ES2335914T3 - Rodillo dotado de una capa de material sintetico flexible. - Google Patents

Abstract

Rodillo dotado de un perfil de diámetros ajustables, que comprende una capa central rodeada por una capa de material sintético flexible, constituida por la yuxtaposición de secciones anulares (6), rodeando cada sección a un anillo rígido principal (7) que posee un espesor inferior al de la sección, estando pegado al menos un delgado anillo rígido secundario (8) a un anillo principal.

Description

Rodillo dotado de una capa de material sintético flexible.

La invención se refiere a un rodillo dotado de una capa de material sintético flexible. Se refiere más particularmente a un rodillo de esta clase adecuado para el procesamiento de plásticos.

Cuando se procesan películas hechas de plástico, en particular películas delgadas con un espesor inferior a 50 \mum, es frecuentemente necesario aplicar una alta presión a la película a fin de mantenerla en estado plano. Convencionalmente, esta presión se aplica haciendo pasar la película entre al menos dos rodillos aplicados uno contra otro. Para mejorar el efecto de prensado es conocido el recurso de prensar el plástico entre rodillos, al menos uno de los cuales posee una superficie hecha de material sintético flexible deformable, tal como caucho, que cubre un núcleo metálico, a fin de obtener un área de contacto mayor entre los rodillos cuando éstos son presionados uno contra otro.

Sin embargo, bajo el efecto de calentamiento y desgaste, el perfil de diámetros de rodillos que poseen una superficie sintética se deteriora rápidamente, lo que implica sustituirlos o mecanizarlos nuevamente. Se entiende que el término de perfil de diámetros significa la sucesión de diámetros externos del rodillo al moverse a lo largo de su eje.

En el documento EP 0 763 667 se propone cubrir la capa hecha de material sintético con una delgada capa metálica que es también deformable. La adherencia entre las diversas capas es asegurada por la diferencia en el coeficiente de dilatación térmica entre el material sintético y los materiales metálicos. Sin embargo, se ha observado que, después de cierto tiempo de funcionamiento y, en particular, cuando son altas las velocidades de producción, es muy difícil mantener simultáneamente una buena adherencia entre, por un lado, la capa sintética y la capa metálica exterior y entre, por otro lado, la capa sintética y el núcleo metálico del rodillo. Además, las irregularidades en la temperatura del material sintético provocan irregularidades en el perfil de diámetros del rodillo, haciendo los lugares más calientes que se comprima cada vez más la delgada capa metálica, la cual se deforma. Esta deformación provoca un deterioro del acabado superficial de las películas procesadas.

El documento EP 0 165 750 A2 describe un rodillo dotado de una capa elástica que puede expandirse hacia afuera en dirección a la envuelta alisadora por medio del apriete de tuercas.

La invención tiene el propósito de proporcionar un rodillo dotado de una capa hecha de material flexible que pueda mantener un perfil de diámetros controlado y unas buenas prestaciones mecánicas durante un largo periodo de funcionamiento.

En consecuencia, la invención se refiere a un rodillo dotado de un perfil de diámetros ajustables que comprende una capa central rodeada por una capa de material sintético flexible constituida por la yuxtaposición de secciones anulares, rodeando cada sección a un anillo rígido principal que posee un espesor menor que el de la sección, estando al menos un delgado anillo rígido secundario pegado al anillo principal.

