BRPI0510807B1 - Método e dispositivo para manufatura de um recipiente plástico - Google Patents

Abstract

método de soldagem de recipiente. a invenção se refere a um método para manufatura de um recipiente que é produzido de material plástico, e compreende o prendimento de uma borda de uma parte flexível e plana (5) que forma uma superfície curvada na face interna de um corpo vazado (1). o método da invenção consiste em trazer a borda da parte (5) em contato com a face interna do como vazado, aplicando-se uma força de impulso ou de tensão na parte em uma tal modo que forças radiais são induzidas na parte, trazendo, desse modo, a borda da parte (5) junto com a face interna do corpo vazado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “MÉTODO E DISPOSITIVO PARA MANUFATURA DE UM RECIPIENTE PLÁSTICO” Campo da Invenção A presente invenção se relaciona com um método para fabricação de recipientes que torna possível soldar uma peça plástica semi-rígida, que possui uma forma ligeiramente côncava, a uma extremidade de um corpo plástico oco. A presente invenção destina-se em particular, mas não de forma exclusiva ao campo de acondicionamento para bebidas não gasosas de grau alimentício, como por exemplo, sucos de fruto, bebidas vitamínicas, leite, chá congelado, etc.

Outro campo de aplicação da presente invenção é o de tubos plásticos flexíveis para acondicionamento de produtos viscosos como, por exemplo, pastas de dente, cremes de tratamento, pomadas farmacêuticas, produtos alimentícios (maionese, ketchup, mostarda), etc.

Uma terceira área de aplicação da presente invenção é a de cartuchos para produtos técnicos, por exemplo, silicone ou mástique. Técnica Anterior A produção de recipientes dotados de uma peça semi-rígida vedada junto a um corpo plástico oco, príncipalmente de forma cilíndrica, é uma tecnologia usada com frequência usada para a fabricação de acondicionamentos.

Um exemplo dessa aplicação é na fabricação de um tubo flexível em que o produto é extraído pela pressão dos dedos nas paredes do tubo. Esse tipo de recipiente é produzido pela vedação de uma cabeça semi-rígida em uma das extremidades de um corpo cilíndrico oco, normalmente conhecido como “saia”. Nesse campo de tubos flexíveis, essas saias são produzidas a partir de chapas, com uma ou várias camadas, que são laminadas e soldadas na direção longitudinal, e também a partir de saias obtidas por extrusão (ou co-extrusão, no caso do tubo com várias camadas) de corpos ocos. A cabeça do tubo é produzida separadamente através de moldagem por injeção. A cabeça do tubo é vedada com a ajuda de um mandril, o que permite reter a saia e a cabeça no lugar correto. Há uma publicação rica relacionada à produção de tubos flexíveis: a patente de Delavy & Keller (DE 4216889) fornece uma boa visão geral da técnica anterior.

Outra área de aplicação dessa tecnologia é na produção de bolsas flexíveis retas com uma peça semi-rígida em uma de suas extremidades. Um exemplo de tal acondicionamento é apresentado na patente de Spiess & Sohn (AU 293944), em que uma cabeça semi-rígida é soldada em uma chapa flexível no formato de um tubo cilíndrico de modo a produzir uma bolsa flexível reta. Michalsky (EP 1362797) também revela um acondicionamento relativamente similar, onde o corpo do recipiente pode possuir peças semi-rígidas unidas as suas duas extremidades.

