ES2912979T3 - Instalación de extrusión que incluye un cabezal de extrusión perfeccionado - Google Patents

Abstract

Instalación para fabricar una banda perfilada a base de varias mezclas de elastómeros de diferente composición mediante coextrusión, que incluye al menos dos extrusoras (10, 20, 30, 40) de alimentación de mezcla de elastómeros a un cabezal (50) de extrusión, comprendiendo el cabezal de extrusión un conjunto de al menos dos placas (201, 202, 3, 204) que están dispuestas una al lado de la otra, incluyendo cada placa al menos una cavidad que tiene un orificio de entrada que comunica con un canal (15, 25, 35, 45, 212, 222, 232, 242) de transferencia que permite canalizar la mezcla procedente de una extrusora (10, 20, 30, 40) hacia una hilera (60) de extrusión mediante la cual se puede conformar el perfil, estando dicha instalación caracterizada por que las placas (201, 202, 203, 204) tienen cada una de ellas una cara de mayores dimensiones que el canto de dicha placa, que está dispuesta sustancialmente de forma transversal a la dirección de salida de los flujos de mezclas de dichas extrusoras (10, 20, 30, 40), dirección que es paralela al eje longitudinal de la extrusora correspondiente y que coincide con la dirección del orificio de entrada y por tanto con la dirección de circulación del flujo de mezcla entrante, de manera que la placa recibe el flujo de mezcla por dicha cara de mayores dimensiones que el canto y orienta dicho flujo en el canal (15, 25, 35, 45, 212, 222, 232, 242) de transferencia correspondiente, cuyo canal de transferencia, vaciado en el grosor de la placa, forma un ángulo comprendido entre 70 grados y 110 grados con dicha dirección de circulación del flujo entrante y discurre a lo largo de la placa en dirección a la hilera (60) de extrusión.

Description

DESCRIPCIÓN

instalación de extrusión que incluye un cabezal de extrusión perfeccionado

La invención se refiere al campo de la extrusión de mezclas de elastómeros destinados a la fabricación de los neumáticos. Más concretamente, se refiere a la fabricación de perfiles complejos coextruidos a base de mezclas de elastómeros de diferentes composiciones.

De manera conocida, la fabricación de perfiles complejos por extrusión de al menos dos mezclas de elastómeros de diferentes composiciones, o coextrusión, utiliza al menos dos extrusoras. Cada extrusora está formada por un cuerpo cilíndrico o manguito en cuyo interior se encuentra fijado un husillo coaxial con el eje longitudinal del manguito y accionado en rotación alrededor de ésta. Su función es homogeneizar una mezcla de caucho que se introduce en el mismo y empujarla hacia una hilera de salida. Para un producto complejo, la hilera de salida recibe varias mezclas de elastómeros de diferentes composiciones y determina el perfil de la banda de caucho. Este perfil está definido por una lámina perfilada fija que coopera con un rodillo giratorio o con una pared fija.

Hoy en día, se recurre cada vez más al uso de productos complejos para reducir el número de colocaciones sucesivas de productos en ensamblaje, reducir costes y mejorar la calidad del producto final. Se prefiere obtener estos productos complejos por coextrusión porque este procedimiento asegura una mejor cohesión de los diversos componentes entre sí. Sin embargo, el número de componentes que forman un perfil complejo tiende a aumentar, lo que hace complejo el utillaje de producción y su tamaño.

Se conoce así el documento WO 2015/028166 que describe una instalación de coextrusión que utiliza cinco extrusoras dispuestas en paralelo y que sirven para la fabricación de una banda de rodadura para neumático. Se obtiene así un perfil complejo por coextrusión de diferentes mezclas que convergen, a través de cinco canales diferentes, hacia un cabezal de extrusión común provisto a la salida de un dispositivo de perfilado. Las extrusoras están todas dispuestas en el lado opuesto al de salida del producto. Debido a la convergencia de los flujos de mezclas en un solo lado, el tamaño del cabezal de extrusión es muy grande y la instalación debe incluir mecanismos de bloqueo del cabezal de extrusión muy robustos para contrarrestar la presión de la extrusión.

Una solución a este problema se describe en el documento JP 4053687, que propone disponer las diferentes extrusoras a ambos lados de la hilera de salida del producto complejo coextruido. El conjunto de coextrusión según este documento comprende un cabezal de extrusión fijo dotado de una hilera de salida en la parte central inferior y de tres extrusoras montadas fijas, dos a la derecha y una a la izquierda de la hilera. Las fuerzas encajadas por el cabezal de extrusión son sin duda menores que en el documento anterior debido a la disposición más juiciosa de las extrusoras. Sin embargo, el cabezal de extrusión de este documento incluye canales de preformado muy profundos que conectan las extrusoras con la hilera. Debido a esto, el conjunto de extrusión de este documento produce muchos desperdicios al cambiar las mezclas. Además, al ser la pérdida de carga proporcional a la longitud de los canales de transferencia, resulta muy significativa en el conjunto de coextrusión de este documento.

Se conoce igualmente por el documento US 7.311.505 otra instalación de extrusión que comprende un cabezal fijo de extrusión dotado de una hilera de salida en la parte central inferior y de cuatro extrusoras montadas fijas, dos a la derecha y dos a la izquierda de la hilera. El cabezal de extrusión también comprende tres partes móviles que son llevadas a desplazarse al final de la operación para abrir el cabezal y permitir acceder a los canales profundos que conectan las extrusoras con la hilera de extrusión. Realizada de forma más juiciosa que la del documento anterior, la estructura del cabezal de extrusión de este documento resulta bastante compleja y debe recurrir a diferentes mecanismos y activadores para asegurar la apertura y cierre de las diferentes partes que componen el cabezal de extrusión en particular con fines de limpieza. Durante el cambio del perfil de coextruido, se debe respetar el orden de llegada de las mezclas al cabezal de extrusión, lo que implica una puesta en régimen de cada extrusora antes de iniciar una nueva operación.