En el rodillo según la invención la longitud de la capa sintética corresponde a la suma de los espesores de las secciones. Las secciones están hechas de un material sintético flexible. Se entiende que el término de un material sintético significa cualquier material basado en polímeros, incluyendo por extensión materiales naturales tales como caucho con propiedades que sean similares a las de algunos polímeros. El material sintético se escogerá de modo que se obtenga una deformabilidad óptima en condiciones de funcionamiento. En general, los cauchos o elastómeros basados en silicona dan buenos resultados. Se recomienda utilizar un material sintético con una dureza Shore A inferior a 80, preferiblemente inferior a 70. La dureza es preferiblemente mayor que 20 y, si es posible, mayor que 30, siendo los valores comprendidos entre 40 y 60 los más preferidos. Por otra parte, el material flexible posee ventajosamente un módulo de tracción inferior a 1, preferiblemente a 0,1 GPa. Cuando se usa el rodillo, todas las secciones y anillos yuxtapuestos están sujetos entre ellos. Dado que los anillos rígidos principales muestran un espesor menor que el de las secciones flexibles, se tiene que, en ausencia de anillos secundarios, las secciones son comprimidas durante la sujeción, lo que incrementa su diámetro. Por otro lado, los anillos secundarios tienen ventajosamente un espesor correspondiente a la diferencia de espesor entre las secciones y los anillos principales. Cuando se pega un anillo secundario a un anillo principal, compensando el anillo principal la diferencia de espesor entre la sección y el anillo principal, se comprime la sección correspondiente durante la sujeción. Por otra parte, se comprimen las secciones que rodean a los anillos no provistos de anillos secundarios y estas secciones tendrán tendencia a expandirse en la dirección radial.

Los anillos están hechos de un material rígido. Se entiende que esto significa un material que es marcadamente más rígido, ventajosamente 10 veces y preferiblemente 100 veces más rígido que el material sintético que constituye las secciones, siendo la medición de la rigidez el módulo de elasticidad expresado, por ejemplo, en GPa. Debido a esto, los anillos apenas se deforman, al ser sujetados, con relación a las secciones flexibles. Pueden hacerse ventajosamente de polímeros de altas prestaciones que tengan un módulo de tracción de al menos 10 GPa, o preferiblemente pueden hacerse de un material metálico. Por tanto, aplicando una presión adicional a algunos de los anillos secundarios es posible ajustar el perfil de diámetros de un nuevo rodillo o corregir los efectos del desgaste sobre un rodillo dañado.

Según una realización ventajosa del rodillo conforme a la invención, la capa sintética está cubierta con una capa exterior hecha de material rígido.

La capa exterior del rodillo según la invención deberá hacerse de un material que permita que se mejora la resistencia al desgaste de la superficie del rodillo y que se transmita la deformabilidad de la capa intermedia sintética. Por tanto, deberá ser capaz de deformarse fácilmente, lo que impone un espesor máximo de acuerdo con el material utilizado. Este material deberá ser un buen conductor del calor. Se puede utilizar cualquier material que combine estas condiciones, tales como, por ejemplo, algunos polímeros de altas prestaciones. Sin embargo, se recomienda que la capa exterior se haga de metal, tal como, por ejemplo, cobre, acero o níquel. En esta realización, la presión selectiva en exceso sobre algunos anillos secundarios permite que se incremente localmente la presión sobre la capa sintética contra la capa exterior, lo que tiene un efecto sobre la adherencia entre estas capas, así como sobre el perfil de diámetros del rodillo, habida cuenta de la deformabilidad de la capa exterior.

En un procedimiento recomendado para implementar esta realización la capa exterior consiste en cromoníquel y tiene un espesor comprendido entre 0,1 y 1 mm.

En una variante ventajosa del rodillo según la invención está previsto en la capa sintético al menos un conducto, sustancialmente paralelo al eje del rodillo, para la circulación de un fluido acondicionador presurizado, y el rodillo incluye medio para la entrada y la salida del fluido, los cuales permiten que se conecte el conducto a una unidad externa para acondicionar el fluido en temperatura y presión.

En esta variante la capa hecha de material sintético deberá tener un espesor suficiente para que sea capaz de habilitar al menos un conducto dentro de ella. Tiene preferiblemente un espesor de al menos 5, ventajosamente 10 mm. El espesor máximo depende del diámetro del rodillo. Para rodillos con un diámetro externo comprendido entre 20 y 100 cm se recomienda que el espesor de la capa central no exceda de una cuarta parte del diámetro externo del rodillo.

Se recomienda que los medios de entrada y de salida se incorporen en los medios para fijar el rodillo al bastidor que soporta dicho rodillo.

