"ROLLO DE PELÍCULA PRE-EST?RADA CON AIRE ATRAPADO Y MÉTODO" ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El presente invento se refiere a una película estirable para envoltura, y particularmente a un rollo de película pre-estirada con aire atrapado, así como un método para fabricar y embobinar un rollo de película pre-estirada de polietileno lineal de baja densidad (LLDPE por sus siglas en Inglés), estirada entre 30% y 320% en dirección máquina dependiendo del producto final que se . requiera, con un estiramiento controlado en dos etapas, la película ha sido rebobinada en forma diferencial, lo cual permite que quede aire atrapado entre las capas del rollo produciendo así un rollo suave o esponjoso que previene y resiste el daño al caer debido a su característica para amortiguar los golpes. Descripción de la técnica previa utilizada: Rollos de película estirable o de tipo adherible se utilizan para envolver y asegurar cargas voluminosas tales como cajas sobre tarimas. Utilizando una película que ha sido previamente estirada simplifica la operación de envoltura de cargas entarimadas. Los bordes de la película que ha sido pre-estirada y embobinada en un centro de cartón son propensos a dañarse y por consiguiente el rendimiento del rollo se ve bastante mermado. Por ejemplo, si el rollo se cae al suelo, se daña o se hacen agujeros en la orilla del rollo. El daño en los bordes de la película provoca que la película se rasgue mientras la carga esta siendo envuelta, manejada o transportada.
La técnica previa ha suministrado películas pre-estiradas con bordes reforzados, los cuales. son reforzados por medio de recocido del borde, con un dobladillo o plegado en el borde. Estos refuerzos endurecen las orillas de la película, lo que la hace más propensa a dañarse. Por otra parte también se han desarrollado máquinas con embobinado usando un patrón oscilatorio para proporcionar una orilla de margen alterno al rollo de película estirable, reduciendo así el riesgo de daño del borde con el subsecuente desgarramiento cuando se estira. La solicitud de patente #20030189118 US, publicada en octubre 9, 2003 por Smith, corresponde a una película pre-estirada con orillas recocidas, las cuales se obtienen al alimentar material termoplástico a una estación de recocido y corte, cortando longitudinalmente el material pre-estirado, se recoce térmicamente el material a lo largo de la línea de corte, y rebobinando el material cortado y recocido en rollos. La patente #5.565.222 US, otorgada a Scherer en Octubre 15 de 1996, presenta un aparato para doblar bordes de película estirable así como una película con bordes doblados. Se suministra una tira de material de película estirable para envoltura, con dobleces planos y de doble espesor en los bordes opuestos. La tira con doblez se hace en un aparato que tiene un primer rodillo de un ancho menor a la anchura del material con el que generalmente se alimenta a la
maquina por el cual los márgenes opuestos del material se proyectan mas allá de los extremos opuestos del rodillo, y un segundo rodillo para guiar la tira a un ángulo agudo desde el primer rodillo provocando que los bordes opuestos se doblen. La tira se mantiene tensa mediante un rodillo de tensión o algún otro medio, y se proporcionan unas barras guía para doblar los bordes opuestos más allá de un ángulo de 90 grados de modo que continúen siendo dobladas hacia adentro contra el cuerpo principal de la tira. La patente #5.531.393 US, otorgada a Salzsauler en Julio de 1996, suministra un rollo de película plástica estirada con una superficie grabada para encerrar aire y así facilitar el desenrollado de la película, estirada entre el 50 y 300 por ciento de la longitud original de la película, se utiliza para envolver cargas entarimadas, y específicamente incluye un doblez en el borde para reforzar la orilla, tai orilla doblada está hecha de manera que minimiza el amontonamiento del borde doblado en el rollo. La patente #6.592.699 US, otorgada a Menta en Julio 15 de 2003, presenta un proceso para fabricar película altamente estirada que tiene bordes sellados permanentemente con calor que son casi invisibles, Un aparato plegador dobla las orillas de la película para formar bordes doblados. La película doblada