IT201800000476A1

IT201800000476A1 - Unità, impianto e metodo di coestruzione

Info

Publication number: IT201800000476A1
Application number: IT201800000476A
Authority: IT
Inventors: Bruno Gasparini
Original assignee: Lacoplast It Srl
Priority date: 2018-01-03
Filing date: 2018-01-03
Publication date: 2019-07-03
Also published as: EP3508324B1; EP3508324A1

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo "Unità, impianto e metodo di coestrusione”

Campo tecnico dell’invenzione

La presente invenzione riguarda un’unità, un impianto ed un metodo di coestrusione, in particolare per la coestrusione migliorata di profili multipli. Stato della tecnica anteriore all’invenzione

I processi di estrusione e di coestrusione sono ben noti, in particolare nell’ambito della lavorazione dei materiali polimerici, quali materiali termoplastici, materiali elastomerici ed elastomeri termoplastici. Per facilitare la comprensione dell’invenzione, la tecnica nota verrà di seguito descritta brevemente, con riferimento alle figure da 1 a 11 qui allegate. L’estrusione è un procedimento tecnologico adatto alla produzione di elementi allungati, detti di seguito profili e indicati con 100 nelle figure allegate. I profili hanno sezione sostanzialmente costante e lunghezza a priori indefinita. La frequenza di taglio determina la lunghezza del prodotto finale. Nella sua forma base, l’estrusione prevede l’impiego di un’unità di estrusione 22, raffigurata schematicamente in figura 1.

L’unità di estrusione 22 comprende un estrusore 20 e, a valle dell’estrusore 20, un canale di alimentazione 206 e una filiera 208. L’estrusore 20 comprende generalmente un cilindro 200, una tramoggia 202, una vite da estrusione 204 e mezzi riscaldanti (non rappresentati).

L’estrusore 20 comprende anche altri parti quali ad esempio un motore, una trasmissione meccanica, un riduttore, dei circuiti di controllo, ecc. Tipicamente un l’estrusore 20 comprende inoltre un sistema di raffreddamento della prima parte del cilindro 200, ad esempio per mezzo di ventilatori. Poiché però tali parti non interessano la presente trattazione, verranno ignorate nel seguito.

Qui e di seguito si farà riferimento per semplicità ad una vite da estrusione 204, comprendendo in tale espressione tutte le soluzioni note che sono adatte a svolgere le stesse identiche funzioni. Esempi noti sono una vite senza fine ad un principio, una vite barriera, una coppia di viti co-rotanti, una coppia di viti contro-rotanti, ecc.

Inoltre, con il termine “cilindro” non si intende solamente un elemento avente forma cilindrica, ma anche altre forme, in sé note al tecnico del ramo.

Ancora, si farà riferimento per semplicità ad una tramoggia 202, tuttavia sono possibili altre soluzioni di alimentazione del cilindro, come ad esempio un dosatore gravimetrico, un dosatore volumetrico, ecc.

La filiera 208 è solitamente realizzata mediante una serie di piastre al fine di facilitarne la realizzazione e le fasi di assemblaggio e disassemblaggio. Tale caratteristica è indicata schematicamente nelle figure allegate.

Allo stato dell’arte sono comunque note forme di realizzazione in cui la filiera non è realizzata mediante una serie di piastre.

Sono anche note unità di estrusione più complesse che prevedono la presenza di altri elementi, ad esempio filtri o pompe ad ingranaggi per controllare il flusso del polimero fuso.

In breve, il funzionamento dell’unità di estrusione 22 nella sua forma di base è il seguente. Il materiale polimerico grezzo, solitamente allo stato di granuli o pellet, viene alimentato alla tramoggia 202 e da lì accede al cilindro 200. La rotazione della vite da estrusione 204 spinge la massa di materiale polimerico verso il canale di alimentazione 206 e, al tempo stesso, la riscalda meccanicamente. Il riscaldamento del polimero è ulteriormente garantito dai mezzi riscaldanti collocati attorno al cilindro 200. In questo modo il materiale polimerico viene portato a fusione creando una massa sotto pressione con le adeguate proprietà fluidodinamiche. La rotazione della vite da estrusione 204 spinge il materiale fuso lungo il cilindro 200 e poi nel canale di alimentazione 206, fino alla filiera 208. Qui il materiale polimerico fuso e in pressione non può che uscire attraverso un’apertura sagomata 210 - mostrata in figura 2 - che è predisposta nella filiera 208, assumendone approssimativamente la sezione.