En muchos casos, es preferible disponer varios conductos, ventajosamente distribuidos de una manera uniforme por toda la circunferencia de la capa intermedia. Se recomienda que el número de conductos sea de al menos 10.

El fluido es ventajosamente un líquido, tal como, por ejemplo, agua, opcionalmente con la aportación de aditivos que le permitan enfriarse por debajo de 0ºC sin congelación. Por tanto, el fluido que circula en el conducto o conductos posee una temperatura y presión que pueden controlarse continuamente regulando la unidad externa. La temperatura del fluido está ventajosamente por debajo de la temperatura superficial que se desea mantener en la superficie del rodillo mientras se está procesando el plástico. La circulación de tal fluido permite que se controle la temperatura del material sintético, al tiempo que impide un sobrecalentamiento durante el procesamiento. Se ha observado que tal control mejora la adherencia entre, por un lado, la capa sintética intermedia y la capa exterior y entre, por otro lado, la capa sintética intermedia y la capa central del rodillo. Además, el control de la temperatura del material sintético reduce los riesgos de una expansión debida a calentamiento que modifique el diámetro externo del rodillo de una manera incontrolada. Cuando se utiliza el rodillo según la invención para procesar plásticos, se obtiene de esta manera entre la película y el cilindro un área de contacto que puede ser mayor y controlarse mejor.

En esta variante los conductos son adecuados para la circulación de un fluido presurizado a través de una unidad externa. Se entiende que un fluido presurizado es un fluido que, al entrar en el conducto o conductos, tiene una presión que es al menos suficiente para vencer la pérdida de presión creada por su circulación en el conducto. Los conductos se hacen ventajosamente introduciendo segmentos de tubo flexibles, por ejemplo hechos de elastómero de silicona, en orificios cilíndricos previstos en la capa intermedia. La unidad externa, que es típicamente una unidad refrigeradora, está provista de un dispositivo presurizador, tal como, por ejemplo, una bomba de circulación. El caudal de circulación deberá ser suficiente para asegurar un buen acondicionamiento térmico de la capa intermedia. Se recomienda que el caudal sea tal que la diferencia de temperatura entre el fluido de acondicionamiento que entra en el rodillo y el fluido de acondicionamiento que sale del mismo sea inferior a 10ºC, ventajosamente a 5ºC, preferiblemente a 2ºC y más preferiblemente a 1ºC. Sin embargo, cuando el rodillo está en funcionamiento, la presión del fluido de acondicionamiento que entra en el rodillo es ventajosamente mayor que 200 kPa. Se recomienda que dicha presión no exceda de 3000 kPa, fluctuando los valores preferidos entre 300 y 2000 kPa. A causa de la alta presurización del fluido, marcadamente mayor que la necesaria para hacer circular dicho fluido, el conducto o conductos se expanden, poniendo así la capa intermedia bajo compresión, lo que asegura un buen contacto de ésta con la capa exterior y con la capa central. Si el fluido está suficientemente presurizado, es incluso posible que la compresión de la capa intermedia sea ella sola responsable del contacto entre dicha capa intermedia y la capa exterior, en el sentido de que, cuando el fluido ya no está presurizado, es posible retirar la capa exterior por deslizamiento. Se puede cambiar entonces fácilmente la capa exterior.

En una realización preferida de esta variante la capa sintética dotada de al menos un conducto está cubierta con una capa protectora hecha de material sintético que tiene una dureza mayor que la de la capa intermedia. Esta capa protectora posee ventajosamente una dureza Shore A mayor que 50, preferiblemente que 60. Se recomienda que su dureza no exceda de 100, preferiblemente de 90, siendo más preferidos los valores comprendidos entre 60 y 80. La capa protectora corrige cualquier falta de planicidad superficial que pudiera ser creada por la presencia de al menos un conducto en la capa sintética.