Un problema no resuelto por los documentos del estado de la técnica es por tanto la posibilidad de cambiar el orden de afectación de las extrusoras según las dimensiones de la sección transversal del perfil con una instalación de coextrusión dada y que permitan extruir mezclas de elastómeros de diferentes naturalezas sin mezclar las diversas mezclas introducidas en el mismo cabezal de extrusión.

Los aparatos y procedimientos de coextrusión según el preámbulo de las reivindicaciones adjuntas 1 y 12 se conocen a modo de ejemplo por los documentos DE 2619983 A1, EP 0528560 A1, JP 2000 117813 A, WO 2011/119324 A2 y WO 2011/119309 A2.

Un objeto de la invención es remediar los inconvenientes de los documentos citados anteriormente y aportar una solución original en el diseño del cabezal de extrusión que permita reducir significativamente los desechos durante el cambio de las mezclas que componen un perfil coextruido y obtener un perfil coextruido perfil conforme a las formas y dimensiones deseadas evitando problemas de hinchamiento del perfil a la salida.

Este objeto se consigue mediante la invención, según las reivindicaciones 1 y 12 adjuntas, que propone una instalación para fabricar una banda de perfil a base de varias mezclas de elastómeros de diferente composición por coextrusión, que incluye al menos dos extrusoras de alimentación de mezcla de elastómeros de un cabezal de extrusión, comprendiendo el cabezal de extrusión un conjunto de al menos dos placas dispuestas una al lado de la otra, incluyendo cada placa al menos una cavidad que permite canalizar la mezcla procedente de una extrusora hacia un orificio de salida, caracterizado por que dichas placas están dispuestas sustancialmente de forma transversal a la dirección de salida de los flujos de mezclas de dichas extrusoras.

El cabezal de extrusión incluye varias placas dispuestas una al lado de la otra, cada una de las cuales incluye una cavidad que forma un canal de transferencia de una mezcla de elastómeros procedente de una extrusora para transferirla a un orificio de salida del perfilado, por ejemplo, una hilera de extrusión. Se entiende por placa una pieza de forma general paralelepipédica, ancha y de poco grosor. Cada placa está dispuesta con una de sus caras (por cara se entiende la superficie que tiene mayores dimensiones que las del canto o del perfil) sustancialmente de forma transversal a la dirección de salida del flujo de mezcla de la correspondiente extrusora, dirección que es paralela al eje longitudinal de la extrusora.

El conjunto de las placas del cabezal de extrusión están dispuestas de modo que la cara de una placa que recibe la o las mezclas entrantes sea sustancialmente perpendicular al flujo de la o las mezclas entrantes. Una placa tiene así un orificio de entrada del flujo, coaxial con la dirección de llegada del flujo entrante, orificio que comunica con un canal de transferencia hacia la salida de este flujo de mezcla, canal que está formado en el grosor de la placa. El canal de transferencia es un conducto que incluye al menos una pared plana paralela al plano de una de las caras de la placa y sustancialmente perpendicular al eje del orificio de entrada del flujo de mezcla en la placa. Cada placa del cabezal de extrusión permite así una evacuación del flujo de mezcla saliente que es orientado por los canales de transferencia de la placa a aproximadamente 90° con respecto a la dirección de llegada del flujo de mezcla entrante tal como es recibido a la salida del husillo de cada extrusora.

Así, la placa está dispuesta sensiblemente de forma transversal a la dirección del flujo, se entiende que la placa está dispuesta de manera que esté enfrentada, con una superficie de mayores dimensiones que la del canto, al flujo de mezcla que llega por tanto sensiblemente perpendicular al plano de las placas, y que cambie bruscamente la orientación de estas últimas en un ángulo igual al de su disposición. Dicho ángulo es de aproximadamente 90° con una tolerancia de 20°. Según la invención, dicho ángulo está comprendido entre 70 y 110°. Se entiende que la placa tiene un orificio de entrada que comunica directamente con el orificio de salida de la extrusora, inmediatamente en el extremo del husillo, y con un canal de circulación de la mezcla, realizado en el grosor de la placa, canal que forma un cierto ángulo, en este caso un ángulo de entre 70 y 110° con la dirección de circulación del flujo entrante procedente de una extrusora.

El cabezal de extrusión de placas de la invención permite por tanto una circulación hacia la hilera de salida de la mezcla en el plano de las placas y una alimentación de forma perpendicular al plano de estas mismas placas, para una mayor compacidad de la instalación.

Además, en las instalaciones del estado de la técnica, la mezcla transportada entre el núcleo y los fileteados del husillo es compactada hacia el extremo de salida y antes del orificio de salida de la extrusora en un canal de gran longitud (se entiende según el eje longitudinal de la extrusora) correspondiente al diámetro exterior del husillo (alrededor de 4 veces la altura del canal). Dado que los productos a formar son generalmente de mucha menor sección, es necesario reducir progresivamente la sección de los canales hasta obtener la geometría final en la hilera. La característica visco elástica del caucho provoca tanto más hinchamiento en la salida cuanto más rápida es la convergencia, lo que plantea problemas de dominio de la geometría. Por el contrario, una convergencia más lenta (por lo tanto en canales más largos) limita el hinchamiento pero tiene como consecuencia aumentar la pérdida de carga y reducir el caudal de la máquina.

