MÁQUINA PARA APLICACIÓN DE PRODUCTOS TERMOFUSIBLES Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con la aplicación de productos termofusibles, en particular con la aplicación de adhesivos termofusibles que se alimentan en forma de granza o pequeñas bolas, realizando una fusión para aplicar el producto en estado fluido, proponiendo una máquina extrusora que realiza las funciones de alimentación, fusión y compresión del producto adhesivo en unas condiciones ventajosas.

Estado de la técnica

Los sistemas de aplicación de productos termofusibles utilizan convencionalmente máquinas extrusoras, en las que se alimenta el producto en forma de granza o pequeñas bolas, trasladándolo, mediante un husillo de transporte, a lo largo de una zona de fusión, hasta una zona de aplicación a la que el producto fundido se suministra en unas condiciones de fluidez y presión determinadas para cada caso de aplicación.

Los sistemas aplicadores de este tipo presentan una serie de problemas derivados de la propia alimentación del producto en granza y del procesado necesario para aportar el producto en las condiciones de fluidez y presión adecuadas para la aplicación

En ese sentido, es de señalar que, una alimentación a alto caudal exige un giro rápido del husillo de transporte lo cual provoca que parte del producto que se alimenta sea expulsado hacia atrás, ya que la granza no tiene tiempo de entrar toda ella en la conducción de transporte y una parte es expulsada por la propia rotación del husillo o se produce la ruptura de la granza provocando atascos (por adherencia entre granzas/pellets) o una alimentación insuficiente.

Por otro lado, es necesario que la zona de fusión tenga una gran longitud, para dar tiempo a que el producto se funda, puesto que, si el transcurso es más corto de lo necesario, el producto no llega a fundir bien.

Además, dado que existen diferentes productos termofusibles, que necesitan distintos tiempos de fusión, para la aplicación de los diferentes productos puede ser necesario cambiar el husillo de transporte, con el fin de adaptar el transcurso por la zona de fusión al tiempo requerido en cada caso. Para proceder con dicho cambio o para tareas de mantenimiento es necesario el desmontaje del husillo completo y en consecuencia el desmontaje del cuerpo estructural de la máquina. Este proceso de desmontaje es complicado por lo que se aumentan los tiempos de mantenimiento o sustitución del husillo, además de que puede conducir a un mal funcionamiento de la máquina por una manipulación incorrecta.

Y en otro aspecto, en el momento de la aplicación es necesario que el producto fundido se aporte a una presión adecuada, por lo que es necesario que antes de la salida de aplicación se realice una fase de compresión. La parte de compresión empuja los gases calientes generados durante el procesado del material hacia la zona de fusión y suministro. Estos gases funden parcialmente la granza en la zona de suministro formando grandes conglomerados que no se pueden procesar, y por ende provocan falta en la alimentación de la máquina. Por tanto, las máquinas extrusoras han de usar un sistema de refrigeración auxiliar que permita aislar térmicamente la parte de suministro de la de fusión para que no haya interrupciones en la alimentación del material a fundir.

Ante tales particularidades y problemas de la aplicación de producto termofusible, es evidente la necesidad de una máquina que ofrezca en su realización unas características capaces de permitir la alimentación, la fusión y la compresión de los productos termofusibles con el fin de aportarlos en condiciones adecuadas para su aplicación.

Objeto de la invención

De acuerdo con la presente invención se propone una máquina extrusora para aplicación de productos termofusibles, comprendiendo un cuerpo estructural provisto longitudinalmente en su interior con un hueco que se extiende entre una entrada de suministro de producto en estado sólido y una salida de descarga por la que el producto sale en estado fluido para su aplicación, comprendiendo en el hueco un husillo provisto de una aleta helicoidal para transportar el producto pasando por una zona de alimentación, una zona de fusión o plastificación, y/o una zona de compresión, en la que el hueco interior comprende una zona cónica con un estrechamiento que separa la zona de alimentación de la zona de fusión para la compactación del producto termofusible, comprendiendo en la periferia de la zona cónica interior del hueco una pluralidad de hendiduras. Siendo la zona de alimentación, donde se encuentra el producto termofusible en estado sólido, preferentemente en forma de granza. La zona de fusión, la zona contigua a la de alimentación donde la granza pasa del estado sólido a líquido con unos medios de calentamiento. Y la zona de compresión, la zona previa a la salida del producto termofusible en la que se comprime el producto termofusible en estado líquido para expulsarlo según la presión requerida.

