PT1574319E - Processo de enrolamento de uma tira compósita e seu dispositivo de realização - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

EPÍGRAFE: "PROCESSO DE ENROLAMENTO DE UMA TIRA COMPÓSITA E SEU DISPOSITIVO DE REALIZAÇÃO" A invenção diz respeito a um processo de enrolamento em torno de um corpo de uma tira compósita à base de vidro e de matéria plástica por meio de um sistema de libertação e de depósito que comporta pelo menos um rodízio giratório, o processo consistindo no facto de o sistema de libertação e de depósito da tira efectuar movimentos de translação e/ou de rotação.

Um tal processo permite fabricar nomeadamente corpos ocos compósitos tais como tubos ou reservatórios destinados a veicular ou, respectivamente, conter fluidos sob pressão, o material compósito permitindo tornar estes dispositivos leves tudo garantindo no decurso do tempo, uma resistência à explosão segundo as normas em vigor. 0 pedido de patente W0 00/24566 descreve por exemplo um processo para fabricar tais dispositivos, em particular um corpo de revolução oco cuja parede é à base de uma matéria orgânica termoplástica A na qual são mergulhados sendo 1 enrolados helicoidalmente em redor do eixo do corpo, fios de vidro contínuos. De acordo com este processo, realiza-se, em linha, as etapas seguintes : a/ enrola-se, de maneira helicoidal uma tira no estado quente em redor de um tubo em rotação em que pelo menos a face externa da parede é à base da matéria termoplástica A, a tira sendo constituída da mesma maneira termoplástica A e de filamentos de vidro contínuos mergulhados nesta matéria; b/ aquece-se a uma temperatura superior à temperatura de fusão da matéria A, uma parte da superfície periférica exterior do tubo revestido da tira, numa zona situada ímediatamente a jusante da zona de contacto entre a tira e o tubo; c/ aplica-se uma pressão local sobre a parte da superfície periférica exterior do tubo revestido da tira, numa zona situada imediatamente a jusante da zona de aquecimento da etapa b/. 0 enrolamento da tira é realizado por meio de um sistema ou de uma cabeça de libertação e de depósito móvel em translação e em rotação em relação à superfície de depósito do corpo oco, o 2 ângulo de inclinação dado à cabeça sendo adaptado ao ângulo desejado do enrolamento helicoidal da tira. A cabeça de libertação e de depósito comporta rodízios giratórios de forma hiperbolóide, paralelos entre eles e cujo eixo longitudinal é sensivelmente perpendicular à direcção de desfilamento e de aprovisionamento da tira que é ela mesma paralela ao eixo de rotação da cabeça. A tira passa em sanduíche entre os dois rodízios. Eles formam uma barragem que calibra a tira em espessura. Os rodízios são aquecidos para manter à temperatura adequada (20 a 50° C por cima da temperatura de fusão da matéria termoplástica) a matéria termoplástica da tira.

Por outro lado, estes rodízios rodam em contínuo devido ao arrastamento da tira. Acontece que durante o processo, fibrilas de matéria compósita ultrapassando a tira se colam aos rodízios e se aglutinam. Evidentemente, para o bom arrastamento da tira e para conservar o seu aspecto, é necessário levantar os restos de matéria compósita depositada sobre os rodízios, o que é realizado manualmente raspando a sua superfície durante o processo de enrolamento.

Esta intervenção que se verifica imperativa no processo, impõe 3 entretanto a presença de um operador. Além disso, o gesto puramente manual efectuado pelo operador sobre estes sistemas de rodízios aquecedores não é seguro. Poder-se-ia imaginar um dispositivo mecânico automatizado efectuando esta intervenção numa frequência previamente definida. Mas um tal dispositivo seria complicado, atravancamentos e o seu funcionamento não seriam totalmente eficazes. A invenção tem pois por objectivo evitar os inconvenientes pré citados durante a realização de um tal processo.