En la instalación de extrusión de la invención, ya no hay etapa de compactación en el extremo del husillo con un aumento de sección que luego debe reducirse. La evacuación del extruido a aproximadamente 90° a la salida del husillo de la extrusora, sin pasar por una bóveda o un cono de convergencia hacia la parte frontal intermedia, permite obtener una cierta continuidad de la sección de circulación desde los canales del husillo hasta los canales del cabezal de extrusión y la hilera. Se llega así a una relación hinchamiento/pérdida de carga que es por tanto mucho mejor que en las soluciones del estado de la técnica.

Así, los solicitantes han constatado, durante los ensayos efectuados en laboratorio, que un recorrido más corto sin cambiar la sección de paso de la mezcla entre la salida de la extrusora y la entrada en el cabezal de extrusión permite reducir las solicitaciones aportadas sobre la mezcla y por tanto el hinchamiento a la salida de la hilera.

El orificio de salida de una extrusora comunica sin cambiar de dirección ni de sección de salida con el orificio de entrada en la cavidad de una placa. Esto permite, cuando hay necesidad de comunicar la salida de la extrusora con una placa a través de paredes intermedias, hacerlo sin pérdida de carga.

Ventajosamente, dichas placas son planas y paralelas entre sí. Esto permite una construcción y un mecanizado simplificados del conjunto.

Preferiblemente, dichas cavidades forman canales que se extienden en una dirección paralela a los planos de las placas y perpendiculares a los ejes longitudinales de las extrusoras.

El eje longitudinal de una extrusora se confunde con el eje longitudinal del manguito y es paralelo a la dirección del flujo de mezcla entregado por la extrusora. Tal disposición permite canalizar la mezcla entrante en el cabezal de extrusión hacia la salida, en el plano de la placa, y conferir a los canales diversas formas en la extensión de ésta. Dichos canales están vaciados en el grosor de las placas por las que discurren en la dirección de la hilera de extrusión, lo que permite reducir el tamaño axial del cabezal de extrusión y obtener así una construcción muy compacta del mismo.

Tal instalación de coextrusión en la que la disposición de las diferentes extrusoras se realiza a ambos lados de un cabezal de extrusión en placas según la invención, que permite una salida aproximadamente a 90° del perfil extruido con respecto a la dirección de llegada de los flujos de mezclas, tiene una estructura robusta, siendo a la vez de una compacidad notable.

Ventajosamente, al menos una placa incluye un orificio pasante que permite conectar el orificio de salida de una extrusora con la cavidad de una placa contigua a la primera.

Esto permite el paso de una mezcla de elastómeros procedente de una extrusora a través de un orificio de la primera placa hasta el canal de transferencia de una placa adyacente. Así, con un conjunto de placas y orificios apropiados, es posible cambiar el orden de llegada de las mezclas al cabezal de extrusión y organizar su transferencia hacia la salida a través de la hilera de extrusión, conservando siempre la disposición inicial de las extrusoras.

Tal cabezal de extrusión que incluye un conjunto de placas con una disposición preestablecida de canales de circulación y de orificios pasantes permite una mayor flexibilidad en el diseño del cabezal de extrusión. Esto también permite conservar los parámetros iniciales de funcionamiento de las extrusoras y por tanto una ganancia de productividad.

Preferentemente, dichas placas son desmontables y se mantienen juntas sobre un soporte común. Esto facilita el cambio de las placas en función del perfil a fabricar.

Ventajosamente, dicho soporte y dichas placas forman un cabezal de extrusión intercambiable que se conecta directamente a los orificios de salida de las extrusoras. Así, el extremo del husillo de cada extrusora llega sustancialmente al nivel del orificio de entrada correspondiente en el cabezal de extrusión. Se entiende por sustancialmente al ras del orificio de entrada correspondiente en el cabezal de extrusión o a una distancia idealmente muy pequeña de unos pocos mm o al menos inferior al diámetro de la extrusora, y sin reducción significativa de la sección de ésta. En tal configuración, ya no existe un canal de transferencia entre la extrusora y el cabezal de extrusión. Así, durante el reemplazamiento de éste, la instalación está lista para iniciar un nuevo ciclo de fabricación.

Preferentemente, el cabezal de extrusión es móvil en traslación entre una posición de entrada en un soporte de la instalación y una posición de salida en el exterior de éste. Esto permite una rápida extracción del cabezal de extrusión con vistas a su reemplazamiento por un nuevo cabezal adaptado al nuevo perfil a fabricar.

La instalación también está provista de los medios de fijación rápida del cabezal de extrusión sobre dicho soporte.

Ventajosamente, las extrusoras están dispuestas a ambos lados del cabezal de extrusión. Esto permite equilibrar mejor las fuerzas absorbidas por el cabezal de extrusión.

En un modo de realización ventajoso de la invención, la instalación comprende cuatro extrusoras dispuestas de dos en dos a ambos lados del cabezal de extrusión y éste comprende cuatro placas desmontables provistas cada una de al menos un canal de transferencia de la mezcla procedente de una de dichas extrusoras hacia una hilera de extrusión. Esto permite repartir las extrusoras a ambos lados de un cabezal de extrusión muy compacto.