Según la invención, en la zona de alimentación de la máquina preconizada se presenta dicho estrechamiento en forma cónica, determinando una zona cónica que separa la zona de alimentación de la zona de fusión. Gracias a esta configuración cónica se compactan las granzas de producto termofusible reduciendo los huecos entre ellas de forma que aumenta el rango de fusión al reducir el volumen total. De esta manera se optimiza el calentamiento para la fusión del producto termofusible ya que los huecos existentes entre las granzas representan volúmenes de aire, por lo tanto, reduciendo dichos volúmenes de aire se optimiza la fusión calentando el mayor volumen de producto posible minimizando las perdidas por calentamiento de aire.

Sin embargo, dada la velocidad de giro del husillo y debido a esta configuración cónica del hueco que provoca cierto impedimento al avance, deriva en que algunas granzas puedan moverse en sentido opuesto al del empuje del husillo produciendo un efecto rebote, dejando algunas granzas sin avance mientras gira el husillo y, por lo tanto, dejando huecos indeseados entre las granzas y en consecuencia una fusión menos eficaz.

Para resolver este problema, está previsto que la zona cónica del hueco de la máquina extrusora comprenda las mencionadas hendiduras, que preferentemente están dispuestas longitudinalmente en el sentido de transporte del producto termofusible. De este modo se producen irregularidades en la superficie interior de la zona cónica que guían la granza y evitan los retornos de la granza a la zona de suministro y, consecuentemente, evitan atascos del producto en su transporte hacia la zona de fusión. Las granzas retornadas podrían volver a la fuente de suministro parcialmente fundidas o rotas, aumentando la capacidad de adherirse a otras granzas, generando aglomeraciones a la entrada del husillo. Consiguientemente, dichas aglomeraciones aumentan la probabilidad de que se generen atascos que impidan la normal entrada de suministro solido al husillo.

De acuerdo con una característica de la invención, está previsto que dicha zona cónica comprenda exteriormente una pluralidad de aletas externas, de forma que el cuerpo estructural en esa zona comprende una serie de aletas que contribuyen a la disipación de calor para evitar una fusión parcial de la granza antes de su entrada en la zona de fusión. De esta manera, de producirse el rebote, la granza será menos pegajosa y disminuirá la probabilidad de producirse atascos.

En el sentido de disminuir la fusión parcial de las granzas que puedan rebotar desde el husillo a la zona de suministro, pueden existir unos medios de aislamiento térmico entre la zona de alimentación y la de fusión.

La entrada de suministro del producto en granza a la parte del hueco en la que se encuentra el tramo de mayor diámetro del husillo de transporte está además enfocada en una orientación desfasada respecto del eje del husillo, estando configurada en esa entrada una superficie inclinada con orientación en una dirección tangencial respecto del husillo, lo cual evita un choque frontal del producto que entra contra el husillo, facilitando la entrada del producto al hueco de conducción para ser arrastrado por el husillo. De este modo se evita que la granza retorne a la entrada o quede atrapada entre las aletas del husillo y la superficie del hueco.

Para controlar el nivel de producto sólido en la tolva, ésta puede incluir un sensor de nivel que detecte un nivel máximo y mínimo para la óptima alimentación de la máquina con adhesivo termofusible.

Según la invención, el husillo de transporte del producto comprende una pluralidad de tramos y preferentemente dos tramos que van asociados axialmente entre sí por una unión desmontable, correspondiendo preferentemente el primer tramo a la zona de alimentación, y el segundo tramo a la zona de fusión y compresión del producto termofusible. Gracias a esta configuración se consigue una modularidad del husillo de transporte que facilita las tareas de mantenimiento. Además, cuando es necesario la sustitución del husillo para adaptarlo a las propiedades del producto termofusible, únicamente sería necesario desacoplar el segundo tramo correspondiente a la zona de fusión y/o compresión, en particular el tramo de la zona de fusión, puesto que es el que se adapta según las propiedades del producto termofusible.