Do ponto de vista técnico, para produzir tais artigos, é necessário vedar uma peça semi-rígida em uma extremidade de um corpo cilíndrico. Para produzir uma solda de qualidade entre o tubo e a peça unida, a área a ser soldada deve ser sujeita às seguintes condições: a área deve ser exposta à temperatura de soldagem do plástico ao mesmo tempo em que uma certa pressão é exercida na área durante um determinado período de tempo. Há diferentes maneiras de se proporcionar o calor para soldagem das peças: aquecimento a ar quente, aquecimento por indução, aquecimento por IR (infravermelho) e aquecimento por fricção ou ultra-som. Em todos esses métodos, uma força tem de ser exercida com distribuição uniforme sobre a periferia do tubo, na altura da peça a ser vedada. Os meios mecânicos para exercer tal força ou pressão sobre a periferia do tubo são complexos, impedem ou interrompem a transferência de calor e deixam traços de linhas divisórias no produto. Isso normalmente é realizado com o auxílio de um mandril interno que exerce a força radial necessária para vedação. O uso desse tipo de mandril e da solda ou dos métodos de fabricação é bem conhecido no campo de produção de tubos flexíveis (figura 1; peça 2). De forma bastante similar, também é possível soldar uma peça para formar a base de um tubo (figura 2; peça 15). Entretanto, seria muito menos óbvio vedar uma extremidade junto a um tubo cuja outra extremidade é parcial ou totalmente fechada, uma vez que não é mais possível usar o mandril interno. Tais exemplos são apresentados na figura 1 (vedação de uma base 15 no tubo com uma cabeça 2), na figura 2 (vedação de uma cabeça 2 no tubo possuindo uma base 15) ou na figura 3 (vedação de uma peça intermediária 16 e uma base 15 no tubo com uma cabeça 2).

Sumário da invenção Um objetivo da presente invenção é o de propor um método para produção de recipientes flexíveis que tome possível vedar uma peça plástica que possui uma forma ligeiramente côncava em uma extremidade de um corpo plástico oco sem o uso de um mandril dentro do corpo oco. O método de acordo com a invenção propõe uma maneira muito simples de se gerar a pressão necessária para soldagem, sem o uso de um mandril interno.

Desse modo, a presente invenção toma possível fabricar artigos, como por exemplo, nas figuras 1, 2 e 3, resolvendo assim o problema mencionado acima.

Visando simplificação, mas não extensivamente, a descrição e os exemplos apresentados a seguir serão restritos ao caso de soldagem de cabeças e bases em um tubo feito de material laminado contendo uma chapa fina de alumínio. Essa chapa fina de alumínio dentro da estrutura das camadas do material composto confere excelentes propriedades de proteção no acondicionamento e, ao mesmo tempo, permite o uso da tecnologia de aquecimento HF, que é muito eficaz e refinada. Esse tubo é produzido a partir de uma chapa ou tira plana com várias camadas que contém pelo menos uma camada de alumínio e inclui uma solda de bordas sobrepostas longitudinal. O aquecimento por indução também é usado para soldar a cabeça ou a base. A ausência de meios mecânicos para produzir a força de suporte e a pressão de soldagem faz com que a aplicação da tecnologia de soldagem por indução seja particularmente adequada, já que o indutor HF pode ser colocado de forma bastante próxima à área a ser soldada, eliminando o problema de proteção da peça mecânica. O método de acordo com a invenção se baseia no fato de que a pressão necessária para soldar a cabeça ou a base semi-rígida na saia é obtida pela deformação temporária ou permanente da peça semi-rígida. Ao deformar essa peça de forma controlada, é possível aumentar seu diâmetro e, dessa forma, a peça se apóia na saia e em uma ferramenta de soldagem colocada do lado de fora da saia. Assim, é possível produzir pressão uniforme sobre toda a área a ser vedada.

Descrição das figuras A figura 1 apresenta um recipiente que compreende uma saia 1, uma cabeça convexa 2 e uma base côncava 15. A Figura 2 apresenta um recipiente que compreende uma saia 1, uma cabeça côncava 2 e uma base convexa 15. A Figura 3 apresenta um recipiente que compreende uma saia 1, uma cabeça convexa 2, uma peça intermediária 15 e uma base côncava 14.