De acordo com a invenção, o processo é caracterizado por o rodízio giratório ser colocado em paragem de rotação quando o sistema de libertação e de depósito efectua em contínuo um movimento de translação, enquanto ele é libertado em rotação durante a mudança de direcção e/ou a rotação do sistema de libertação e de depósito. A rotação do rodízio é necessária para conservar a forma e a integridade da tira durante a rotação do sistema de libertação e de depósito ; senão, a tira concentra-se contra a extremidade lateral do rodízio onde que se aplica a tensão de bobinagem mais elevada. Se se formou um princípio do enrolamento de fibrilas durante a rotação do rodízio, este enrolamento quebra-se por abrasão durante o bloqueio do 4 rodízio e é arrastado pela tira ; a quantidade de matéria assim arrastada sendo muito fraca, ela é imperceptível sobre o corpo oco realizado.

Segundo uma primeira variante, o rodízio é parado segundo uma travagem por fricção.

Segundo uma segunda variante, o rodízio é parado segundo uma paragem por cooperação mútua de um elemento macho e de um elemento fêmea, um dos elementos fazendo parte do rodízio giratório.

Nas duas variantes, o rodízio pode ser parado por paragem imediata.

Segundo uma característica, a paragem do rodízio é guiada pelos meios pneumáticos que são controlados por meios de comando numérico.

Segundo uma outra característica, a tira é mantida na sua saída do sistema de libertação a uma temperatura pelo menos igual àquela de fusão da matéria plástica da tira.

De preferência, a tira compósita comporta uma pluralidade de fios de vidro e de matéria termoplástica intimamente co- 5 misturados . A invenção é igualmente relativa ao dispositivo de realização do processo. O dispositivo compreende nomeadamente um sistema de libertação e de depósito comportando pelo menos um rodízio giratório, meios de paragem aptos a parar o rodízio giratório.

Segundo uma primeira variante, os meios de paragem consistem em elementos de cooperação mútua com o rodízio do tipo macho-fêmea, o rodízio comportando um dos elementos macho ou fêmea.

De acordo com uma segunda variante, os meios de paragem consistem em meios de fricção que cooperam com o rodízio.

Os meios de fricção consistem vantajosamente em pelo menos um elemento que apresenta uma superfície destinada a vir em apoio contra uma superfície do rodízio giratório.

Segundo uma característica, o rodízio comporta jogos de extremidade lateral espaçados da largura da tira. De preferência, o dispositivo comporta um outro rodízio sensivelmente sobreposto ao primeiro rodízio mas bloqueado em rotação, e provido igualmente de dois jogos laterais, a tira 6 sendo destinada a ser esticada entre os dois rodízios que constituem assim um sistema de conformação da tira nas dimensões desejadas (largura e espessura).

De preferência, os meios de paragem cooperam com pelo menos um dos jogos.

Segundo uma outra característica, o rodízio giratório é aquecido.

Por fim, os meios de paragem são vantajosamente activados pelos meios pneumáticos que são guiados por meios de comando numérico.

Outras vantagens e características da invenção vão agora ser descritas em detalhe face aos desenhos anexos sobre os quais : - a figura 1 ilustra uma representação esquemática geral de um dispositivo utilizado para o enrolamento de uma tira compósita em redor de um corpo oco ; a figura 2 ilustra uma vista detalhada da figura 1 quanto ao enrolamento da tira ; as figuras 3 e 4 são vistas de perfil do sistema de 7 libertação da tira para o enrolamento segundo respectivamente uma posição de rotação e uma posição de paragem do rodízio giratório do sistema ; as figuras 5 a 7 são variantes de realização dos meios de paragem do rodízio giratório do sistema de libertação da tira. Ά figura 1 é uma representação esquemática geral do dispositivo 1 utilizado para o enrolamento de uma tira compósita 2 em redor de um corpo oco 3, por exemplo um tubo extrudido em matéria plástica. O dispositivo 1 comporta uma construção 10 alojando um motor e o sistema de sincronização dos diferentes movimentos a guiar, não representados.

Desta construção sai um lixo 11 apto a ser colocado em rotação e cuja secção é expansível por enchimento de maneira que o tubo 3 seja ajustado sobre ele de uma forma apertada. Desta construção 10 sai igualmente uma árvore 12 cuja rotação assegura o deslocamento de um conjunto carro 13 em translação paralelamente ao eixo 11.