De esta forma, el tramo de fusión y/o compresión del husillo se puede extraer para su sustitución por la salida de descarga, por ejemplo, por roscado, sin tener que desmontar el primer tramo correspondiente a la zona de alimentación, el cual es el que está acoplado al accionamiento de giro, de forma que no es necesario desmontar la máquina. Se ahorra considerablemente en tiempos de mantenimiento, y en consecuencia aumentando la productividad. Adicionalmente se evita tener que fabricar husillos completos que aumentan los costes de fabricación y dificultad de mecanizado, siendo solamente necesario fabricar el tramo que cambia su configuración.

Según una característica de la invención, la máquina tiene un diámetro de husillo y/o un diámetro de hueco que es al menos parcialmente variable longitudinalmente. Estando la aleta helicoidal provista en la superficie exterior del husillo, extendiéndose hasta ocupar el hueco, siendo el diámetro de la aleta helicoidal correspondiente al diámetro del hueco de la máquina. De forma que, en el cuerpo estructural de la máquina, el husillo de transporte se aloja en el hueco que se corresponde recíprocamente con los diámetros de los tramos componentes del husillo, ajustándose el husillo o sus tramos a los distintos tipos de producto termofusible.

Adicionalmente de forma preferente, el diámetro del husillo presenta un estrechamiento progresivo en la zona de alimentación en la dirección de transporte del producto en correspondencia con la zona cónica del hueco. Esto favorece la circulación del producto en granza que entra en la máquina, para el transporte hacia la zona de fusión.

La invención también contempla que el diámetro del husillo y/o el diámetro del hueco sea uniforme longitudinalmente a lo largo de la zona de fusión y/o a lo largo de la zona de compresión. De esta forma se facilita la extracción del husillo para su sustitución, proporcionando además una mayor simplicidad de fabricación.

Preferentemente, el diámetro interior del husillo en la zona de fusión es inferior al diámetro en la zona de compresión. De esta forma se produce mayor eficiencia por un mayor calentamiento del producto por longitud, consiguiéndose una compresión posterior al reducir el espacio entre la superficie del hueco y la superficie del husillo.

Según una realización preferente, está previsto que el paso de la aleta helicoidal del husillo sea al menos parcialmente variable longitudinalmente. De esta forma se adapta el husillo a las propiedades del producto termofusible, aumentando o disminuyendo el paso de la aleta al igual que si se varía el diámetro del husillo.

Por todo ello, la máquina preconizada resulta de unas características muy ventajosas para la función de procesado de productos termofusibles a la que está destinada, adquiriendo vida propia y carácter preferente respecto de las máquinas convencionales actualmente utilizadas de la misma función.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra una vista en sección longitudinal de una máquina extrusora de productos termofusibles según el objeto de la invención.

La figura 2 es un detalle en sección ampliada de la parte del cuerpo estructural de la máquina extrusora, que corresponde al alojamiento del tramo de mayor diámetro del husillo de transporte de producto por el interior de la máquina donde se puede ver la zona cónica del hueco.

Las figuras 2a - 2q son secciones y vistas de perfil de la zona cónica para diferentes configuraciones de las hendiduras de la zona cónica.

La figura 3 es un detalle ampliado de la zona de la entrada de suministro de producto de la máquina extrusora de la invención.

La figura 4 es una vista frontal de la tolva de la máquina extrusora.

La figura 5 es una representación en perspectiva del husillo de transporte de producto de la máquina extrusora de la invención.

La figura 6 es una vista lateral de dicho husillo de transporte de producto de la máquina extrusora de la invención.

La figura 7 es una perspectiva de husillo de transporte de producto con los dos tramos componentes desacoplados en posición correlativa de montaje.