La forma dell’apertura sagomata dipende dalle specifiche di progetto; la forma a “T” rappresentata in figura 2 è da considerare come esempio. Tale approccio si applica a tutte le aperture sagomate 210 descritte nel presente documento.

In figura 3 è rappresentato schematicamente un generico impianto di estrusione 9 di tipo noto. Come si può notare, a valle dell’unità di estrusione 22, l’impianto di estrusione 9 comprende solitamente altre stazioni di lavorazione.

Preferibilmente nell’impianto di estrusione 9 è presente una stazione di calibrazione 30, adatta a rifinire la superficie esterna del profilo 100 e a definirne in modo più preciso la sezione. Infatti, come accennato sopra, quando il profilo 100 esce dalla filiera 208, mantiene in modo approssimativo la forma dell’apertura sagomata 210. In particolare, nelle condizioni che si verificano all’uscita della filiera 208, svariati fenomeni agiscono sul materiale polimerico facendone mutare la forma. Tra questi fenomeni possiamo citare il rigonfiamento all’uscita dalla filiera, spesso indicato con il termine inglese “swelling”, da ricondurre, ad esempio, al recupero della forma dopo il passaggio in filiera, nel caso di materiali polimerici che presentano comportamento viscoelastico. In generale, la stazione di calibrazione 30 è quindi necessaria qualora si desideri definire ulteriormente la sezione del profilo 100 e migliorarne la finitura superficiale. A valle della stazione di calibrazione 30 è posta preferibilmente una stazione di raffreddamento 40, adatta a riportare il materiale polimerico ad una temperatura sufficientemente bassa da consolidare il profilo 100.

Queste due stazioni possono essere riunite in un’unica stazione di calibrazione e raffreddamento, indicata con 340 in figura 15, che mostra schematicamente un impianto di coestrusione secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.

A valle della stazione di raffreddamento è solitamente presente una stazione di traino 50, adatta ad applicare una trazione al profilo 100 in modo da mantenere il profilo 100 rettilineo e farlo avanzare nella linea di estrusione.

Altre stazioni (non rappresentate in figura 3) che possono essere presenti in un impianto di estrusione 9 di tipo noto sono stazioni di marcatura dei profili, ad esempio mediante tampografia o stampa up and down di film a caldo e/o stazioni per eseguire altre lavorazioni richieste da esigenze specifiche (punzonatura, foratura, applicazione di film a caldo, applicazione di lamina metallica, ecc.). Tipicamente è presente anche una stazione di taglio.

Una particolare variante dell’estrusione è la coestrusione, nella quale vengono alimentati ad una sola filiera 208 almeno due differenti materiali, allo scopo di realizzare con una sola operazione, un profilo comprendente porzioni di materiali diversi.

Nella sua forma più semplice, l’unità di coestrusione 220, rappresentata schematicamente in figura 9, comprende in pratica due estrusori 201 e 202. Ciascun estrusore 201 e 202 comprende un cilindro 2001, 2002, una tramoggia 2021, 2022, una vite da estrusione 2041, 2042 e mezzi riscaldanti (non rappresentati). Entrambi gli estrusori 201 e 202 confluiscono in un’unica filiera 208 tramite i relativi canali di alimentazione 2061 e 2062.

Il flusso dei due materiali allo stato fuso è studiato in modo che questi, all’interno della filiera 208, rimangano a contatto tra di essi il tempo sufficiente a stabilire un legame strutturale.

