente la
producción de un material microcelular utilizando porcentajes
reducidos de agente soplador, por ejemplo, de aproximadamente 0,1%
a aproximadamente 2,5% de agente soplador con respecto al peso del
fluido polimérico y agente soplador. Este atributo del agente
nucleante se manifiesta tanto si el agente soplador es físico como
si es químico.
La Fig. 2 es una vista ampliada de una forma de
realización preferida que presenta dos aberturas para la entrada de
agente soplador físico, estando las aberturas dispuestas en lados
opuestos, superior e inferior, del cilindro de inyección 24. En
esta forma de realización preferida, la abertura 42 se encuentra en
la sección de inyección de gas del tornillo, en una zona dispuesta
corriente arriba de la sección de mezcla 48 del tornillo 22 (que
comprende resaltes muy fragmentados) a una distancia no superior a
la de aproximadamente cuatro paletas enteras y preferentemente a
una distancia no superior a aproximadamente una paleta entera. Al
disponerla de esta forma, el agente soplador físico inyectado se
mezcla rápida y uniformemente con el fluido polimérico,
estimulándose la producción de una solución monofásica del
precursor del material celular con el agente soplador físico.
La abertura de entrada 42 de agente soplador
físico es una abertura multiorificio que comprende una pluralidad
de orificios 50 que conectan la fuente de agente soplador 44 con el
cilindro de inyección 24. El cilindro de inyección 24 está provisto
preferentemente con una pluralidad de aberturas de entrada 42
dispuestas en varias posiciones alineadas radial y
longitudinalmente entre sí. Por ejemplo, una pluralidad de aberturas
42 se disponen en el cilindro de inyección de tal forma que ocupan
las posiciones circunferenciales correspondientes a 12 horas, 3
horas, 6 horas y 9 horas, comprendiendo cada abertura múltiples
orificios 50. Considerando cada orificio 50 como un orificio de
entrada de agente soplador físico, la presente invención comprende
un aparato de moldeo por inyección que presenta por lo menos
aproximadamente 10, preferentemente por lo menos aproximadamente
100, más preferentemente por lo menos aproximadamente 500 y más
preferentemente aún por lo menos aproximadamente 700 orificios de
entrada de agente soplador que están en comunicación fluídica con el
cilindro 24 y la fuente 44 de agente soplador.
El orificio o los orificios son también
adyacentes a paletas enteras o sin fragmentar 52. Al girar el
tornillo, dichas paletas sin fragmentar 52 pasan o "azotan"
periódicamente los orificios 50. Este batido aumenta la rapidez de
la mezcla del agente soplador físico con el precursor líquido del
material polimérico celular, debiéndose este aumento esencialmente
al abrirse y cerrarse rápidos de los orificios que se bloquean
periódicamente al alinearse las paletas 52 con los orificios. El
resultado es una distribución de zonas aisladas y relativamente
poco separadas de agente soplador físico en material polimérico
líquido inmediatamente tras la inyección y antes de cualquier
mezcla. Con esta disposición y a una velocidad estándar de giro del
tornillo de aproximadamente 30 rpm, cada orificio 50 es barrido por
una paleta 52 a una velocidad comprendida entre por lo menos
aproximadamente 0,5 pasadas por segundo y dos pasadas por segundo.
En las formas de realización preferidas, los orificios 50 se
disponen a distancias de aproximadamente 15 a aproximadamente 30
veces el diámetro del cilindro empezando por el principio del
tornillo, en el extremo anterior que es adyacente al motor de
impulsión 38.
Haciendo de nuevo referencia a Fig. 1, la
sección de mezcla 48 del tornillo 22, que se encuentra a
continuación de la abertura de inyección de gas 42, ha sido
construida para mezclar el agente soplador físico con el flujo
polimérico a fin de estimular la formación de una solución
monofásica de agente soplador y polímero, comprendiendo el agente
nucleante en caso de utilizarlo. La sección de mezcla 48 comprende
paletas sin fragmentar 54 que interrumpen el flujo con el fin de
favorecer la mezcla. En la sección de medición 32, que se encuentra
corriente abajo de la sección de mezcla, se produce un aumento de
la presión en el flujo de polímero con agente soplador en la zona
anterior al conducto de inyección 30 conectado con el molde 20.