La figura 8 es una vista lateral del husillo de transporte de producto con los dos tramos componentes desacoplados en posición correlativa de montaje. Descripción detallada de la invención

El objeto de la invención se refiere a una máquina destinada para el procesado de productos termofusibles como, por ejemplo, polímeros, especialmente adhesivos termofusibles. El producto termofusible se suministra en estado sólido, particularmente en forma de granza o pequeñas bolas, al que hay que someter a un proceso de fusión y de compresión para adaptarlo a unas condiciones de fluidez y presión adecuadas para la aplicación de destino.

La máquina comprende un cuerpo estructural (1), el cual posee longitudinalmente en su interior un hueco (2) que se extiende desde una entrada de suministro (3) en la que se suministra el producto sólido y una salida de descarga (4) por la que el producto fluye en las condiciones adecuadas para su aplicación transportándose debido al giro de un husillo (5) gracias a unas aletas helicoidales (9).

Dentro del hueco (2) se aloja el husillo (5) giratorio que tiene la función de transportar el producto que llega por la entrada de suministro (3), para trasladarlo a lo largo del hueco (2) hasta la salida de descarga (4), poseyendo dicho husillo (5) dos tramos (5.1) y (5.2) longitudinalmente asociados en prolongación entre ellos.

Los dos tramos (5.1) y (5.2) componentes del husillo (5) son estructuralmente de diámetros distintos, poseyendo el primer tramo (5.1) un diámetro mayor, con una configuración longitudinal cónica, en tanto que el segundo tramo de husillo (5.2) es de un diámetro menor, con una configuración cilindrica.

De forma que el diámetro del hueco (2) se corresponde con el diámetro de las aletas helicoidales (9) del husillo (5) correspondiendo la parte cónica que tiene mayor diámetro en una zona en la que desemboca la entrada de suministro (3), mientras que la parte cilindrica que tiene menor diámetro se extiende desde esa zona cónica hasta la zona de la salida de descarga (4). Esta parte cilindrica pasa por una zona de fusión, en la que el producto que se traslada por el hueco (2) es sometido a un calentamiento que produce su transformación desde el estado sólido al estado de fluidez necesario para la aplicación. Después de dicha fusión es necesaria una etapa de compresión para que el producto fluido llegue a la salida de descarga (4) con la presión necesaria para una adecuada aplicación. Con este propósito el segundo tramo de husillo (5.2) está dividido en una zona de fusión y una zona de compresión, disponiendo dicho segundo tramo de husillo (5.2) en la zona de compresión un diámetro superior al diámetro del segundo tramo de husillo (5.2) en la zona de fusión. De este modo se reduce el volumen entre superficie del hueco (2) y husillo (5) comprimiendo el fluido para su salida a una determinada presión.

La asociación entre los dos tramos (5.1) y (5.2) componentes del husillo (5), se establece mediante una unión (6) desmontable, tal como un acoplamiento roscado, de modo que cuando por distinta naturaleza de diferentes productos termofusibles a aplicar hay que cambiar el husillo (5) con el fin de que la duración del traslado a lo largo del hueco (2) sea la adecuada para lograr las condiciones correctas de fusión y compresión, solo es necesario cambiar el segundo tramo de husillo (5.2) cilindrico. Así se puede extraer de una manera relativamente sencilla por el extremo que corresponde al acoplamiento con el primer tramo de husillo (5.1) cónico, sin que sea necesario desmontar dicho tramo (5.1) cónico, cuya extracción es más complicada, ya que es el que va acoplado al mecanismo de accionamiento para el giro (15) del husillo (5). Cuando exista compresión, cambia el radio interior del husillo, y la camisa mantiene el diámetro. En todos los casos, el husillo se extrae desde la parte de alimentación.

En los casos que la presión que alcanza el producto fundido en el husillo (5) no sea la adecuada para su correcta aplicación, aguas abajo de la salida de descarga (4), se puede intercalar un reservorio (10) para almacenar producto en estado de fluidez. Aguas abajo del reservorio puede existir una bomba (12) que acondicione la presión del producto en estado de fluidez. El nivel de producto termofusible en el reservorio (10) puede estar monitorizado con un medio de detección de nivel de producto (11).