Un generico profilo 100 ottenuto per coestrusione è rappresentato schematicamente in figura 11, in cui sono evidenziate due porzioni 101 e 103 ottenute con materiali differenti. Tale profilo 100 è ottenuto con una filiera 208, mostrata in dettaglio in figura 9, la cui apertura sagomata 210, mostrata in figura 10, comprende una prima zona operativa 210a ed una seconda zona operativa 210b, tra di esse virtualmente separate da una linea 210c, la quale rappresenta la zona di discontinuità tra i differenti materiali che formano le porzioni 101 e 103 del profilo 100. In particolare, la porzione 103 del profilo 100 si ottiene per estrusione di uno dei due materiali attraverso la zona operativa 210a dell’apertura sagomata 210, mentre la porzione 101 del profilo 100 si ottiene per estrusione dell’altro dei due materiali attraverso la zona operativa 210b dell’apertura sagomata 210. Profili di questo tipo possono ad esempio essere impiegati in situazioni nelle quali si vogliano sfruttare caratteristiche peculiari dei differenti materiali. Ad esempio un primo materiale (porzione 101) con migliori prestazioni strutturali può essere unito ad un secondo materiale (porzione 103) più morbido. Il secondo materiale è dunque più adatto a svolgere la funzione di guarnizione e/o ad aumentare localmente l’attrito in un accoppiamento di forma cui il profilo 100 è destinato. A prescindere dai materiali impiegati, nel realizzare un profilo per coestrusione è importante garantire che i due materiali formino, nella zona di interfaccia tra uno e l’altro, un legame strutturale che consenta al profilo di comportarsi come se fosse monolitico.

Nello schema di figura 9 è ben visibile, per maggior chiarezza, il tratto di lunghezza l lungo il quale avviene il contatto tra i due materiali. Nella realtà il tratto o zona di contatto tra i due materiali è ben più corto di quanto appaia in figura 9. Nel caso la filiera 208 sia una filiera a piastre, tipicamente la zona di contatto è contenuta completamente nell’ultima piastra. Ad esempio nel caso di profili coestrusi a sezione sottile, come i bordini estrusi a “C” per i ripiani di vetro dei frigoriferi (comunemente denominati bordini-vetro) con “grip” morbido, la lunghezza l della zona di contatto è dell’ordine del millimetro.

Un aspetto critico dei processi di estrusione e di coestrusione noti è quello della regolazione ottimale dei parametri di lavorazione. Tale regolazione è mirata all’ottenimento di un profilo 100 avente sezione trasversale rispondente al progetto.

Il problema della regolazione dei parametri di lavorazione è legato al fatto che la fluidodinamica interna all’unità di estrusione 22 è estremamente complessa. Il materiale polimerico fuso è tipicamente un fluido nonnewtoniano. Inoltre, nel campo di lavorazione di questi materiali, le perdite di carico dipendono sensibilmente dalla geometria del canale in cui il materiale fuso scorre. Ancora, l’attrito che si genera tra il materiale polimerico fuso e le pareti sulle quali scorre (ad esempio pareti del cilindro 200, del canale di alimentazione 206 e della stessa filiera 208) dipende dall’orientazione e dalla rugosità delle pareti stesse, rugosità che può variare ad esempio in base alla finitura superficiale, ecc. Tale rugosità può variare nel tempo, ad esempio a causa di fenomeni di frizione ed abrasione.

A seguito di tutto ciò, un fenomeno che si verifica facilmente è che il materiale non riesca a fluire con la stessa facilità attraverso tutte le zone dell’apertura sagomata 210. Questo fenomeno riguarda in particolare le zone più periferiche, indicate con 211 in figura 2 e dette comunemente “gambe” del profilo. Qui il materiale fuso si trova a scorrere su tre pareti ferme e questo, a parità di pressione presente nella massa del materiale, determina una maggiore resistenza. L’effetto finale di questo fenomeno è che le gambe del profilo ricevono meno materiale e, una volta che il profilo è raffreddato, si rivelano più corte e/o con spessore minore di quanto indicato nel progetto.

Una soluzione nota a questo problema consiste nel predisporre, attorno alle piastre della filiera 208, apposite resistenze (non rappresentate) adatte a scaldare localmente le pareti della filiera. In tal modo è possibile modificare la resistenza generata dall’attrito tra il materiale polimerico fuso e le pareti. Questa soluzione, pur efficace, richiede una lunga procedura di messa a punto, in cui, al fine di ottenerne le corrette dimensioni finali del profilo 100, deve essere considerata ciascuna delle gambe 211 dell’apertura sagomata 210. Questa procedura di messa a punto implica un dispendio di tempo e la produzione di profilo di scarto, con gambe almeno in parte irregolari.