Este conjunto carro 13 suporta um sistema ou cabeça 14 de libertação e de colocação da tira 2. O conjunto carro pode igualmente suportar um rodízio prensador 14, e um elemento aquecedor 15 (figura 2) . R regulação em altura do rodízio prensador e a pressão de contacto representada pela flecha P são assegurados por um macaco pneumático não representado. 0 elemento aquecedor tal como um aquecimento radiante do gás é disposto em frente do tubo, a uma distância de alguns centímetros. O accíonamento do rodízio prensador 14 e do elemento aquecedor 15 é efectuado de seguida após a colocação da tira, ou ainda uma vez o enrolamento concluído, de maneira a aquecer localmente a superfície periférica exterior do tubo e aplicar sobre esta superfície exterior uma pressão para solidificar plenamente a tira 2 com o tubo 3. A tira compósita 2 é constituída de fios de vidro e de matéria termoplástica. Trata-se por exemplo de fios co-misturados de vidro e de polipropileno comercializados sob a denominação comercial Twintex® pela sociedade Saint-Gobain Vetrotex. Uma tal tira é por exemplo fabricada a partir de bobinas de fios do tipo Twintex® segundo o processo explicado no pedido de patente WO 00/24566 ou no pedido EP 1 093 900 cujas partes 9 explicativas sobre este assunto são incorporadas aqui em referência.

Também, a tira é seja fabricada a montante do dispositivo de enrolamento e em continuo para ser encaminhada directamente ao sistema de libertação e de depósito 20 tal como esquematicamente ilustrado sobre a figura 1 e descrito no pedido WO 00/24566, seja desenvolvida a partir de um suporte comportando uma bobina de tira tal como obtida segundo o pedido EP 1 093 900, depois introduzida no sistema de libertação e de depósito 20.

Segundo a figura 1, os fios co-misturados contínuos 20 de vidro e de matéria termoplástica saídos de bobinas desenvolvidas ilustradas esquematicamente pelo bloco 21 são primeiramente ligados sob a forma de uma camada de fios paralelos entre eles. Esta camada passa através de um dispositivo de tensão 16 que a coloca sob tensão, depois no interior de um recinto aquecedor e através de um sistema de barragem tal como o bloco esquemático 17 para melhorar a impregnação da matéria termoplástica nos filamentos de vidro. 0 recinto aquecedor é por exemplo constituído de um ou de dois fornos do tipo lâmpadas de infravermelhos. Na saída deste bloco 17, a camada foi transformada em tira que desfila então através da cabeça de libertação e de depósito. 10

De notar que quando a tira é fabricada em continuo no processo de desenvolvimento, ela passa através de um ou de vários fornos do recinto aquecedor ; estes fornos são vantajosamente configurados para girar segundo um ângulo de rotação similar ao ângulo de inclinação da cabeça de libertação e de depósito 4 em relação ao eixo de desfilamento da tira até à cabeça. Esta rotação dos fornos permite seguir a inclinação da tira de maneira a não criar tensão sobre os bordos exteriores da tira durante a rotação da cabeça, e para obter um aquecimento uniforme da tira. A cabeça de libertação e de depósito 4 da tira 2 ilustrada sobre as figuras 3 e 4 comporta dois rodízios a montante 40 e a jusante 41 sensivelmente sobrepostos, o rodizio a jusante sendo aquele sobre o qual repousa a tira e o mais próximo do tubo. Eles são aquecedores. O rodizio a montante é parado em rotação enquanto o rodízio a jusante está apto a girar.

Estes rodízios são suportados nas suas extremidades pelas placas suporte 42 solidárias do corpo da cabeça de libertação. O rodízio a jusante está apto a girar pela tracção e o arrastamento da tira que passa, em sanduíche, entre os dois rodízios.

Eles são aquecidos com a ajuda de uma resistência aquecedora 11 não ilustrada,

instalada no corpo oco dos rodízios. A temperatura de aquecimento e de regulação permite manter a tira à sua saída da cabeça de libertação a uma temperatura superior a aproximadamente 20 a 50° C acima da temperatura de fusão da matéria termoplástica constituindo o Twintex®.

Os rodízios 40 e 41 são vantajosamente cilíndricos e compreendem de preferência faces de extremidade lateral 43 que são visíveis sobre a figura 5. Estas faces são espaçadas de uma distância correspondente à largura da tira. Assim a tira é mantida nas suas dimensões quanto tende nomeadamente a escorregar para um bordo do rodízio, portanto contra uma face, durante uma rotação da cabeça.