La invención tiene igualmente por objeto un procedimiento de fabricación de banda de perfil a base de varias mezclas de elastómeros de diferente composición por coextrusión con ayuda de al menos dos extrusoras de alimentación de mezcla de elastómero de un cabezal de extrusión, caracterizado por que:

- se elige un conjunto de al menos dos placas dispuestas una al lado de la otra, incluyendo cada placa al menos una cavidad que permite canalizar la mezcla procedente de una extrusora dedicada hacia un orificio de salida y se disponen dichas placas sustancialmente de forma transversal a la dirección de salida del flujo de mezcla de dichas extrusoras al interior del cabezal de extrusión;

- se realiza la extrusión de la banda de producto perfilado.

Preferiblemente, se disponen dichas placas con respecto a dichas extrusoras de manera que el orificio de salida de una extrusora comunique sin cambiar de dirección con el orificio de entrada en la cavidad de una placa.

Ventajosamente, al menos una placa incluye un orificio pasante que permite conectar el orificio de salida de una extrusora con la cavidad de una placa adyacente.

Preferiblemente, se retira el cabezal de extrusión de la instalación y se le reemplaza con otro cabezal que comprende un conjunto de placas diferente del primero.

La invención se entenderá mejor gracias a la continuación de la descripción, que se basa en las siguientes figuras:

La figura 1 es una vista esquemática en corte transversal de la instalación de la invención según un modo de realización en posición de trabajo;

La figura 2 es una vista esquemática en corte transversal de la instalación según la invención en posición de reposo;

La figura 3 es una vista en perspectiva de la instalación de la invención según otro modo de realización en posición de reposo;

La figura 4 es una vista a menor escala de la instalación de la figura 3 ilustrada en posición de trabajo;

La figura 5 es una vista desde arriba de la instalación de la figura 3 en posición de reposo;

La figura 6 es una vista desde arriba de la instalación de la figura 3 en posición de trabajo;

La figura 7 es una vista en corte transversal del cabezal de extrusión de la invención según otro modo de realización;

La figura 8 es una vista en despiece ordenado de los componentes del cabezal de extrusión de la figura 7.

En las distintas figuras, elementos idénticos o similares llevan la misma referencia. Por lo tanto, su descripción no se repite sistemáticamente.

En las figuras 1 y 2, la instalación 1 de extrusión comprende cuatro extrusoras 10, 20, 30, 40, un cabezal 50 de extrusión y una hilera 60 de extrusión. El cabezal 50 de extrusión conecta las salidas de las extrusoras 10, 20, 30, 40 a una hilera 60 de extrusión que permite la conformación del perfil. La banda 70 de perfil complejo es producida por la coextrusión de los cuatro perfiles simples procedentes de las diferentes extrusoras que se reúnen al nivel del extremo 61 de salida. A continuación, la banda 70 de perfil complejo es encaminada por un dispositivo de transporte, tal como un transportador 80.

Como se conoce en general, las diferentes mezclas extruidas por las extrusoras 10, 20, 30 y 40 atraviesan el cabezal 50 de extrusión sin mezclarse y son laminadas y conformadas por la hilera 60.

Tales mezclas de diferentes elastómeros son, a modo de ejemplo, las mezclas a base de elastómeros o caucho que se utilizan para crear un conjunto de banda de rodadura tales como: un primer material de caucho al 100% natural para producir una capa inferior con uno, luego un segundo material para realizar la banda de rodadura de caucho sintético al 100% seguidos de un tercer y cuarto material para realizar los flancos compuestos de una mezcla de caucho natural/caucho sintético (20% a 80% de caucho natural). Por mezclas de diferentes elastómeros enviados a un cabezal de extrusión según la invención, se entiende por tanto que al menos dos mezclas diferentes llegan al cabezal, procedentes de al menos dos extrusoras diferentes. Mezclas idénticas, tales como una tercera y una cuarta mezcla que tienen la misma composición, también pueden ser recibidas en el cabezal de extrusión, procedentes de otras extrusoras.

Las diferentes mezclas procedentes de las extrusoras 10, 20, 30, 40 atraviesan el cabezal 50 de extrusión mediante canales de transferencia sin mezclarse y son conformadas por la hilera 60. Más particularmente, el cabezal 50 de extrusión comprende un conjunto que incluye varias placas 201, 202, 203, 204 montadas una al lado de la otra, incluyendo cada placa al menos una cavidad que permite canalizar la mezcla procedente de una extrusora 10, 20, 30, 40 dedicada hacia la hilera 60 de extrusión.

Según la invención, dichas placas 201, 202, 203, 204 están dispuestas sustancialmente de forma transversal a la dirección de salida de los flujos de las mezclas de dichas extrusoras 10, 20, 30, 40. Por placa dispuesta sustancialmente de forma transversal a la dirección del flujo, se entiende que la placa incluye una cara sustancialmente plana dispuesta de manera que esté enfrentada al flujo de mezcla perpendicularmente a la misma. El flujo de mezcla es recibido a través de la placa mediante un orificio de entrada que es coaxial con el orificio de salida de mezcla de la extrusora. Cada placa también incluye un canal de transferencia de flujo de mezcla que es un conducto que incluye al menos una pared plana paralela al plano de la cara de la placa en el que se forma y que es sustancialmente perpendicular al eje del orificio de entrada del flujo de mezcla en la placa. Una disposición de este tipo permite cambiar bruscamente la orientación del flujo de mezcla saliente del cabezal, con respecto a la dirección del flujo de mezcla entrante, en un ángulo igual al de su disposición. Dicho ángulo es de aproximadamente 90° con una tolerancia de 20°. La evacuación del extruido a aproximadamente 90° a la salida del husillo de la extrusora permite obtener una cierta continuidad de la sección de circulación desde los canales del husillo hasta los canales del cabezal de extrusión y la hilera. Se llega así a una relación de hinchamiento/pérdida de carga que es por tanto mucho mejor que en las soluciones del estado de la técnica.