La capa central del rodillo según la invención está diseñada para proporcionarle buenas propiedades de rodadura. Incluye medios para su fijación en rotación a un bastidor. Estos medios incluyen un husillo o segmentos de husillos o, además, medios de fijación a un husillo o segmento de husillo. La capa central está hecha ventajosamente, al menos parcialmente al principio, con metales dotados de buena resistencia al desgaste, tales como aceros normales. En la variante según la cual está previsto al menos un conducto en la capa sintética, la capa central incluye ventajosamente parte de los medios para la entrada y salida de fluido de acondicionamiento, a fin de transportar este último desde el conducto o conductos hasta el exterior del rodillo, preferiblemente con ayuda de los medios para fijar el cilindro al bastidor de tal manera que este cilindro pueda girar.

El rodillo según la invención puede ser adecuado para cualquier aplicación que requiera presionar superficies planas por medio de un rodillo mecanizado de una manera muy precisa. Es particularmente muy adecuado para procesar plásticos que requieran un paso de prensado utilizando al menos un rodillo. Es particularmente adecuado para procesos de calandrado o de extrusión-enfriamiento brusco. En estos métodos se prensa el plástico entre al menos dos rodillos, al menos uno de los cuales concuerda ventajosamente con la invención. El rodillo es particularmente adecuado para extrusión-enfriamiento brusco, lo que comprende la extrusión de una lámina de plástico por medio de una boquilla plana, siendo arrastrada la lámina a la salida de la boquilla y siendo luego enfriada y reducida rápidamente de espesor al ser prensada entre un rodillo según la invención y un rodillo de metal frío convencional. En estas aplicaciones el rodillo posee típicamente, pero no en forma limitativa, un diámetro de 150 a 400 mm, preferiblemente de 200 a 300 mm, y una longitud que varía de 50 a 300 cm, preferiblemente de 100 a 250 cm. En este contexto, se entiende que una lámina significa cualquier producto plano con una anchura al menos 10 veces y preferiblemente 100 veces mayor que su espesor. Se entiende que una película significa una lámina con un espesor inferior a 1 milímetro. El rodillo según la invención es especialmente adecuado para procesar películas con un espesor inferior a 200 \mu, preferiblemente inferior a 100 \mu. Tales películas tienen también ventajosamente una anchura mayor que 1 metro.

Los plásticos pueden ser termoendurecibles o termoplásticos. Ventajosamente, son termoplásticos. Se entiende que un termoplástico significa un material que se hace fluido cuando se calienta en grado suficiente, siendo reversible el grado de fluidez cuando se enfría dicho material. Se prefieren poliolefinas, poliamidas y poli(cloruro de vinilo) (PVC). El rodillo según la invención es particularmente adecuado para procesar PVC y polipropileno. Se prefiere el polipropileno.

En consecuencia, la invención se refiere también a un método para procesar una película de plástico, según el cual se prensa la película entre una superficie rígida y un rodillo según la invención.

Según una variante recomendada del método conforme a la invención, se dispone en la capa sintética al menos un conducto sustancialmente paralelo al eje del rodillo, y se hace que circule fluido por dicho conducto, siendo el fluido acondicionado en presión y temperatura por una unidad externa conectada al conducto a través de medios de entrada y de salida previstos en el rodillo.

La superficie rígida es ventajosamente un segundo rodillo que posea preferiblemente una superficie metálica y que concuerde preferiblemente también con la invención.

En un medio ventajoso de implementación del método según la invención, el fluido de acondicionamiento se presuriza hasta un valor comprendido entre 300 y 2000 kPa.

Se ha observado que, cuando el rodillo tiene una capa exterior hecha de material rígido, dicho rodillo permite que el acabado superficial de la capa exterior se transfiera muy eficazmente a la película producida. Cuando la capa exterior está pulida y el rodillo es prensado contra un rodillo convencional que está también pulido, es posible obtener una película que posea dos caras brillantes. Cuando los dos rodillos están gofrados, es decir que poseen un acabado superficial gofrado, este acabado superficial puede transferirse también en un solo paso a ambas caras de la película.