As Figuras 4a e 4b apresentam o dispositivo de acordo com a invenção no caso de soldagem de uma cabeça 2 em uma saia 1. A saia 1 e a cabeça 2 são posicionadas com o auxílio de uma ferramenta de soldagem 10, que compreende uma bobina de soldagem 11. A extremidade da saia 2 e da cabeça 6 se apóia em uma área de suporte da ferramenta 6 que é perpendicular à direção Z. A cabeça é sujeita a uma força de tensão na direção Z com o auxílio de uma biela 8 que inclui uma rosca interna 9 atarraxada na rosca 7 do gargalo da cabeça 3. A Figura 4a apresenta a cabeça 2 no estado inicial. Na figura 4b, a cabeça 2 é deformada através do efeito da força de tensão transmitida pela biela 8. A deformação da cabeça 2 gera uma força radial que direciona a periferia da cabeça 5 em direção à face interna da saia 1.

As Figuras 5a e 5b apresentam o dispositivo de acordo com a invenção no caso de soldagem de uma cabeça 2 dentro de uma saia 1. A saia 1 é posicionada com o auxílio de uma ferramenta de soldagem 10 localizada em sua periferia externa e que compreende uma bobina de soldagem HF 11. A cabeça 6 e apóia, em sua parte côncava 4, em uma peça de suporte anular 14. A cabeça é sujeita a uma força de tensão na direção Z com o auxílio de uma biela 8 que inclui uma rosca interna 9 atarraxada na rosca 7 do gargalo da cabeça 3. A Figura 5a apresenta a cabeça 2 no estado inicial. Na Figura 5b, a cabeça 2 é deformada através do efeito da força de tensão transmitida pela biela 8. A deformação da cabeça 2 gera uma força radial que direciona a periferia da cabeça 5 para a face interna da saia 1. A Figura 6 apresenta o dispositivo de acordo com a invenção no caso de soldagem de uma cabeça 2 junto a uma saia 1 enquanto a outra extremidade do corpo oco está fechada somente parcialmente. A saia 1 e a cabeça 2 são posicionadas com o auxílio de uma ferramenta de soldagem 10 que compreende uma bobina de soldagem HF 11. A extremidade da saia 2 e da cabeça 6 se apóia em uma área de suporte da ferramenta 6 que é perpendicular à direção Z. A cabeça é sujeita a um impulso em sua parte central 16 na direção Z com o auxílio de uma haste atuadora 15.

Descrição detalhada O princípio do método de acordo com a invenção é explicado de forma clara por meio de uma definição das várias etapas no método, apresentadas nas figuras 4a e 4b: 1) A saia do tubo 1 e a cabeça têm de ser posicionados com precisão dentro de uma ferramenta de soldagem 10, conforme apresentado na figura 4a. Essa ferramenta de soldagem 10 tem de cobrir a área a ser vedada e também guiar a saia 2. Essa ferramenta inclui uma área perpendicular 12 que permite que a saia 1 e a cabeça 2 repousem nela na direção Z. 2) Uma biela 8 é ligada ao gargalo da cabeça 3. As duas peças podem ser retidas de diversas maneiras, por exemplo, pelo atarraxamento de uma rosca interna 9 na rosca do gargalo 7. 3) Uma força de tensão é exercida pela biela 8 sobre a cabeça 2 na direção Z. Uma vez que a cabeça é mantida no lugar correto pela ferramenta de soldagem 10 na área de suporte 12, o resultado é que a cabeça 2 será deformada, conforme apresentado na figura 4b, graças a seu formato ligeiramente côncavo, se esta for feita de material semi-rígido. A deformação da cabeça 2 gera um ligeiro deslizamento da extremidade da cabeça 6 sobre o suporte 12 em direção ao lado externo e, por conseqüência, gera um aumento no diâmetro da cabeça. Assim, a área a ser soldada da cabeça 5 se apóia com mais força e também de maneira uniforme na parede do tubo 2 e na área de suporte radial da ferramenta 13. Assim, é possível aplicar pressão às duas peças a serem vedadas. 4) A soldagem é realizada por meio do aquecimento local da saia com o auxílio da bobina de indução 11. 5) Após a soldagem, a biela 8 é separada da cabeça 2. Ao eliminar a força de tensão, a cabeça retoma sua geometria inicial em virtude das propriedades elásticas do plástico. Assim, é fácil expelir o artigo obtido (a saia com a peça soldada) da ferramenta de soldagem 10.