Como puede apreciarse en la Fig. 3, el molde 20
comprende unas primera y segunda mitades apareadas, 56 y 58, que
forman una cavidad con, por ejemplo, la forma del módulo ejemplar 12
con parte superior plana, estando la cavidad conectada con el
conducto de inyección 30 por el que fluye el fluido polimérico
procedente del espacio de elaboración de polímeros 28. Sin embargo,
en un sentido más amplio, el molde 20 puede presentar una variedad
de configuraciones de módulo bien conocidas en la técnica que
comprenden módulos con parte superior plana, módulos de rejilla a
ras, módulos con nervadura en resalte y módulos radiales. El molde
20 presenta además varillas 20A y 20B para proveer el módulo con
aberturas en los extremos de articulación. Esto se describirá más
con mayor detalle a continuación.
La sección de medición 32 puede asumir también
la función de nuclear el polímero y agente soplador, tanto si es de
tipo químico como de tipo físico, en una solución monofásica. La
presión en la solución monofásica disminuye a medida que la mezcla
polimérica fluye a través de la sección de medición 32. Esta caída
de presión implica una disminución en la solubilidad del agente
soplador en el polímero, siendo ésta la fuerza impulsora del
procedimiento de nucleación celular. La sección de medición 32 se
diseña generalmente de tal forma que proporciona una caída de
presión apropiada para la nucleación celular según los requisitos
del material microcelular. En condiciones de trabajo, la caída de
presión a lo largo de la sección de medición 32 es generalmente
superior a 1.000 psi (aproximadamente 6.895 kPa), preferentemente
superior a 2.000 psi (aproximadamente 13.790 kPa), y más
preferentemente superior a 3.000 psi (aproximadamente 20.684
kPa).
En algunas formas de realización, la sección de
medición 32 se configura también, como es bien conocido en la
técnica, de tal forma que proporciona una variación temporal en la
presión (dP/dt) a medida que la solución monofásica fluye a través
de ella. La variación temporal en la presión afecta también al
procedimiento de nucleación celular. Por regla general, debe
inducirse una velocidad suficientemente grande en la caída de
presión para alcanzar las condiciones apropiadas para la nucleación
de materiales poliméricos celulares. Se considera que la presencia
de agente nucleante en una cantidad de aproximadamente 2,5% a
aproximadamente 7% en peso reduce la velocidad en la caída de
presión requerida. En algunos casos, conviene utilizar un
procedimiento que se basa en el uso de velocidades reducidas en la
caída de presión. Con velocidades pequeñas en la caída de presión
se dispone generalmente de mayor libertad en la construcción del
molde y las dimensiones de los módulos de cinta transportadora. En
determinadas formas de realización, la velocidad en la caída de
presión en la solución es inferior a 1,0 GPa/s, en algunas otras
formas de realización es inferior a 0,10 GPa/s y en otras formas de
realización, inferior a 0,05 GPa/s. En otras formas de realización
pueden utilizarse velocidades mayores en la caída de presión, por
ejemplo, superiores a aproximadamente 10,0 GPa/s.
A consecuencia de las temperaturas elevadas, el
material polimérico microcelular es generalmente suficientemente
blando como para que crezcan las células nucleadas. A medida que se
enfría y solidifica el material celular en el molde, se restringe
el crecimiento celular. En determinadas formas de realización,
resulta ventajoso proporcionar unos medios de enfriamiento
externos, como aire o agua de refrigeración, a fin de aumentar la
velocidad de enfriamiento del material celular.
Una vez descrito detalladamente el sistema de
moldeo por inyección 10, se describen a continuación el módulo
ejemplar con parte superior plana 12 y el módulo radial
ejemplificativo 14 de la presente invención. Más particularmente,
los módulos 12 y 14 se fabrican con el sistema de moldeo por
inyección 10 ilustrado en las Figuras 1 y 2 y están realizados en
un material polimérico que presenta una estructura microcelular.
