ES2872954T3 - Dispositivo para medir la potencia adhesiva - Google Patents

Abstract

Un método para determinar el punto en un plano transversal aleatorio de un carrete donde la película se libera del carrete durante el desenrollado de la película de este carrete, en donde el método se caracteriza porque se emite una onda radialmente hacia el eje del carrete y es incidente sobre la película presente en el carrete o sobre la película que se ha liberado del carrete y en donde al menos una fracción de la onda reflejada se recoge cuando, y solo cuando, esta onda reflejada evoluciona radialmente alejándose del eje del carrete.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo para medir la potencia adhesiva

Campo

La invención pertenece al campo de la técnica de medición mecánica y se refiere a un método y dispositivo asociado para determinar la fuerza necesaria para desprender de la capa subyacente una película enrollada en un carrete. Esta fuerza de desprendimiento es importante para ciertos procesos (industriales) y, por lo tanto, a menudo es una característica de calidad de la película respectiva. Por tanto, la invención se utilizará en la evaluación de la calidad de películas por parte de fabricantes, distribuidores y compradores de películas.

Antecedentes

La película suministrada en carrete se utiliza en numerosos procesos. Pueden ser muy diversos tipos de películas como una película estirable para el embalaje de mercancías, película transparente, película retráctil, folios decorativos así como etiquetas, papel autoadhesivo, ... La película se adhiere aquí a la capa subyacente en el carrete y, por lo tanto, debe desprenderse en el momento en que se desenrolla la película.

Un primer ejemplo es la película estirable que se utiliza para envolver productos en paletas. En muchos casos, se coloca un carrete de película en una máquina envolvedora. La película pasa por los rodillos de guía y luego por dos rodillos de estiramiento. El segundo rodillo de estiramiento tiene una velocidad periférica mayor que el primer rodillo de estiramiento, por lo que la película se estira. A continuación, la película estirada se envuelve alrededor de los productos en paletas. El grado de estiramiento de la película es muy importante para la eficacia de la película envuelta.

En la práctica, se tiene cuidado de que la película no pueda deslizarse sobre los rodillos de estiramiento, entre otras formas, proporcionando un gran arco de contacto y cubriendo los rodillos de estiramiento con un material de muy alta fricción, opcionalmente aspirando película sobre los rodillos.

El estiramiento total de la película en el momento en que pasa sobre el segundo rodillo de estiramiento está determinado por tanto por la diferencia en la velocidad periférica entre los dos rodillos de estiramiento y por el estiramiento que se produce durante el desenrollado de la película. El primer factor indicado se conoce con precisión. El segundo factor depende de la resistencia a la rotación del carrete y de la fuerza necesaria para despegar una película de la capa subyacente del carrete. Una fuerza de tracción FF está presente en la película situada entre el carrete y el siguiente rodillo. Sea r el radio real del carrete, M el torque de resistencia a la rotación del carrete, M/r = FT la fuerza tangencial y FL la fuerza de desprendimiento orientada radialmente. LuegoFF = i ÍFL 2 F T 2. Otra relación es FL = FT.tgye n donde yes el ángulo entre el plano tangencial al carrete por un lado y la película por el otro. Por tanto, la fuerza de desprendimiento se puede determinar midiendo el ángulo Y cuando se conoce la resistencia del carrete al desenrollado. Esta fuerza de desprendimiento se puede utilizar, por un lado, como una característica de calidad de la película y, por otro lado, se puede utilizar para determinar la fuerza total FF en la película y, por tanto, el estiramiento en la película. Por tanto, esta invención se puede utilizar en dispositivos para determinar la calidad de la adhesión de la película, así como en máquinas de embalaje en las que se determina el estiramiento total de la película.

Un segundo ejemplo es la disposición de etiquetas en los productos. Las etiquetas se suministran en un carrete y forman una película continua que se adhiere a un soporte que también forma una película continua. La película que consta de las etiquetas se desprende del soporte durante la producción. Un ángulo determinado que depende de la fuerza adhesiva se forma inevitablemente entre las dos películas en el punto en donde se liberan entre sí. El conocimiento de este ángulo mutuo ya es importante de por sí para permitir un ajuste óptimo de la máquina que desenrolla y ordena las etiquetas sobre las mercancías. Conocer el ángulo también permite determinar la fuerza de desprendimiento y, por tanto, la calidad de la adherencia de la película al soporte.