Para controlar el proceso de suministro de producto sólido, se monitoriza el nivel de adhesivo termofusible en la tolva mediante sensor de nivel (no mostrado en las figuras) que detecte un nivel máximo y mínimo para el óptimo funcionamiento de la máquina.

Para facilitar aún más una entrada adecuada del producto en la alimentación de la máquina, como se puede ver en la figura 3, la entrada de suministro (3) está en su caso prevista con una dirección que desemboca de manera descentrada lateralmente respecto del eje longitudinal del husillo (5). De forma que la llegada al hueco (2) del producto sólido en granza se produce de manera tangencial respecto del husillo (5). Así, el producto no choca directamente de frente contra el husillo (5), evitando así que pueda haber rechazo hacia atrás de una parte del producto por el propio giro del husillo (5) y, por consiguiente, se consigue una alimentación con mayor eficiencia. Por otro lado, en el abocamiento de la entrada de suministro (3) hacia del hueco (2) se halla definida una superficie en rampa (7), con dirección tangencial respecto al husillo (5), lo cual favorece la entrada del producto sólido en granza en el hueco (2) para ser recogido por el husillo (5) en transporte hacia la zona de fusión.

Además, como se ha mencionado anteriormente, en dicha zona de alimentación existe un estrechamiento que conforma la zona cónica (2.1) del hueco (2) lo que permite dirigir las granzas de producto hacía la zona de fusión reduciendo los espacios entre las granzas. Como se puede comprobar en la figura 2, en la superficie de dicha zona cónica (2.1) del hueco (2) van dispuestas periféricamente una distribución de hendiduras (8) orientadas en sentido longitudinal. Estas hendiduras (8) favorecen la circulación del producto sólido en granza por la zona cónica del hueco (2), para su paso a la zona de fusión que se encuentra a continuación en la parte cilindrica, evitando que se vea dificultada la circulación del producto por atascos o efecto rebote. Aunque preferentemente las hendiduras (8) están dispuestas en dirección longitudinal, están previstas diferentes configuraciones de las mismas como las que se visualizan en las figuras 2a - 2q. En dichas figuras se puede comprobar como algunas hendiduras (8) son de la forma de anillos transversales a la dirección de transporte de la granza, en forma de espiral, e incluso en forma circunferencial distribuidas según diferentes diámetros. Además, pueden variar su configuración longitudinal o en la forma de su terminación.

Todas estas configuraciones contribuyen a formar un sistema de guiado en la superficie interior de la zona cónica (2.1) que evita atascos eliminando al máximo de ese modo los espacios entre granzas en su alimentación a la zona de fusión.

También está previsto que dicha zona cónica (2.1) comprenda exteriormente unas aletas (13). Dichas aletas (13) periféricas están conformadas en el cuerpo (1) de la máquina, de forma que contribuyen a la disipación de calor para evitar que las granzas se fundan parcialmente durante la fase de alimentación, disminuyendo la pegajosidad. En caso de retornar a la zona de alimentación, los eventuales conglomerados que pudieran formarse no atasquen la zona de alimentación.

Según una opción de diseño, para el mismo fin, está previsto que la máquina comprenda unos medios de aislamiento térmico (16) entre el tramo de fusión y el de alimentación, evitando así que el calor y gases calientes de la zona de fusión fundan la granza en la alimentación. Preferentemente, estos medios de aislamiento térmico (16) son de la forma de una pieza con simetría cilindrica a modo de anillo que se emplaza preferentemente entre la zona de fusión y la zona de alimentación. El material en que se construye es un plástico técnico preferentemente hecho en PEEK, PPS, PTFE, PA, o ABS.

Todo ello contribuye a optimizar la fusión del producto termofusible, consiguiendo una fusión más homogénea que facilita una mejor compresión del producto fundido para expulsarlo según las condiciones deseadas y con una mayor rapidez y menor consumo.