El módulo con parte superior plana 12 comprende
un cuerpo generalmente rectangular tipo placa 60 que presenta una
primera pluralidad de extremos de articulación 62 y una segunda
pluralidad de extremos de articulación 64 que se extienden en
sentidos opuestos. Un nervio transversal 66 se extiende por todo el
ancho de la cara inferior del cuerpo 60 formando dos canales en
lados opuestos, 68 y 70, que terminan en los bordes respectivos, 72
y 74, de los que sobresalen respectivamente los extremos de
articulación 62 y 64. El nervio 66 y la parte interna de los
extremos de articulación, 62 y 64, se han adaptado para que engranen
con los dientes correspondientes de una rueda dentada (no
ilustrada) a fin de poder impartir una fuerza de impulsión a una
cinta transportadora formada por módulos interconectados 12. La
estructura inferior del módulo 12 formada por el nervio transversal
66 sirve para reforzar el módulo e impedir cualquier ligadura
significante del módulo 10 alrededor de sus ejes longitudinal o
transversales.
Los extremos de articulación 62 y 64
circunscriben las aberturas alineadas y cilíndricas 76. Las
aberturas 76 alojan varillas o pasadores pivote (no ilustrados) que
se han adaptado para conectar sobre un eje una pluralidad de
módulos 12 en una configuración de extremo con extremo a la vez que
se alinean lateralmente los módulos adyacentes para formar una
cinta transportadora modular (no ilustrada). Los módulos 12
presentan preferentemente una configuración que permite una
disposición reversible de extremo con extremo. En otras palabras,
cualquiera de los extremos de un módulo puede acoplarse con
cualquiera de los dos extremos de cualquier otro módulo de
unión.
La Fig. 6 ilustra otra forma de realización de
un módulo, en este caso, un módulo radial 14 realizado en un
material polimérico microcelular. El módulo 14 se denomina módulo
radial debido a que ha sido adaptado para la construcción de cintas
transportadoras capaces de desplazarse alrededor de un recodo
radial, como se describirá más detalladamente a continuación. El
módulo 14 comprende además una sección intermedia 78 que soporta una
pluralidad de primeros extremos de articulación 80 y una pluralidad
de segundos extremos de articulación 82. Los primeros extremos de
articulación 80 están dispuestos en la dirección de desplazamiento
de la cinta y la pluralidad de segundos extremos de articulación 82
se extiende en sentido opuesto a los primeros extremos de
articulación 80. La sección intermedia 78 comprende una banda
transversal superior de refuerzo 84 que se ha moldeado de tal modo
que se transforma en una parte acanalada inferior 86 (ilustrada sólo
parcialmente en el dibujo) que presenta una forma sinusoidal. Junto
con la banda transversal 84 de la sección intermedia 78, los
resaltes (no ilustrados) de la forma sinusoidal, que se extienden
hacia la derecha de la figura 6, soportan los primeros extremos de
articulación 80 mientras los resaltes (no ilustrados) de la
forma sinusoidal, que se extienden hacia la izquierda del dibujo, soportan los segundos extremos de articulación 82.
forma sinusoidal, que se extienden hacia la izquierda del dibujo, soportan los segundos extremos de articulación 82.
El módulo 14 comprende además, en los extremos
de articulación 80, aberturas generalmente cilíndricas 88 para
poder pasar por ellas una varilla pivote. De forma similar, se han
dispuesto ranuras oblongas 90 que atraviesan los extremos de
articulación 82 en sentido transversal a la dirección de la cinta
transportadora. Con una pluralidad de módulos 14 formando una cinta
transportadora, una varilla pivote (no ilustrada) atraviesa las
aberturas 88 de los primeros extremos de articulación 80 y otra, las
ranuras 90 de los segundos extremos de articulación 82. La varilla
pivote alojada en las aberturas 88 no puede desplazarse
preferentemente en la dirección de desplazamiento de la cinta. Sin
embargo, debido a la forma oblonga de las ranuras 90, la varilla
pivote gira sobre pivote en el interior de dichas ranuras. Esto
permite que una cinta transportadora construida a partir de una
pluralidad de módulos 14 se desplace en torno a un recodo radial,
hundiéndose un lado mientras el otro lado se despliega en abanico
al girar la varilla pivote que atraviesa las ranuras oblongas 90.