Un tercer ejemplo es medir la calidad de la adhesión de una película a un producto como una botella de PET. Puede ser una etiqueta de papel, PE, PP u otro material del que se deba evaluar la adherencia al frasco. También en este caso, la calidad de la adhesión se puede evaluar midiendo el ángulo entre la película y el plano tangencial a la botella en el punto en donde la etiqueta se libera de la propia botella. El método de este ejemplo se puede aplicar más generalmente a contenedores en general, sean o no de forma redonda. El radio r en las fórmulas indicadas anteriormente es entonces la distancia desde el punto donde la película se libera del contenedor hasta el eje sobre el cual gira el contenedor.

Dicho brevemente, esto significa que la determinación de la fuerza de desprendimiento FL es un problema científico técnico importante con importantes aplicaciones industriales. Esta invención permite la determinación de FL mediante la detección del punto donde la película se libera del carrete. Este método es de aplicación muy general y el uso del método no depende de la velocidad con la que se desenrolla la película del carrete. En consecuencia, el método también se puede utilizar para determinar la influencia de la velocidad de desenrollado sobre la fuerza de desprendimiento.

El documento EP 1549579 A1 da a conocer un método y un aparato para enrollar láminas de material tal como una película que controla la velocidad de enrollado, la tensión de enrollado y/o la densidad de enrollado de la lámina enrollada de material.

Descripción de la invención

Debe entenderse de antemano que el método y el dispositivo de esta invención no se limitan a los ejemplos y orientaciones que se presentan en este texto. Asimismo, el método de esta invención no se limita a las etapas descritas en el sentido de que la adición y/o la inserción de etapas adicionales no restan valor al método en sí. Las dimensiones, velocidades u otras cantidades físicas que se indican a continuación no pueden interpretarse como limitantes a menos que se indique explícitamente. En este texto, el término carrete no solo debe entenderse como un rollo de película, sino también más generalmente como una tira de película que envuelve total o parcialmente una superficie reglada. El término onda se usa en singular también si la onda se interrumpe en el tiempo, tiene otras características en el transcurso del tiempo, es causada por diversas fuentes.

El método de esta invención de acuerdo con la reivindicación determina la ubicación del punto L donde la película se libera del carrete en una o más secciones transversales del carrete después de lo cual se puede determinar la fuerza de tracción en la película después de que la película se ha liberado. Esta invención también comprende un dispositivo según la reivindicación 7 con el que se puede realizar este método. Otras realizaciones están cubiertas por las reivindicaciones dependientes. El método de esta invención no depende de la velocidad de rotación del carrete, de la distancia entre el lado exterior del carrete y el eje del carrete, del material y del color de la película. Esta invención también comprende el método para determinar la fuerza de tracción en la película que se ha liberado del carrete y para determinar la fuerza de desprendimiento. Este método tiene la ventaja particular de que ambas fuerzas se determinan sin dañar la película y que se puede utilizar en cualquier radio de la bobina y en cualquier velocidad de desenrollado.

En el caso de que no se requiera fuerza de desprendimiento (Figura 1), la película se desprenderá del carrete (1) en un plano (2) que por un lado incide en el carrete y por otro en el siguiente rodillo (3) . Este plano se llama plano de referencia. Cuanto mayor sea la fuerza de desprendimiento requerida (Figura 2), mayor será el ángulo p entre la película que se ha desprendido (4) y el plano de referencia (5), y el punto donde se libera la película se rotará en el carrete a través de un ángulo a en la dirección de rotación del carrete durante el desenrollado. Cuando se conoce el punto L donde la película se libera del carrete, se pueden calcular los ángulos a y p. Después de determinar el torque neto M que contrarresta la rotación del carrete y después de determinar el radio r del carrete mediante medición o cálculo (Figura 3), la fuerza FT se puede calcular como FT = M/r, la fuerza de desprendimiento FL se puede calcular como FL = FT.tgY y la fuerza total de la película FF se pueden calcular como FT/cosy, donde y = a p. Como variante, se puede evitar la determinación de M y r y la fuerza de tracción FF en la película se puede determinar después de la medición y usarse para el cálculo de la fuerza FL, es decir, FL = FF.senY. El método de esta invención determina el punto L donde la película se libera del carrete con un sensor (6) que transmite una onda (7) radialmente hacia el eje del carrete y que solo recoge la onda reflejada (7) si evoluciona radialmente alejándose del carrete. El sensor se desplaza alrededor del carrete (8) mientras la onda emitida permanece dirigida radialmente hacia el eje del carrete. La intersección entre, por un lado, el cilindro envolvente del carrete y, por otro, la línea de la onda emitida en el momento de la transición entre la onda reflejada recibida y no recibida, proporciona el punto donde la película se libera del carrete. Después de todo, cuando la onda emitida incide sobre una película que se enrolla alrededor del carrete, la onda se refleja radialmente. Cuando la onda emitida incide sobre una película que se ha liberado del carrete, la onda ya no se reflejará radialmente y el sensor ya no detectará la onda reflejada.