As faces 43 são pois paralelas às placas suporte 42, mas sem lhe ser colocadas deixando pois uma ligeira folga 44 para assegurar a rotação pelo menos do rodízio 41. O enrolamento da tira em redor do tubo é obtido pela inclinação adequada da cabeça e pelo deslocamento segundo uma pluralidade de idas-voltas desta paralelamente ao eixo longitudinal do tubo. No princípio da marcha, quer dizer na extremidade do tubo, quando convém mudar de direcção, é igualmente necessário efectuar uma rotação ou girar a cabeça 20 segundo o bom ângulo para assegurar o desenvolvimento 12 helicoidal esperado.

De acordo com a invenção, é no momento da mudança de movimento (sentido de translação e/ou de rotação) da cabeça de libertação e de depósito que o rodízio a jusante 41 é libertado para girar. Meios adaptados de paragem 5 são previstos para cooperar com o rodízio. Eles são activados para bloquear em rotação o rodízio ou desactivados para deixar livremente o rodízio girar, por meios pneumáticos conduzidos por comando numérico. Desde que a mudança de movimento é efectuada, quer dizer que a cabeça é de novo segundo o bom sentido de translação desejado e segundo o bom ângulo de inclinação pretendido, o bloqueio da rotação do rodízio é efectuado activando os meios de paragem.

Sobre as figuras 3 e 4 são ilustrados um exemplo de meios de paragem 5 que são igualmente visíveis esquematicamente sobre a figura 5. Trata-se de meios mecânicos de cooperação mútua com o rodízio, do tipo elemento macho-fêmea, que param instantaneamente o rodízio.

Concebe-se assim pelo menos um travão 50 accionável segundo o sentido das flechas das figuras 3 e 4 que comporta uma saliência 50a que coopera com um entalhe 41 previsto sobre a zona de face 43 do rodízio. Se o rodízio não comportaria a 13 face, este entalhe seria previsto sobre a superfície do corpo longitudinal do rodízio.

Em variante, a saliência do travão 50 poderia atravessar uma placa de suporte 42 da cabeça e ser accionado para cooperar com um entalhe situado sobre a superfície de uma face 42 do rodízio, em frente da placa de suporte.

Pode-se evidentemente conceber que o elemento fêmea pertencente ao travão 50 enquanto o rodízio seja provido numa das suas partes do elemento macho.

Num outro modo de realização, os meios de paragem 50 são por exemplo meios de fricção que travam e param o rodízio. Conforme a pressão exercida por estes meios de fricção, a paragem pode ser imediata.

Sobre a figura 6 é ilustrado pelo menos um calço 51 que é apto a vir em apoio contra a superfície do rodízio 41, aqui maís particularmente contra a zona de uma das faces 43, para parar a rotação.

Na variante da figura 7, os meios de fricção consistem num dedo 52 munido de um plano 52a, o dedo sendo destinado a ser introduzido na garganta formada pela folga 44 sobre uma placa 14 de suporte 42 da cabeça e a face adjacente 43 do rodízio 41, enquanto o plano vem então embater contra a zona da face 43 para assegurar o paragem da rotação. O processo de desenvolvimento da tira vai agora ser descrito. O corpo oco é ajustado em redor do eixo 11 que é colocado em rotação. A tira compósita 2 é introduzida no sistema de libertação e de posicionamento 4, passa entre os dois rodízios 40 e 41 e é esticada até ao nível do corpo oco para lhe ser colocada em contacto. O eixo estando em rotação, a tira em contacto com o corpo oco é então arrastada por tracção.

De maneira a enrolar a tira sobre o comprimento do corpo, o sistema 4 é colocado em movimento segundo uma translação paralela ao corpo, o rodízio 41 sendo bloqueado em rotação.

Quando o sistema 4 chega a uma extremidade do corpo, guia-se para efectuar a sua translação no sentido inverso, e eventualmente faz-se rodar do ângulo desejado para envolver a tira segundo o ângulo correspondente e pretendido em relação 15 ao eixo do corpo. Nesse instante de mudança de movimentos, liberta-se os meios de paragem 5 desactivando-os para assegurar a rotação do rodízio 41.