se pasa a través de un mecanismo de soporte que tiene dos rodillos calientes. Una serie de rodillos de punto de contacto aplican presión a la película doblada mientras ésta es calentada por los rodillos calientes. La presión en el punto de contacto combinado con el calor impartido por los rodillos calientes provoca una soldadura térmica de los bordes doblados resultando un sellado térmico permanente. Debido a que los bordes de la película se doblan antes del estirado en caliente, ei proceso de estirado en caliente hace las dos funciones de estiramiento y sellado con calor en los bordes. La película estirada resultante de este proceso tiene bordes sellados permanentemente con calor que no se separaran, los cuales previenen el desgarramiento de la película durante el subsecuente proceso y uso. La patente #5.967.437 US, otorgada a Martin-Cocher el 19 de octubre de 1999, reivindica una máquina para embobinar película, y un método de fabricación de bobinas de películas pre-estiradas, teniendo como resultado bobinas de película pre-estírada. El método de embobinado de bobinas de película estirable pre-estirada incluye la incorporación de oscilación a la película con un componente perpendicular al eje de la película. Por ejemplo: durante el pre-estiramiento y embobinado de la película, ya sea en un carrete tensor, un carrete de alimentación, o en la bobina de donde se toma la película estirable que se va a estirar, ésta se mantiene en oscilación, y/o el centro de rebobine se mantiene en oscilación. Esto asegura que las capas sucesivas de película estén escalonadas especialmente en las orillas del rollo de película. Las bobinas de película obtenida de está forma no presentan un mayor espesor, ni baja tensión en las orillas de las
bobinas como es en el caso de la película pre-estirada de técnica previa. Se obtiene una mejor resistencia al daño con el subsecuente peligro de desgarramiento, no solo a través de de tener una menor tensión en la orilla de la bobina sino también se obtiene un borde redondeado en el rollo de la película en la bobina. La patente #6.102313 US otorgada a Salzsauler en Agosto 15 de 2000 describe un método y un aparato para producir rollos de material en hoja sin centro de cartón y un rollo de material sin centro. Un rollo de material en hoja, como película plástica para envoltura, teniendo una capa interna embobinada a baja tensión y una capa externa embobinada a una presión más alta nos provee un rollo sin centro. Eliminando la necesidad de un centro reduce el costo de producción de rollos de material en hoja y reduce el peso y las dimensiones externas del rollo con la subsecuente reducción en costos de embarque y almacenaje. Un aparato y método para producir un rollo como este partiendo de un rollo maestro pre-embobinado o como parte de una línea de producción para hacer el material en hoja, involucra la variación de ia tensión longitudinal aplicada al material en hoja al ser embobinado en un eje expandible. Después de que el rollo se haya curado el eje expandible se colapsa y extraído dei rollo para obtener un rollo sin núcleo. El rollo maestro puede ser pre-estirado previo a la formación del rollo sin centro, si se desea, y puede ser pre-estirado como un paso en la formación del rollo sin centro. Las capas forman una estructura que realza la habilidad del aire para ser atrapado entre las sucesivas capas del rollo, tal aire atrapado puede ayudar a dar rigidez al rollo completo previniendo que se colapse una vez que es eje es removido. La Patente #5.458,841 US, otorgada a Shirrell, el 17 de Octubre de 1995, se refiere a un proceso y aparato para fabricar película plástica pre-estirada. El método y el aparato son capaces de producir una película partiendo de material fundido y mediante el enfriamiento de la película para lograr una condición no fundida para poder así estirarla. La película enfriada se introduce y es pasada a través de un punto de contacto primario y un punto de contacto secundario para plásticamente y elásticamente estirar la película enfriada para orientar en frío la película de tal manera que dicha película es estirada más allá de su punto de cedencia. La película enfriada se introduce en una pluralidad de rollos seguidores a una tensión relativamente