En el modo de realización ilustrado en las figuras 1 y 2, el ángulo de inclinación de las placas 202, 203 con respecto al flujo de mezcla que sale de las extrusoras 20 y 30, flujo que se dirige según el eje longitudinal de cada extrusora al ser paralelo a ella, es de unos 70°. El ángulo de inclinación de las placas 201, 204 con respecto al flujo de mezcla saliente de las extrusoras 10 y 40, flujo que se dirige según el eje longitudinal de cada extrusora al ser paralelo a ella, es de aproximadamente 110°. En este modo de realización, cada placa comprende un canal 15, 25, 35, 45 de transferencia que está vaciado en el grosor de la placa y forma una cavidad de ésta orientada para que el flujo de mezcla que llega transversalmente a la placa por un orificio de entrada coaxial al de salida de la extrusora puede circular en una dirección transversal a la del flujo de entrada en dirección a la hilera 60 de salida.

Según un aspecto muy ventajoso de la invención, las extrusoras 10, 20, 30, 40 descargan directamente en un cabezal 50 de extrusión intercambiable. Así, el cabezal de extrusión está conectado directamente a las extrusoras sin que haya un canal de transferencia de mezcla de elastómero entre ambas.

Como se ve mejor en la figura 3, las extrusoras 10, 20, 30, 40 están dispuestas a ambos lados de un soporte común 90 y están fijadas al mismo. A modo de ejemplo, cada manguito de extrusora se fija a las paredes laterales 93, 94 del soporte 90 por medio de una brida provista de fijaciones con tornillos y juntas de estanquidad. El soporte 90 es un bloque de forma generalmente prismática en cuyo interior se encuentra un rebaje cuya forma y dimensiones corresponden a las del cabezal 50 de extrusión y formando un alojamiento 95 para este último. Más particularmente según la invención, los extremos de los husillos 1,2, 3 de las extrusoras 10, 20 y 30 llegan sensiblemente al nivel del plano que constituye la interfaz entre la cara interna 91 del soporte 90 y la cara externa 51 del cabezal 50 de extrusión. Lo mismo ocurre con los extremos de los husillos 4a, 4b de la extrusora 40 que llegan sensiblemente al nivel del plano que constituye la interfaz entre la cara interna 92 del soporte 90 y la cara externa 52 del cabezal 50 de extrusión. Más concretamente, los extremos de los husillos llegan a la entrada de las aberturas pasantes practicadas en las paredes laterales 93, 94 del soporte 90 para permitir el paso de las mezclas procedentes de los orificios de salida de las extrusoras hacia los orificios de entrada en el interior del cabezal 50 de extrusión. La dirección de desplazamiento del cabezal 50 de extrusión con respecto al soporte 90, indicada por la flecha E en la figura 1, es paralela a la de salida del producto perfilado a través de la hilera 60 de extrusión, indicada por la flecha S en la misma figura. La hilera 60 de extrusión es solidaria del cabezal 50 de extrusión y está montada móvil con este último respecto al soporte 90 de la instalación.

Así, al final de la operación de extrusión cuando se desea cambiar de producto perfilado coextruido, el cabezal 50 de extrusión se aleja del soporte 90 y se le reemplaza por otro cabezal de extrusión específico del nuevo producto perfilado. Se vacían las extrusoras 10, 20, 30, 40, habiendo descargado cada una toda la mezcla durante la operación anterior, y estando colocado en su sitio el nuevo cabezal de extrusión, se puede iniciar una nueva operación de coextrusión sin esperas.

Una instalación que comprende un cabezal de extrusión de la invención permite así facilitar el cambio de producto perfilado a fabricar, quedando la máquina limpia al final de la operación, por lo que ya no es necesario vaciar los canales de transferencia que componen las instalaciones del estado de la técnica.

Según un aspecto ventajoso de la invención, el cabezal 50 de extrusión es un conjunto o bloque unitario que se introduce en el interior del soporte 90 y se extrae de éste mediante un movimiento de traslación en una dirección de desplazamiento predeterminada. La hilera 60 de extrusión completa el conjunto que forma el cabezal 50 de extrusión. En el modo de realización ilustrado en la figura 3, la dirección de desplazamiento en traslación del cabezal 50 de extrusión es perpendicular a los ejes longitudinales de las extrusoras 10 y 40. Así, es posible utilizar, para una mayor facilidad, un brazo robótico que aprehende el cabezal 50 de extrusión y lo desplaza con respecto al soporte 90 con vistas a su reemplazamiento por uno nuevo. La dirección de desplazamiento del cabezal 50 de extrusión con respecto al soporte 90, indicada por la flecha E en la figura 1, es perpendicular a la de salida del producto perfilado, indicada por la flecha S en la misma figura.