Desde a retomada da translação no sentido desejado, e a rotação efectuada do sistema 4, o rodízio 41 é novamente bloqueado em rotação activando os meios de paragem 5.

As operações de bloqueio e de libertação do rodízio são repetidas a cada mudança de movimento do sistema 4 até ao fim do enrolamento momento do qual se corta a tira.

Uma completa solidarização da tira com o corpo oco e permitindo uma redução da taxa de vácuo é realizada pela aplicação do rodízio prensador 14 e do elemento aquecedor 15.

Após arrefecimento do corpo oco revestido da tira, este é retirado do eixo.

Lisboa, 19 de Dezembro de 2006 16

Claims (3)

1. REIVINDICAÇÕES Ia - Processo de enrolamento de uma tira compósita (2) à base de vidro e de matéria plástica em redor de um corpo (3) por meio de um sistema de libertação e de depósito (4) que comporta pelo menos um rodízio giratório (41), o processo consistindo no facto de o sistema de libertação e de depósito (4) da tira efectuar movimentos de translação e/ou de rotação, caracterizado por o rodízio giratório (41) ser parado de rotação quando o sistema de libertação e de depósito (4) efectua em contínuo um movimento de translação, enquanto é libertado em rotação durante a mudança de direcção e/ou de rotação do sistema de libertação e de depósito (4) .
2. 2 a - Processo de acordo com a reivindicação n° 1, caracterizado por o rodízio ser parado segundo uma travagem por fricção. 3a - Processo de acordo com a reivindicação n° 1 ou 2, caracterizado por o rodízio ser parado segundo uma paragem por cooperação mútua de um elemento macho e de um elemento fêmea, um dos elementos fazendo parte do rodízio giratório (41). 4a - Processo de acordo com uma das reivindicações n° 1 a 3, 1 caracterxzado por o rodízio ser parado por paragem imediata. 5a — Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterxzado por a paragem do rodízio ser guiada pelos meios pneumáticos que são controlados por meios de comando numérico. 6a - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterxzado por a tira (2) ser mantida na sua saída do sistema de libertação a uma temperatura de fusão pelo menos igual àquela da matéria plástica da tira. 7a - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterxzado por a tira compósita (2) comportar uma pluralidade de fios de vidro e de matéria termoplástica intimamente co-misturados. 8a - Dispositivo para a realização do processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterxzado por ele comportar nomeadamente um sistema de libertação e de depósito (4) comportando pelo menos um rodízio giratório (41), meios de paragem (5) aptos a parar o rodízio giratório (41). 9a - Dispositivo de acordo com a reivindicação n° 8, caracterxzado por os meios de paragem (5) consistirem em 2 elementos (50a, 41a) de cooperação mútua com o rodízio do tipo macho-fêmea, o rodízio comportando um dos elementos macho ou fêmea. 10a - Dispositivo de acordo com a reivindicação n° 8, caracterizado por os meios de paragem (5) consistirem em meios de fricção que cooperam com o rodízio. 11a - Dispositivo de acordo com a reivindicação n° 10, caracterizado por os meios de fricção consistirem em pelo menos um elemento (51, 52) que apresenta uma superfície destinada a vir apoiar-se contra uma superfície do rodízio giratório. 12a - Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado por o rodízio (41) comportar faces de extremidade (43) espaçadas da largura da tira. 13a - Dispositivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por os meios de paragem (5) cooperarem com pelo menos uma das faces (43). 14a - Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 8 a 13, caracterizado por o rodízio giratório ser aquecedor.
3. 3 15a - Disposit ivo de acordo com uma das reivindicações 8 a 14, caracterizado por ele comportar meios pneumáticos accionando os meios de paragem (5). 16a - Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 8 a 15, caracterizado por ele comportar um outro rodízio (40) bloqueado em rotação, sensivelmente sobreposto ao rodízio giratório (41), e provido de duas faces laterais, a tira sendo destinada a ser esticada entre os dois rodízios que constituem assim um sistema de conformação da tira nas dimensões desejadas. Lisboa, 19 de Dezembro de 2006 4