Para una descripción más detallada de un módulo radial, consúltese
la patente norteamericana US nº 6.300.941 B1 presentada el 25 de
mayo de 2000, que se ha concedido a los cesionarios de la presente
invención y se incorpora como referencia al presente documento.
Dentro del alcance de la presente invención, se
considera además que el material polimérico microcelular, del que
están formados el módulo ejemplificativo 12 con parte superior plana
y el módulo de radio 14, puede incluir aditivos como sustancias que
aumentan la conductividad eléctrica (rellenos de partículas de
grafito y negro de humo), retardadores de combustión y pigmentos.
Estos aditivos se proporcionan preferentemente en el material
polimérico en concentraciones de aproximadamente 0,15% a
aproximadamente 10,5% en peso.
Si bien la presente invención se ha descrito
haciendo referencia, a título de ejemplo, a un módulo
ejemplificativo 12 con parte superior plana y a un módulo de radio
14, cualquier experto en la materia de cintas transportadoras podrá
reconocer fácilmente que el presente procedimiento de moldeo por
inyección puede utilizarse para fabricar una variedad de módulos,
comprendiendo módulos de rejilla a ras, módulos con nervadura
elevada en resalte y módulos de paleta, así como varios accesorios
para cintas transportadoras modulares, como ruedas dentadas,
varillas pivote, protectores laterales, listones y otros elementos
similares. En resumen, el procedimiento de moldeo por inyección de
la presente invención puede utilizarse para fabricar cualquier
componente de una cinta transportadora modular que se desee
realizar en un material polimérico microcelular.
Se pretende que la descripción presentada sea
únicamente una descripción ilustrativa de la presente invención y
que la presente invención únicamente esté limitada por las
reivindicaciones adjuntas que se presentan a continuación.
Claims (22)
1. Cinta transportadora modular que
comprende:
- a)
- una pluralidad de módulos (12; 14), comprendiendo cada módulo (12; 14) una primera pluralidad de extremos de articulación (62; 80), una segunda pluralidad de extremos de articulación (64; 82) y una sección intermedia (60; 78) que ha sido formada de una sola pieza con y que une dichas primera y segunda pluralidades de extremos de articulación (62, 64; 80, 82), en el que los extremos de articulación (62, 64; 80, 82) de cada uno de los módulos (12; 14) se encajan de manera que se pueden liberar entre los extremos de articulación (62, 64; 80, 82) de un módulo adyacente (12; 14), con la excepción de los extremos de articu- lación individuales (62, 64; 80, 82) de los módulos (12; 14) dispuestos en los lados extremos de la cinta; y
- b)
- una varilla pivote que conecta de manera pivotante los módulos (12; 14) en los extremos de articulación encajados (62, 64; 80, 82); caracterizada porque por lo menos algunos de los módulos (12; 14) comprenden un material polimérico que comprende una pluralidad de células con un tamaño celular medio inferior a 100 micras.
2. Cinta transportadora según la
reivindicación 1, en la que el tamaño medio de las células es
inferior a aproximadamente 60 micras.
3. Cinta transportadora según la
reivindicación 1, en la que el tamaño medio de las células es
inferior a aproximadamente 20 micras.
4. Cinta transportadora según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, que presenta un volumen de vacíos
superior a 10%.
5. Cinta transportadora según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, que presenta un volumen de vacíos de
aproximadamente 10% a aproximadamente 50%.
6. Cinta transportadora según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, en la que el material polimérico se
selecciona de entre el grupo constituido por tereftalato de
polietileno, ácido poliláctico, nilón 6, nilón 6/6, polietileno,
polipropileno, poliestireno sindiotáctico, poliacetal y mezclas de
los mismos.
7. Cinta transportadora según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 6, en la que el material polimérico
comprende por lo menos aproximadamente 80% de uno del grupo
seleccionado de entre polipropileno, polietileno de densidad media
y polietileno de densidad elevada, en peso, del material
polimérico.
8. Cinta transportadora según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 7, en la que el material polimérico
comprende de aproximadamente 2,5% a aproximadamente 7% de un agente
nucleante, en peso, del material polimérico.
9. Cinta transportadora según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 8, en la que el agente nucleante
comprende un sólido inorgánico.