baja a través de una cierta distancia que permite que la película enfriada se relaje y recobre una mayor parte de su deformación elástica. De ahí la película se forma en un rollo antes de ser fijada a una unidad. La patente #6.375.78 US, otorgada a Wojcik, en Abril 23 del 2002 ilustra un aparato y un proceso de alta velocidad para calentar y estirar una película por medio de un mecanismo de estiramiento que incluye un primer rodillo caliente y un segundo rodillo caliente. La película se estira mientras se transfiere de! primer rodillo caliente al segundo rodillo caliente, el cual gira a una velocidad más alta que ia velocidad que gira ei primer rodillo caliente. La película se alimenta
en el mecanismo del estiramiento a un ritmo de entre 1500 a 2500 pies por minuto en donde es estirada a una longitud mayor del 450% de su longitud inicial. El contacto envolvente entre los rodillos calientes de gran diámetro y la película, así como la pequeña distancia entre los dos rodillos calientes, da como resultado una película altamente estirada con un mínimo de encuellamiento. Lo que se necesita es un rollo de película pre-estirada para envolver tarimas que se pueda estirar a un amplio rango de porcentajes de su longitud original y rebobinado diferencialmente para atrapar aire entre las capas dei rollo para permitir resistencia a golpes, que sea fácil de usar, y un método para fabricar dicha película.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Uno de los objetivos del presente invento es obtener un rollo de película pre-estirada para envolver tarimas y un método para fabricar una película que pueda ser pre-estirada en un proceso de dos fases a un amplio rango de porcentajes de su longitud y diferencialmente rebobinado para atrapar aire ente las capas de película para producir un rollo resistente a los golpes, que sea fácil de usar y que pese aproximadamente la mitad de lo que pesan las películas estirables convencionales para aplicación manual. Un objetivo relacionado a este invento es suministrar un rollo de película que se estira en un proceso de dos fases a través de tres rodillos cubiertos de poliuretano funcionando a diferentes velocidades individualmente controladas y transmitidas a través de engranes o cadenas y catarinas o una transmisión de banda síncrona para pre-estirar la película en un rango del 30% al 320% de la longitud original de la película base. Otro objetivo relacionado al presente invento es suministrar un método de estiramiento y construcción de un aparato en donde la película es forzada a envolverse alrededor de los rodillos de estiramiento por medio del ensamble de un carro de rodillos seguidores que a su vez facilita la alimentación de la materia prima en la maquina. Otro objetivo más de este invento es suministrar el ensamble de un carro de rodillos seguidores que se separa de la base de la maquina, dicho carro gira por medio de bisagras y se abre para permitir alimentar fácilmente la materia prima, y una vez que se haya cargado la materia prima en la máquina el carro se bloquea nuevamente dentro de la posición cerrada por un par de cilindros neumáticos con la película est?rable entre ios rodillos est?radores y los rodillos seguidores para crear un paso rápido y de fácil movimiento para cargar el material y llevar a cabo el método. Todavía otro objetivo más de este invento es suministrar un rollo de película estirable que tiene aire entrampado por medio del método de rebobine diferencial, lo cual facilita el aire quedar atrapado entre las capas sucesivas de película pre-estirada al ser rebobinada en la estación de rebobine del aparato. En pocas palabras, un rollo de película pre-estirada y un método para estirar una película estirable de polietileno lineal de baja densidad (LLDPE, por sus siglas en Inglés), mono-orientada o estirada, entre un 30% y 320% sobre la longitud original de la película base, dependiendo del producto final que se requiera, en la dirección de ia maquina (DM) en un proceso de estiramiento controlado en dos etapas. Enseguida la película se rebobina diferencialmente, de tal manera que atrapa aire entre las capas del rollo para producir un rollo suave y esponjoso qué resiste y previene daños por caída debido a que amortigua los golpes.