Essas várias operações são efetuadas com o auxílio de peças mecânicas e / ou com o auxílio de um aumento ou redução na pressão dentro ou fora do recipiente.

Um aspecto particularmente vantajoso da presente invenção é que esse método não está restrito à vedação de uma cabeça de tubo que possui uma abertura no seu centro dela, podendo também ser aplicado a uma peça fechada, tal como uma base de tubo.

Outro aspecto particularmente vantajoso da presente invenção é que esse método não está restrito à vedação de peças nas extremidades de uma saia, podendo também ser aplicado em qualquer local ao longo da saia (mesmo na figura 3). A título de exemplo, sem ser extensivo, o uso de peças intermediárias toma possível compartimentar ou fortalecer o recipiente. As Figuras 5a e 5b mostram o caso da soldagem de uma cabeça 2 em um local da saia 1 que não é uma extremidade. Nesse caso, a ferramenta de soldagem 10 é um cilindro que circunda a saia. A cabeça 2 é mantida na posição correta com o auxílio de um suporte 14 posicionado na parte côncava da cabeça 4 (figura 5 a). Enquanto a força de tensão é exercida pela biela 8, a cabeça 2 é deformada, conforme apresentado na figura 5b, e sua extremidade 6 é deslocada em direção ao exterior devido à ligeira rotação da cabeça sobre o suporte 14. Dessa forma, a área da cabeça 5 a ser soldada exerce uma pressão radial sobre a saia e sobre a área de suporte da ferramenta de soldagem 13. A soldagem por meio de aquecimento HF local da saia é idêntica à descrita acima.

De acordo com outro método de produção da presente invenção, no caso de corpos ocos fechados somente parcialmente em uma extremidade, também é possível soldar peças ligeiramente côncavas na outra extremidade do corpo oco pela aplicação de uma força de impulsão à parte central da face interna da dita peça (ver figura 6). Nesse caso, a aplicação de uma força de impulsão a sua face interna toma possível deformar a peça de modo a aumentar seu diâmetro visível, criando assim a pressão necessária para soldar a dita peça no corpo oco.

Outro aspecto particularmente vantajoso da presente invenção é que esse método não está restrito a recipientes cilíndricos, mas toma possível soldar peças plásticas em corpos ocos flexíveis que possuem seções transversais de diversas formas convexas. A título de exemplo, mas sem ser extensivo, podem-se mencionar recipientes que possuem uma seção transversal na forma oval ou na de um polígono (quadrado, pentágono, hexágono, etc.) com ângulos arredondados.

Deve-se notar que a deformação da cabeça 2 pode ser permanente, e, portanto, é possível obter uma cabeça com uma forma final que seja diferente de sua forma inicial. Isso é possível no caso de uma peça altamente côncava capaz de “retomar” ao redor dessa área côncava 4. O resultado disso é que a altura do gargalo 3 em relação à extremidade 6 é diferente no estado inicial e no estado final.

De acordo com outro método de produção da presente invenção, é possível soldar peças cupuliformes (côncavas ou convexas) na face interna da extremidade livre de um corpo plástico oco. Nesse caso, a aplicação de uma força de tensão a sua parte central toma possível deformar a peça a fim de reduzir seu diâmetro aparente e, portanto, posicioná-la dentro de um corpo oco que possui um diâmetro igual ao diâmetro externo da peça em seu estado inicial. Uma vez posicionada, a força de tensão é eliminada, o que permite à peça retomar a sua forma inicial, pressionando assim a periferia da peça contra a parede interna do corpo oco. Por ajustar o diâmetro externo da peça e o diâmetro interno do corpo oco, é possível controlar a força de pressão exercida sobre a área de soldagem entre os dois artigos. Em seguida, realiza-se a soldagem com o auxílio de aquecimento HF, conforme descrito acima.