En una realización preferida del dispositivo de esta invención, se hace uso de un sensor que emite y recibe una onda de sonido ultrasónica al menos cuando la onda ultrasónica reflejada evoluciona radialmente en relación con el carrete. El transmisor y el receptor están montados en un soporte que gira alrededor del eje del carrete. El plano formado por el eje del carrete y el transmisor forma así un ángulo variable 8 con el plano de referencia. En una posible aplicación de un método según las reivindicaciones 3 a 6, el movimiento del sensor comienza en un ángulo 8 de -180° desde el plano de referencia, en donde un ángulo positivo 8 se corresponde con la dirección positiva del ángulo a. Durante el movimiento del sensor en donde 8 evoluciona de -180° a -90°, se promedia la señal que corresponde con la onda reflejada. Este valor medio forma un valor de referencia. Durante la evolución adicional del ángulo 8, el valor medido de la señal recibida se compara con este valor de referencia y la dirección de movimiento del sensor se invierte tan pronto como el valor medido es menor que una fracción elegida (k1) del valor de referencia. La dirección del movimiento se invierte nuevamente tan pronto como 8 = -90° o tan pronto como el valor medido sea mayor que una fracción elegida (k2) del valor de referencia. Esto da como resultado un movimiento alternante alrededor del punto L en donde la película se libera del carrete. En una etapa posterior opcional del método de esta invención, la posición del punto L se define inequívocamente como el punto para el cual el valor promedio progresivo de la señal recibida es menor que una fracción (k3) de la señal de referencia durante un número elegido de movimientos alternantes, en los que kl <k3 <k2. En una realización preferida del dispositivo kl = 10 %, k2 = 90 %, k3 = 50 %.

En una variante del dispositivo de esta invención se determina el radio del carrete. En una primera forma de realización posible, esto se realiza mediante medición con un sensor individual. En una segunda forma de realización posible, esto tiene lugar mediante la medición con el sensor ultrasónico que detecta el punto L donde la película se libera del carrete. El radio se vuelve a medir cada vez que el sensor se sitúa con certeza en un ángulo 8 en donde la onda emitida incide sobre una película que no se ha liberado del carrete. En una tercera forma de realización posible, el radio se calcula a partir de un valor inicial que se corrige con el espesor de capa de las capas ya desenrolladas. En una cuarta forma de realización posible se combinan dos de las formas de realización anteriores.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 es una representación esquemática del carrete (1), el plano de referencia (2), el siguiente rodillo, ya sea un rodillo guía o el primer rodillo de estiramiento (3), en la situación en la que no se requiere una fuerza de desprendimiento FL.

La Figura 2 es una representación esquemática de película desprendida (4), el plano de referencia (5), el punto L donde la película se libera y los ángulos a y p con su dirección positiva.

La Figura 3 es una representación esquemática de las fuerzas FF, FL, FT y el ángulo y.

La Figura 4 es una representación esquemática del sensor (6), la onda incidente y reflejada (7) y del movimiento del sensor (8).

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un método para determinar el punto en un plano transversal aleatorio de un carrete donde la película se libera del carrete durante el desenrollado de la película de este carrete, en donde el método se caracteriza porque se emite una onda radialmente hacia el eje del carrete y es incidente sobre la película presente en el carrete o sobre la película que se ha liberado del carrete y en donde al menos una fracción de la onda reflejada se recoge cuando, y solo cuando, esta onda reflejada evoluciona radialmente alejándose del eje del carrete.