Una de las ventajas del presente invento es que produce una película para envolver tarimas que puede ser pre-estirada entre el 30% y el 320% de su longitud original de acuerdo a las necesidades de las aplicaciones particulares. Una ventaja adicional de este invento es que se proporciona un rollo de película pre- 5 estirada para envoltura con aire atrapado para tener un efecto acojinado. Aun otra ventaja más de este invento es que provee un rollo de película pre-estirada para envolver tarimas que es pre-estirado la cantidad adecuada para el trabajo, lo cual hace fácil de usar y evita lastimaduras al eliminar el esfuerzo que se requiere para estirar dicha película a mano. . Otra ventaja más todavía es que pesa aproximadamente la mitad de lo que pesa un rollo
de película estirable convencional de longitud equivalente, lo cual facilita su manejo. Otra ventaja más de este invento es que provee un movimiento fácil y rápido para cargar la materia prima y llevar a acabo el método. Breve descripción de las Figuras: Estos y otros detalles de mí invento serán descritos en conexión con las figuras adjuntas, 15 los cuales son proporcionados solamente a modo de ilustración y no en limitación del invento. Figura 1.- Es una vista lateral esquemática de la película pre-estirada del presente invento al momento de ser estirada en el aparato de estiramiento de película y embobinada en un rollo, llevándose a cabo el método del presente invento. Figura 2.- Es una vista lateral esquemática de ia película estirada y del aparato de la Figura 2.0 1 mostrando el arreglo vertical de los rodillos seguidores en posición abierta y alejada de los rodillos estiradores activos para permitir la carga fácil de la materia prima en el aparato. Figura 3.- Es una vista elevada lateral esquemática del extremo de un rollo terminado de la película pre-estirada del presente invento- Figura 4.- Es una vista elevada frontal esquemática de un rollo terminado de la película 25 pre-estirada del presente invento. Figura 4A. Es una vista detallada esquemática de un borde sobresaliente de la película pre- estirada rebobinada demostrando el borde sobresaliente angulado y el aire atrapado entre las capas de la película en el rollo. Figura 5.- Vista dei plano superior esquemático de la estación del rebobinado del presente 30 invento. Figura 6.- Es una vista elevada lateral esquemática de la estación de rebobinado del presente invento. Figura 7.- Es una vista en corte esquemática de la estación de rebobinado de la Figura 6.
Método preferente para llevar a cabo el invento: En las Figuras 1 al 7, el presente invento incluye una película pre-estirada 20B para envolver artículos grandes, un aparato estirador para llevar a cabo el método del presente invento, y un rollo terminado de la película pre-estirada y rebobínada con aire atrapado entre las capas de la película En la Figura 1, una película pre-estirada 20B de polietileno lineal de baja densidad mono-orientada (LLDPE) es estirada desde una longitud no estirada de la película base o materia prima 20A desde el primer rollo 31 a la longitud deseada para satisfacer los requerimientos de uso en la dirección de la máquina (paralelo al lado de los bordes) en un proceso controlado de estiramiento en dos etapas. La película pre-estirada tiene líneas de estiramiento 28 en la dirección de la máquina paralelas a los lados de la película, como se aprecia en el rollo pre-estirado terminado 32 de las Figuras 3 y 4. La película pre-estirada 20B se embobina a un segundo rollo 32, con la película pre-estirada embobinada alrededor de un centro de cartón 33B con espacios de aire 27, como se muestra en ia Figura 4A, entre las capas de película pre-estirada producido por el rebobinado diferencial de dicha película pre-estirada io cual provoca que el aire quede atrapado 27 entre las capas de la película pre-estirada, obteniendo un rollo acojinado que tiene una característica esponjoso y suave que previene y resiste daños por caídas debido a que amortigua los golpes. La película pre-estirada puede ser estirada la cantidad deseada dependiendo del uso que se le de a cualquier película pre-estirada entre el 30% y el 320% más de la longitud original de la película base que sirve de materia prima. En la Figura 1, un método para pre-estirar película y formar un rollo de película pre-estirada con aire atrapado en el que los bordes son suaves y se traslapan para envolver artículos grandes consta de dos pasos: Un primer paso consiste en pre-estirar una película base de polietileno lineal de baja densidad mono-orientada (LLDPE) desde un rollo de materia prima sin estirar 20A que esta en un primer rollo 31 de una longitud sin estirar a una longitud deseada para satisfacer los requerimientos de uso, estirando la película en dirección de la máquina, produciendo líneas de estiramiento 28 paralelas a los bordes de los lados de la película en un proceso de estiramiento controlado en dos etapas de estiramiento, y rebobinando la película pre-estirada 28B en un segundo rollo 32. La película pre-estirada puede ser estirada cualquier cantidad deseada produciendo una película pre-estirada 20B entre un 30% y 320% mayor que la longitud original de la película base o materia prima 20A.