De acordo com a presente invenção, é possível obter recipientes que possuam a característica especial de uma cabeça e base que incluem soldas radiais com o corpo cilíndrico formando o recipiente. Essas soldas são distinguidas pelo fato de que elas estão localizadas totalmente dentro do corpo cilíndrico. Além do mais, esses recipientes possuem uma cabeça e uma base que não incluem nenhuma área de contato com o corpo cilíndrico localizado fora do corpo cilíndrico. As Figuras 1 e 2 apresentam recipientes desse tipo, de acordo com a invenção.

Claims (13)

1- Método para manufatura de um recipiente plástico, compreendendo prendimento de borda de uma peça flexível plana (2) sobre a face interna de um corpo vazado (1), referida peça (2) tendo uma face côncava e uma face convexa, caracterizado pelo fato de que as seguintes etapas são realizadas; - a borda da peça (2) é colocada em contato com a face interna do corpo vazado (1); - uma força de impulso ou de tensão é aplicada à parte central (3) da peça (2) em uma direção (z) perpendicular a sua superfície de modo a induzir na peça (2) forças radiais resultando em uma ligação junta da borda da peça (2) contra a face interna do corpo vazado (1).

2. - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referidas forças radiais são permanentemente induzidas.

3. - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referidas forças radiais são temporariamente induzidas no tempo do prendimento da peça (2) na referida face interna.

4. - Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que referida força de impulso ou de tensão é aplicada à face côncava de referida peça (2).

5. - Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que referida força de impulso ou de tensão é aplicada à face convexa de referida peça (2).

6. - Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que referida força de tensão é aplicada à parte central (3) de referida peça (3), enquanto referida peça (2) é mantida em posição com o auxílio de uma peça de apoio (13) que assenta somente na área levemente côncava de referida peça (2), ou no lado externo de referida área.

7. - Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, ou 5, caracterizado pelo fato de que referida força de impulso é aplicada à parte central (3) de referida peça (2), enquanto mantém a última em posição com o auxílio de uma peça de apoio (13).

8. - Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que: - quando referida peça (2) está posicionada no referido corpo vazado (1), e quando a soldagem ocorre, referida peça (2) é mantida somente em sua face externa.; - quando referida peça (2) está posicionada no referido corpo vazado (1), uma força radial é aplicada que deforma referida peça (2) e direciona a periferia de referida peça (2) em direção ao lado interno de modo que seja possível inseri-la no referido corpo vazado (1); - no momento da operação de soldagem, a força radial é removida, que capacita referida peça (2) a retomar para sua forma inicial e, na periferia de referida peça (2), exercer uma pressão na face interna de referido corpo vazado (1).

9. - Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que referida força de impulso ou de tensão é aplicada a partir do lado interno do referido corpo vazado (1).

10. - Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa na qual a face côncava de referida peça (2) é deformada de modo a tomá-la convexa, e vice-versa.

11. - Dispositivo para manufatura de um recipiente plástico, para a realização do método definido na reivindicação 1, consistindo de um corpo vazado (1) e pelo menos uma peça plana flexível (2) que forma uma superfície curvada, a borda da qual é presa na face interna de referido corpo vazado (1), caracterizado pelo fato de que compreende meios (8) para aplicação de uma força de impulso ou de tensão na parte central (3) de referida peça (2) em uma direção perpendicular a sua superfície de modo a induzir forças radiais direcionadas em direção à borda da peça (2).

12. - Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que referidos meios (8) para aplicação de uma força de impulso ou de tensão são adaptados de modo a gerarem uma força de tensão na parte central (3) da face externa de referida peça (2).

13. - Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende meios para comprimir radialmente referida peça (2), e em que referidos meios para aplicação de uma força de impulso ou de tensão consistem da força de retomo induzida pelo retomo da peça (2) para sua forma inicial.