Un altro aspetto critico è spesso legato alla capacità, in termini di portata oraria di materiale, dei diversi macchinari.

Più in particolare, e con riferimento all’impianto di estrusione 9 di figura 3, spesso la capacità di esercizio della singola filiera 208 è nettamente inferiore alla capacità nominale dell’estrusore 20. Ciò determina un vero e proprio collo di bottiglia nella capacità produttiva dell’intero impianto 9 e uno spreco di risorse che rimangono inutilizzate. Questo punto è particolarmente importante nel caso di profili a spessore sottile, quali ad esempio i bordini-vetro precedentemente menzionati. Tale aspetto è spesso rilevante anche per gli impianti di coestrusione noti.

Per risolvere questo ulteriore problema sono note due soluzioni.

Una prima soluzione (rappresentata schematicamente in figura 4) prevede di impiegare apposite filiere 208 comprendenti una pluralità di aperture sagomate 210 (due, nell’esempio delle figure 4 e 5). In questo modo l’azionamento di un solo estrusore 20 consente la produzione contemporanea di più profili 100.

Una seconda soluzione (rappresentata schematicamente in figura 6) prevede di impiegare un apposito canale di alimentazione 206 ramificato (sdoppiato, nell’esempio di figura 6) che alimenta una pluralità di filiere 208 tradizionali, comprendenti ciascuna una singola apertura sagomata 210 (si veda la figura 7). Il canale di alimentazione 206 ramificato ha tipicamente un sistema di resistenze (non rappresentato) per riscaldare la massa fluida e regolarne così i flussi nei rami del canale di alimentazione 206. Anche in questo modo l’azionamento di un solo estrusore 20 consente la produzione contemporanea di più profili 100.

Tali sistemi noti tuttavia, pur consentendo di sfruttare meglio la capacità dell’estrusore 20, non sono esenti da difetti.

I fenomeni fluidodinamici interni all’unità di estrusione 22 delle figure 4 e 6 sono talmente complessi da rendere estremamente complesso che i profili 100 prodotti contemporaneamente, nel caso di estrusione di profili multipli, fuoriescano alla stessa velocità dalla o dalle filiere 208.

In altre parole, i due profili 100 delle figure 4 o 6 assumeranno, nell’unità di tempo, lunghezze diverse. All’atto pratico questo comporta la necessità di moltiplicare in tutto o in parte la linea produttiva posta a valle dell’unità di estrusione 22, così da fornire stazioni di lavorazione dedicate a ciascun profilo 100, benché tutte le stazioni (di calibrazione, di raffreddamento, di traino, di marcatura, di taglio, ecc.) potrebbero facilmente operare su più profili allo stesso tempo. Tipicamente le stazioni di calibrazione 30, di raffreddamento 40 e di traino 50 possono essere condivise; risulta complesso condividere le successive stazioni destinate alle lavorazioni secondarie, quali ad esempio stazioni di punzonatura, marchiatura, fresatura, taglio ecc. Come esempio si cita ancora il caso dei bordini-vetro, sopra menzionati; tali bordini-vetro richiedono tolleranze sulla lunghezza molto basse, anche di 0,1 mm. Ottenere tale tolleranza con un’unica stazione di taglio, nel caso della produzioni di bordini-vetro tramite le tecniche note di estrusione di profili multipli, risulta molto complesso, poiché i profili 100 non hanno la medesimo velocità.

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di superare almeno parzialmente gli inconvenienti riportati sopra con riferimento alla tecnica nota.

In particolare, un compito della presente invenzione è quello di rendere disponibile un’unità, un impianto ed un metodo di coestrusione, i quali facilitino la fase di messa a punto dei parametri di lavorazione rispetto alla tecnica nota.