Según un aspecto importante de la invención, al menos una de las paredes laterales 51 y 52 del cabezal 50 de extrusión y al menos una de las paredes internas 91 y 92 del soporte 90 están inclinadas y forman el mismo ángulo con respecto a un plano paralelo al plano que contiene el eje de desplazamiento del cabezal 50 de extrusión. Preferiblemente, dicho ángulo de inclinación es pequeño para limitar las fuerzas de bloqueo en su sitio del cabezal de extrusión, preferiblemente inferior a 30°. Para ángulos inferiores a aproximadamente 15° (según el coeficiente de rozamiento del contacto, que depende del material de las piezas en contacto), el bloqueo mecánico puede contribuir al mantenimiento del utillaje. Sin embargo, se evita descender de 3° porque el posicionamiento del cabezal de extrusión es más difícil de controlar (en lo que se refiere a la puesta en correspondencia del cilindro del husillo con el orificio pasante del cabezal de extrusión). En un modo preferido, se elige una inclinación de 6°.

En el modo mostrado en las figuras 3 a 6, para simplificar la construcción, solo la pared 51 del cabezal de extrusión y la pared correspondiente 91 del soporte están inclinadas, siendo las otras paredes paralelas a la dirección de desplazamiento del cabezal de extrusión. Esta construcción de paredes inclinadas permite asegurar la estanqueidad entre las paredes internas del soporte y las externas del cabezal de extrusión durante el movimiento de introducción de este último en su alojamiento dentro del soporte. Cuando el cabezal de extrusión ha llegado a su posición de funcionamiento dentro del soporte 90, se bloquea en su posición con ayuda de los medios 99 de fijación rápida, por ejemplo utilizando bridas 98 de fijación de bisagra dispuestas entre cada borde lateral de la pared frontal 53 del cabezal 50 de extrusión entrando en contacto con ganchos 97 fijados a las paredes laterales 93 y 94 del soporte 90.

En una variante de realización, no visible en las figuras, al menos una de las paredes laterales 93, 94 del soporte 90 es móvil en traslación en un sentido perpendicular a la de desplazamiento del cabezal 50 de extrusión durante su introducción en el interior del soporte. Así, una vez instalado el cabezal de extrusión en el interior del soporte, se acercan una y/u la otra de las paredes laterales del soporte para garantizar la estanqueidad entre el soporte y el cabezal de extrusión.

Las extrusoras que alimentan el cabezal de extrusión son extrusoras de un solo husillo o de dos husillos de tipo conocido que incluyen por lo tanto uno o dos tornillos sin fin accionados en rotación por un motor dentro de un manguito. Preferiblemente al menos una de las extrusoras de doble husillo es una extrusora volumétrica del tipo bomba de doble husillo que comprende dos husillos giratorios en sentido contrario con filetes penetrantes entre sí y perfiles conjugados accionados en rotación por motores, en sentidos contrarios, dentro de un manguito. En un modo de realización preferido de la invención, todas las extrusoras 10, 20, 30, 40 son extrusoras volumétricas de doble husillo que garantizan un caudal constante para permitir una buena precisión del perfil obtenido por coextrusión.

Las figuras 5 y 6 ilustran mediante vistas desde arriba la instalación de la figura 3. El cabezal 50 de extrusión está siendo introducido en el alojamiento 95 del soporte 90 de la figura 5 y está colocado en su sitio en el interior del soporte 90 de la figura 6.

Ventajosamente, en los modos de realización ilustradas en las figuras 3 a 8, el cabezal 50 de extrusión comprende un conjunto formado por un apilamiento de placas paralelas todas ellas perpendiculares al eje longitudinal de las extrusoras 10, 20, 30, 40 y por tanto a la dirección de alimentación de mezcla de elastómeros. Las mezclas llegan así por canales separados en la hilera 60 de extrusión donde forman el producto perfilado coextruido.

Las figuras 7 y 8 ilustran, de manera simplificada, otro modo de realización del cabezal 50 de extrusión ilustrando dicho conjunto formado por un apilamiento de placas paralelas entre sí y todas perpendiculares al eje longitudinal de las extrusoras 10, 20, 30, 40. Para mayor claridad, en las figuras 7 y 8 se han omitido las paredes laterales que forman el soporte del cabezal de extrusión. El cabezal 50 de extrusión comprende un apilamiento de cuatro placas planas paralelas entre sí y que se extienden con su cara cuya superficie tiene la mayor dimensión en planos perpendiculares a los ejes longitudinales 16, 26, 36, 46 de las extrusoras 10, 20, 30, 40. Las placas del cabezal de extrusión están provistas de canales de transferencia de mezcla de elastómeros en dirección a una hilera de salida, canales que discurren a lo largo de las placas, estando realizados en el grosor de cada placa, paralelos al plano de las caras (y no por los cantos) de las placas, en la dirección de una hilera 60 de salida. Una disposición de este tipo permite reducir la longitud de los canales de transferencia entre los extremos de salida de las extrusoras y la hilera de extrusión y así reducir la pérdida de carga experimentada por la mezcla extruida.

En el ejemplo ilustrado en las figuras 7 y 8, la primera placa 201 comprende una cavidad 212 vaciada en el grosor de la pared de la placa, teniendo la cavidad 212 una forma acampanada hacia arriba en la dirección de la hilera de extrusión a partir de una base de forma circular con un diámetro igual al diámetro del orificio de salida del manguito de la extrusora 10. La cavidad 212 forma así un primer canal de transferencia de mezcla procedente de la extrusora 10. La primera placa 201 también comprende un orificio pasante 211 que comunica con la segunda extrusora 20 para transferir la mezcla descargada por esta última al canal de transferencia realizado en la segunda placa 202.