- - El primer paso consiste en estirar la película en tres rodillos estiradores cubiertos de poliuretano 21, 22 y 23 que giran a diferentes velocidades increméntales e individualmente controladas, una primera fase de estiramiento ocurre entre un primer rodillo 21 y un segundo rodillo 22 que estiran la película entre el 30% y 150% más de la longitud original de la película base que sirve de materia prima, y una segunda fase de estiramiento entre el segundo rodillo 22 y un tercer rodillo 23 estirando la película entre el 0% y 170% más de la longitud obtenida de lá película después de la primera fase. Las velocidades increméntales en los rodillos estiradores se fijan a una cantidad determinada dependiendo del uso que se le vaya dar al producto terminado, y dichas velocidades se transmiten por engranes, cadenas y catarinas o por una banda de transmisión síncrona. En la Figura 2, un ensamble de carro de rodillos seguidores 15 se separa de la base de la máquina al girar sobre un pivote hacia fuera para permitir alimentar fácilmente la película base 20A desde el primer rollo 31. Una vez que se alimenta la máquina el carro es asegurado dentro de su posición cerrado por un par de cilindros neumáticos con la película estirable entre los rodillos de estiramiento 21, 22 y 23 y los rodillos seguidores 10, 11, 12, 13 y 14 En las Figuras 5, 6 y 7, un segundo paso comprende el rebobinado diferencial del segundo rollo 32 de película pre-estirada que consiste en atrapar el aire 27 entre una serie de capas de la película pre-estirada 20B del segundo rollo 32 para producir espacios de aire 27 entre las capas de la película pre estirada 20B y produciendo un borde traslapado suave 26, como se puede apreciar en la Figura 4A, obteniendo así un segundo rollo acojinado 32 con una característica esponjosa y suave que previene y resiste el daño por caídas debido a que amortigua los golpes. En las Figuras 5 al 7 eí paso de rebobinado diferencial incluye un centro de cartón 33B del segundo rollo 32 que se desliza sobre un mandril de velocidad fija 46 a un ritmo controlado de acuerdo a la cantidad de presión ejercida por un cilindro neumático guiado 48 que permite rebobinar el material 20B en forma diferencial mientras que el rollo 32 crece en diámetro. Este rebobine diferencial permite y realza la capacidad de atrapar aire 27, como se aprecia en la Figura 4A, entre las capas de la película al ser rebobinadas en el centro de cartón 33B. La velocidad periférica en el centro de cartón se fija entre el 5 al 20% más alto que la velocidad periférica del . tercer rodillo de estirado 23. En uso, ia película pre estirada 20B se desenrolla del rollo 32 y se envuelve la tarima o algún otro artículo grande y la película se adhiere automáticamente a y asegura la tarima o cualquier otro artículo grande sin requerir una tensión excesiva adicional al envolver la película debido a que ha sido pre-estirada previamente a la longitud deseada para el trabajo.
Se entiende que ia descripción anterior se proporciona simplemente para ilustración y no en limitación del invento y se pueden hacer varias modificaciones sin salirse de la esencia del invento como se reivindica.