2. El método como se reivindicó en la reivindicación anterior, en donde la onda emitida y la onda reflejada son ondas ultrasónicas.

3. El método como se reivindicó en la reivindicación anterior, en donde la onda emitida se mueve desde una zona donde la onda emitida incide radialmente sobre la película presente en el carrete a una zona en la que la onda emitida incide sobre la película que se ha liberado del carrete y en la que el punto en donde la película se libera del carrete se determina sobre la base de la intensidad de la onda reflejada recogida.

4. El método como se reivindicó en la reivindicación 2, en donde la onda emitida se mueve recíprocamente desde una zona donde la onda emitida incide radialmente sobre la película presente en el carrete hasta una zona en la que la onda emitida incide sobre la película que se ha liberado del carrete y viceversa, en donde la intensidad de la onda reflejada recogida es más de la mitad o más del doble en el momento en que la onda incidente alcanza el punto donde la película se libera del carrete.

5. El método como se reivindicó en la reivindicación 3 o 4, en donde la intensidad de la onda reflejada recogida en un momento en donde la onda incidente incide ciertamente sobre la película presente en el carrete se utiliza como medida de la trayectoria recorrida por la onda emitida y reflejada, y en donde esta intensidad se convierte mediante calibración en un valor numérico para este camino recorrido.

6. El método como se reivindicó en una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde la frecuencia de la onda emitida se encuentra entre 100 y 500 kHz.

7. Un dispositivo para determinar el punto en un plano transversal aleatorio de un carrete donde la película se libera del carrete durante el desenrollado de la película de este carrete, caracterizado porque el dispositivo comprende un transmisor y un receptor de una onda ultrasónica que están montados sobre un soporte móvil y en donde la combinación de montaje y movimiento es tal que la onda ultrasónica emitida se dirige radialmente hacia el carrete y que el receptor solo recibe una onda que evoluciona radialmente alejándose del carrete.

8. El dispositivo como se reivindicó en la reivindicación anterior, en donde el transmisor y el receptor de la onda ultrasónica forman físicamente un sensor que está montado sobre un soporte que se mueve a una distancia sustancialmente constante desde el eje del carrete.

9. El dispositivo como se reivindicó en la reivindicación anterior, en donde la frecuencia y/o la intensidad de la onda emitida varía con el tiempo.

10. El dispositivo como se reivindicó en la reivindicación 7 u 8, en donde el movimiento del soporte se acciona con un motor de pasos.

11. El dispositivo como se reivindicó en la reivindicación 7, en donde el soporte se mueve desde una zona en la que la onda ultrasónica emitida incide sobre la película presente en el carrete a una zona en la que la onda ultrasónica emitida incide sobre la película que se ha liberado del carrete.

12. El dispositivo como se reivindicó en la reivindicación 8, en donde el soporte realiza un movimiento alternante desde una zona en la que la onda ultrasónica emitida incide sobre la película presente en el carrete hasta una zona en la que la onda ultrasónica emitida incide sobre la película que se ha liberado del carrete y viceversa.

13. El dispositivo como se reivindicó en la reivindicación 8, en donde el sensor se utiliza también simultáneamente para determinar la distancia entre el sensor y la envoltura del carrete haciendo uso del principio de que la intensidad de la onda reflejada recogida se correlaciona con esta distancia siempre que la onda emitida incida sobre una película que no se ha liberado del carrete.

14. El método como se reivindicó en una o más de las reivindicaciones 1-6, en donde se determinan la fuerza de tracción en la película y la fuerza de desprendimiento de la película del carrete, caracterizado porque se basa en un equilibrio vectorial de fuerzas en un punto donde la película se libera del carrete y en donde este equilibrio de fuerzas está determinado totalmente por el radio momentáneo del carrete, por el torque de resistencia a la rotación del carrete y por el lugar donde la película se libera del carrete.

15. El método como se reivindicó en una o más de las reivindicaciones 1 a 6, en donde se determina la fuerza de desprendimiento de la película del carrete, caracterizado porque se basa en un equilibrio vectorial de fuerzas en un punto en donde la película se libera del carrete y en donde este equilibrio de fuerzas está determinado totalmente por el lugar donde la película se libera del carrete y la fuerza de tracción en la película liberada.