La segunda placa 202 comprende una cavidad 222 vaciada en el grosor de la pared de la placa, teniendo la cavidad 212 una forma acampanada hacia arriba en la dirección de la hilera de extrusión a partir de una base de forma circular de igual diámetro al diámetro del orificio de salida del manguito de la extrusora 20 y al del orificio 211. La cavidad 222 forma así un segundo canal de transferencia de mezcla procedente de la extrusora 20.

La cuarta placa 204 comprende una cavidad 242 vaciada en el grosor de la pared de la placa, teniendo la cavidad 242 una forma acampanada hacia arriba en la dirección de la hilera de extrusión a partir de una base de forma circular de igual diámetro al diámetro del orificio de salida del manguito de la extrusora 30 La cavidad 242 forma así un cuarto canal de transferencia de mezcla procedente de la extrusora 30. La cuarta placa 204 también comprende un orificio pasante 241 que comunica con la salida de la cuarta extrusora 40 para transferir la mezcla descargada por esta última al canal de transferencia realizado en una tercera placa 203.

La tercera placa 203 comprende una cavidad 232 vaciada en el grosor de la pared de la placa, teniendo la cavidad 232 una forma acampanada hacia arriba en la dirección de la hilera de extrusión desde una base de forma circular de igual diámetro al diámetro de la salida del manguito de la extrusora 40 y al del orificio pasante 241. La cavidad 232 forma así un tercer canal de transferencia de mezcla procedente de la extrusora 40.

Por supuesto, como en el ejemplo de las figuras 3 a 6, las placas 201, 202, 203, 204 son mantenidas juntas por las paredes laterales 51, 52 y un tirante 53 para formar un cabezal de extrusión en forma de bloque o conjunto unitario. Dicho cabezal de extrusión se aplica de manera estanca a la salida de las extrusoras 10, 20, 30, 40. En una variante ventajosa de la invención, el soporte 90 está constituido por dos partes, siendo al menos una 90' móvil axialmente para aprisionar el cabezal 50 de extrusión y aplicar los orificios de salida de las extrusoras de manera estanca a las caras correspondientes frente al cabezal 50 de extrusión. Así, una vez instalado el cabezal de extrusión en el interior del soporte, se acerca una de las paredes laterales del soporte para asegurar la estanqueidad entre el soporte y el cabezal de extrusión.

Tal cabezal de extrusión realizado en forma de placas intercambiables permite, mediante una disposición juiciosa de orificios pasantes y de canales de transferencia entre las diferentes placas, conservar la disposición inicial de las extrusoras y cambiar solo las placas del cabezal de extrusión, siendo él mismo intercambiable.

En efecto, en las máquinas de coextrusión del estado de la técnica, el orden de apilamiento de las bandas extruidas debe seguir el orden de disposición de las extrusoras en la instalación. Esto se debe a que cada vía de salida de la extrusora desemboca en canales de transferencia soportados por elementos que forman parte integral de la máquina. Su cambio implica operaciones de desmontaje muy tediosas. Por ello, se prefiere mantener la configuración inicial de la máquina y adaptar el régimen de la extrusora al nuevo perfil. Dicha nueva puesta en régimen de la extrusora consume mucho tiempo.

Además, con la solución de la invención, se reagrupan todas las partes dimensionales de la máquina en un bloque extraíble. Dicho bloque se fabrica con ayuda de placas planas paralelas entre sí y perpendiculares a la dirección de salida del flujo de mezcla y provistas de aberturas y de canales de transferencia que permiten invertir el orden de llegada de las mezclas a la hilera de extrusión. Esta solución permite que la instalación sea muy flexible, adaptándose a una gran variedad de perfiles coextruidos, incluso los más complejos, a la vez que reduce los tiempos de espera y de preparación de la instalación o de sus componentes.

En funcionamiento, se comienza eligiendo un cabezal de extrusión apropiado adaptado al perfil a producir por coextrusión. Un cabezal 50 de extrusión de este tipo se realiza previamente apilando placas paralelas entre sí 201, 202, 203, 204 y paralelas a las caras internas de las paredes laterales 51, 52 del cabezal de extrusión y fijándolas juntas, por ejemplo por medio de fijación con tornillos. El cabezal de extrusión se coloca en un horno para calentarlo y llevarlo a la temperatura de funcionamiento de la instalación.

El cabezal de extrusión es a continuación aprehendido por ejemplo por un brazo robótico (no visible en los dibujos) e introducido en el alojamiento 95 del soporte 90 de la instalación, como se ilustra en la figura 4. Se continúa introduciendo el cabezal de extrusión hasta bloquearlo axialmente por la inclinación de su pared lateral y la del soporte. En este momento, los orificios de entrada del cabezal de extrusión y los orificios de salida de las extrusoras se comunican de manera estanca y se puede iniciar la operación de extrusión.