10. Cinta transportadora según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 9, en la que el agente nucleante se
selecciona de entre el grupo constituido por talco, carbonato
cálcico, óxido de titanio, sulfato bárico, sulfuro de cinc, fibras
celulósicas y mezclas de los mismos.
11. Cinta transportadora según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 10, en la que células están
caracterizadas porque han sido formadas mediante la
introducción de un agente soplador en el material polimérico.
12. Cinta transportadora según la
reivindicación 11, en la que el agente soplador en un agente
soplador químico o un agente soplador físico.
13. Cinta transportadora según la
reivindicación 12, en la que el agente soplador físico se selecciona
de entre el grupo constituido por FREON R114, isopentano,
n-pentano, triclorofluorometano,
diclorodifluorometano, dióxido de carbono, nitrógeno y mezclas de
los mismos.
14. Cinta transportadora según la
reivindicación 12, en la que el agente soplador químico se
selecciona de entre el grupo constituido por azodicarbonamida,
azodiisobutironitrilo, p,p-oxibis,
trihidrazinotriazina, azodicarbonato bárico, semicarbazida de
p-toluensulfonilo, azobisisobutironitrilo,
diazoaminobenceno,
N,N'-dimetil-N,N'-dinitrosotereftalamida,
N,N'-dinitrosopentametilentetramina,
bencenosulfonil hidrazida, toluen-(4)-sulfonil
hidrazida, benceno-1,3-disulfonil
hidrazida,
difenilsulfon-3,3'-disulfonil
hidrazida, 4,4'-oxibis(bencenosulfonil
hidrazida) y mezclas de los mismos.
15. Cinta transportadora según cualquiera de
las reivindicaciones 12 a 14, en la que el material polimérico está
esencialmente libre de agente soplador físico y agente soplador
químico residuales y subproductos de reacción del agente soplador
físico y el agente soplador químico.
16. Cinta transportadora según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 15, en la que las células son
principalmente células cerradas.
17. Cinta transportadora según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 16, en la que el material polimérico
comprende un material aditivo seleccionado de entre el grupo
constituido por material antimicrobial, un material de
conductividad eléctrica, retardante de llama, un pigmento y mezclas
de los mismos.
18. Cinta transportadora según la
reivindicación 17, en la que el material aditivo está presente en
el material polimérico en una cantidad de aproximadamente 0,15% a
aproximadamente 10,5% en peso.
19. Cinta transportadora según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 18, en la que los módulos (12; 14) se
seleccionan de entre el grupo constituido por módulos con parte
superior plana (12), módulos radiales (14), módulos de rejilla a
ras, módulos con nervadura en resalte y módulos de paleta.
20. Procedimiento para la fabricación de cintas
de transporte modulares que comprende las etapas siguientes:
- a)
- moldear una pluralidad de módulos (12;14), comprendiendo cada uno una primera pluralidad de extremos de articulación (62; 80), una segunda pluralidad de extremos de articulación (64; 82) y una sección intermedia (60; 78) formada en una sola pieza con y que une dichas primera y segunda pluralidades de extremos de articulación (62, 64; 80, 82);
- b)
- encajar de manera que se pueden liberar los extremos de articulación (62, 64; 80, 82) de cada módulo (12;14) entre los extremos de articulación (62, 64; 80, 82) de un módulo adyacente (12;14), con la excepción de los extremos de articulación individuales (62, 64; 80, 82) de los módulos (12;14) dispuestos en los lados extremos de la cinta, mediante una varilla pivote que une de manera pivotante los módulos (12; 14) en los extremos de articulación encajados (62, 64; 80,82) con el fin de conformar de esta manera la cinta de transporte modular; caracterizado por la etapa de moldeo en por lo menos algunos módulos (12; 14) de un material polimérico que comprende una pluralidad de células con un tamaño celular medio inferior a aproximadamente 100 micras.
21. Procedimiento según la reivindicación 20,
que comprende la asociación de un agente nucleante con el material
polimérico para proporcionar así las células.
22. Procedimiento según la reivindicación 20 ó
21, que comprende la introducción de un agente soplador en el
material polimérico para proporcionar las células.
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