En consecuencia, la invención concierne también a un método para gofrar ambas caras de una película, según el cual se prensa la película entre dos rodillos que tienen un acabado superficial gofrado, concordando al menos uno de los rodillos con la invención. Cuando al menos uno de los rodillos concuerda con la invención, se obtiene una superficie de contacto entre la película y los cilindros que está controlada y es suficiente para provocar la transferencia del acabado superficial, lo cual era imposible con rodillos conocidos. A causa de esto, es posible gofrar simultáneamente ambas caras de la película, lo que simplifica considerablemente los métodos conocidos que requieren dos pasos.

La calidad de esta superficie de contacto permite que se procesen, en particular se laminen, películas delgadas, sin la aparición de un reborde. Utilizando rodillos conocidos es en realidad necesario ejercer una presión local más alta sobre las películas a fin de reducir su espesor por laminación, lo que provoca la aparición de un reborde, es decir una acumulación de plástico fundido en rotación aguas arriba del rodillo. La presencia de tales rebordes excluye el procesamiento de películas multicapa. En consecuencia, en una variante ventajosa del método según la invención, la película es una película multicapa. Tal película puede producirse por revestimiento o coextrusión.

Finalmente, el excelente control sobre el diámetro exterior del rodillo según la invención hace posible procesar películas que posean efectos ópticos especiales dando velocidades periféricas ligeramente diferentes a los dos rodillos entre los cuales se prensa la película.

Las características y detalles de la invención resultarán evidentes por las figuras adjuntas.

La figura 1 muestra un rodillo según una realización particular de la invención. Se muestran aquí la capa central (1), la capa intermedia (2) hecha de material sintético, la capa protectora (2'), la capa exterior (3), los conductos (4) y los medios (5) de entrada y salida de fluido de acondicionamiento.

La figura 2 ilustra el rodillo según la invención. Ésta ilustra las secciones (6), los anillos principales (7) y los anillos secundarios (8).

Claims (10)

1. Rodillo dotado de un perfil de diámetros ajustables, que comprende una capa central rodeada por una capa de material sintético flexible, constituida por la yuxtaposición de secciones anulares (6), rodeando cada sección a un anillo rígido principal (7) que posee un espesor inferior al de la sección, estando pegado al menos un delgado anillo rígido secundario (8) a un anillo principal.

2. Rodillo según la reivindicación anterior, caracterizado porque en la capa intermedia (2) está previsto al menos un conducto (4), sustancialmente paralelo al eje del rodillo, para la circulación de un fluido de acondicionamiento presurizado y porque el rodillo incluye medios (5) para la entrada y salida del fluido, los cuales permiten que se conecte el conducto a una unidad externa para acondicionar el fluido en temperatura y presión.

3. Rodillo según la reivindicación anterior, caracterizado porque el material sintético posee una dureza Shore A comprendida entre 40 y 60.

4. Rodillo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa intermedia (2) dotada de al menos un conducto (4) está cubierta con una capa protectora (2') hecha de un material sintético que tiene una dureza mayor que la de la capa intermedia.

5. Rodillo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene una capa exterior hecha de un material rígido que posee un módulo de elasticidad superior a 10 GPa.

6. Método para procesar una película de plástico, según el cual se prensa la película entre dos rodillos, siendo al menos un rodillo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Método según la reivindicación anterior, en el que se dispone en la capa sintética al menos un conducto sustancialmente paralelo al eje del rodillo y se hace que circule un fluido por el mismo, siendo acondicionado el fluido en términos de presión y temperatura por una unidad externa conectada al conducto con ayuda de unos medios de entrada y de salida previstos en el rodillo.

8. Método según la reivindicación anterior, en el que se acondiciona el fluido a una presión de 300 a 2000 kPa.

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que los dos rodillos giran a una velocidad periférica diferente a fin de conferir efectos ópticos a la película.

10. Método para gofrar las dos caras de una película, según el cual se prensa una película entre dos rodillos que tienen un acabado superficial gofrado, siendo al menos uno de los rodillos según la reivindicación 5.