Se pueden disponer más de cuatro extrusoras dispuestas a ambos lados del cabezal de extrusión, aumentando el número de canales de transferencia y/o de orificios pasantes y/o de placas desmontables según corresponda, trabajando al menos dos de ellas con diferentes mezclas y algunas otras con una misma mezcla de elastómeros.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. instalación para fabricar una banda perfilada a base de varias mezclas de elastómeros de diferente composición mediante coextrusión, que incluye al menos dos extrusoras (10, 20, 30, 40) de alimentación de mezcla de elastómeros a un cabezal (50) de extrusión, comprendiendo el cabezal de extrusión un conjunto de al menos dos placas (201,202, 203, 204) que están dispuestas una al lado de la otra, incluyendo cada placa al menos una cavidad que tiene un orificio de entrada que comunica con un canal (15, 25, 35, 45, 212, 222, 232, 242) de transferencia que permite canalizar la mezcla procedente de una extrusora (10, 20, 30, 40) hacia una hilera (60) de extrusión mediante la cual se puede conformar el perfil, estando dicha instalación caracterizada por que las placas (201, 202, 203, 204) tienen cada una de ellas una cara de mayores dimensiones que el canto de dicha placa, que está dispuesta sustancialmente de forma transversal a la dirección de salida de los flujos de mezclas de dichas extrusoras (10, 20, 30, 40), dirección que es paralela al eje longitudinal de la extrusora correspondiente y que coincide con la dirección del orificio de entrada y por tanto con la dirección de circulación del flujo de mezcla entrante, de manera que la placa recibe el flujo de mezcla por dicha cara de mayores dimensiones que el canto y orienta dicho flujo en el canal (15, 25, 35, 45, 212, 222, 232, 242) de transferencia correspondiente, cuyo canal de transferencia, vaciado en el grosor de la placa, forma un ángulo comprendido entre 70 grados y 110 grados con dicha dirección de circulación del flujo entrante y discurre a lo largo de la placa en dirección a la hilera (60) de extrusión.

2. Instalación según la reivindicación 1, caracterizada por que el orificio de salida de una extrusora comunica directamente sin cambiar de dirección ni de sección de salida con el orificio de entrada en la cavidad de una placa.

3. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada por que dichas placas (201,202, 203, 204) son planas y paralelas entre sí.

4. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que dichas cavidades forman canales de transferencia que se extienden en dirección paralela a los planos de las placas y por que dichos canales de transferencia se extienden en una dirección perpendicular a los ejes longitudinales de las extrusoras (10, 20, 30, 40).

5. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que al menos una placa (201, 204) incluye un orificio pasante (211, 241) que permite conectar el orificio de salida de una extrusora (10, 40) con la cavidad de una placa adyacente (202, 203).

6. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que dichas placas (201, 202, 203, 204) son desmontables y se mantienen juntas sobre un soporte común para formar un cabezal de extrusión en forma de conjunto unitario.

7. Instalación según la reivindicación 6, caracterizada por que dicho soporte y dichas placas forman un cabezal (50) de extrusión intercambiable que se conecta directamente a los orificios de salida de las extrusoras (10, 20, 30, 40).

8. Instalación según la reivindicación 6 o 7, caracterizada por que el cabezal (50) de extrusión que forma un conjunto unitario es móvil en bloque en traslación entre una posición introducida en un soporte (90) de la instalación y una posición extraída del mismo.

9. Instalación según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizada por que comprende medios de fijación rápida del cabezal (50) de extrusión al soporte (90).

10. Instalación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que las extrusoras (10, 20, 30, 40) están dispuestas a ambos lados del cabezal (50) de extrusión.

11. Instalación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende cuatro extrusoras (10, 20, 30, 40) dispuestas por parejas a ambos lados del cabezal (50) de extrusión y por que comprende cuatro placas desmontables (201,202, 203, 204) provistas cada una de al menos un canal (212, 222, 232, 242) de transferencia de la mezcla procedente de una de las extrusoras hacia una hilera de extrusión.

12. Procedimiento de fabricación de banda de producto perfilado a base de varias mezclas de elastómeros de composición diferente por coextrusión con ayuda de al menos dos extrusoras de alimentación de mezcla de elastómero (10, 20, 30, 40) de un cabezal (50) de extrusión, caracterizado por que

- se elige un conjunto de al menos dos placas (201, 202, 203, 204) dispuestas una al lado de la otra, incluyendo cada placa al menos una cavidad que posee un orificio de entrada que comunica con un canal (15, 25, 35, 45, 212, 222, 232, 242 de transferencia que permite canalizar la mezcla procedente de una extrusora (10, 20, 30, 40) dedicada hacia una hilera (60) de extrusión que permite la conformación del producto perfilado y se disponen dichas placas sustancialmente de forma transversal a la dirección de salida del flujo de mezcla de dichas extrusoras (10, 20, 30, 40) en el interior del cabezal (50) de extrusión, de modo que cada placa recibe el flujo de mezcla por una cara de dimensiones mayores que el canto de dicha placa, a través del orificio de entrada, según una dirección de circulación del flujo entrante que es paralela al eje longitudinal de la correspondiente extrusora, y de tal forma que dicha placa oriente dicho flujo en el canal (15, 25, 35, 45, 212, 222, 232, 242) de transferencia correspondiente, que está vaciado en el grosor de la placa, forma un ángulo comprendido entre 70 grados y 110 grados con dicha dirección de circulación del flujo entrante y discurre a lo largo de la placa en dirección a la hilera (60) de extrusión; y

- se realiza la extrusión de la banda de producto perfilado.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que se disponen dichas placas (201, 202, 203, 204) con respecto a dichas extrusoras (10, 20, 30, 40) de manera que el orificio de salida de una extrusora comunica sin cambiar de dirección con el orificio de entrada en la cavidad de una placa.

14. Procedimiento según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado por que al menos una placa (201, 204) incluye un orificio pasante (211, 241) que permite conectar el orificio de salida de una extrusora (10, 40) con la cavidad de una placa adyacente (202, 203).

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado por que el cabezal (50) de extrusión se retira de la instalación y se le reemplaza con otro cabezal que incluye un conjunto de placas (201, 202, 203, 204) diferente del primero.