Inoltre, un compito della presente invenzione è quello di rendere disponibile un’unità, un impianto ed un metodo di coestrusione i quali, pur consentendo di sfruttare al meglio la capacità dell’estrusore, non richiedano di moltiplicare in tutto o in parte la linea produttiva posta a valle dello stesso. Lo scopo e i compiti sopra indicati sono raggiunti da un’unità di coestrusione secondo la rivendicazione 1, da un impianto di coestrusione secondo la rivendicazione 8 e da un metodo di coestrusione secondo la rivendicazione 13.

Breve descrizione dei disegni

Le caratteristiche e gli ulteriori vantaggi dell’invenzione risulteranno dalla descrizione, fatta qui di seguito, di alcuni esempi di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati. In tali disegni:

- la figura 1 rappresenta schematicamente una vista laterale di un primo tipo di unità di estrusione secondo la tecnica nota;

- la figura 2 rappresenta schematicamente una vista frontale della filiera compresa nell’unità di estrusione di figura 1;

- la figura 3 rappresenta schematicamente una vista laterale di un impianto di estrusione secondo la tecnica nota;

- la figura 4 rappresenta schematicamente una vista laterale di un secondo tipo di unità di estrusione secondo la tecnica nota;

- la figura 5 rappresenta schematicamente una vista frontale della filiera compresa nell’unità di estrusione di figura 4;

- la figura 6 rappresenta schematicamente una vista laterale di un terzo tipo di unità di estrusione secondo la tecnica nota;

- la figura 7 rappresenta schematicamente una vista frontale delle filiere comprese nell’unità di estrusione figura 6;

- la figura 8 rappresenta schematicamente un profilo finito prodotto con l’unità di estrusione di figura 1, di figura 4 o di figura 6;

- la figura 9 rappresenta schematicamente una vista in pianta di un’unità di coestrusione secondo la tecnica nota;

-la figura 10 rappresenta schematicamente una vista frontale della filiera compresa nell’unità di coestrusione di figura 9;

- la figura 11 rappresenta schematicamente un profilo finito prodotto con l’unità di coestrusione di figura 9;

- la figura 12 rappresenta schematicamente una vista in pianta di un’unità di coestrusione secondo l’invenzione;

- la figura 13 rappresenta schematicamente una vista frontale della filiera compresa nell’unità di coestrusione di figura 12;

- la figura 14 rappresenta schematicamente un profilo multiplo semilavorato prodotto con l’unità di coestrusione di figura 12;

- la figura 15 rappresenta schematicamente una vista in pianta di un primo impianto di coestrusione secondo l’invenzione;

- la figura 16 rappresenta schematicamente una vista in pianta di un secondo impianto di coestrusione secondo l’invenzione;

- la figura 17 rappresenta un ingrandimento del dettaglio indicato con XVII nell’unità di coestrusione di figura 9;

- la figura 18 rappresenta un ingrandimento del dettaglio indicato con XVIII nell’unità di coestrusione di figura 12; e

- le figure 19a-19h rappresentano in forma schematica esempi di possibili profili multipli semilavorati che possono essere prodotti con l’unità di coestrusione secondo l’invenzione.

Descrizione di forme di realizzazione preferite dell’invenzione

Con riferimento alle figure da 12 a 14, in esse viene illustrata un’unità di coestrusione 220 per estrudere un profilo multiplo semilavorato 110 secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione. Nella realizzazione base, l’unità di coestrusione, indicata in generale con il numero di riferimento 220, è configurata per estrudere un prodotto finale, profilo 100, costituito da un unico materiale, e comprende un estrusore principale 201 adatto all’estrusione di un primo materiale polimerico, un estrusore secondario 202 adatto all’estrusione di un secondo materiale polimerico, un canale di alimentazione principale 2061, un canale di alimentazione secondario 2062 e una filiera 208.

Nell’unità di coestrusione 220 il canale di alimentazione principale 2061 mette in comunicazione l’estrusore principale 201 con la filiera 208 e il canale di alimentazione secondario 2062 mette in comunicazione l’estrusore secondario 202 con la filiera 208.

La filiera 208 comprende canali interni e un’apertura sagomata 210, mostrata in figura 13, e l’apertura sagomata 210 della filiera 208 comprende almeno due zone operative 280 adatte a definire altrettanti profili 100 e almeno una zona di servizio 282 compresa tra le zone operative 280 adatta a definire almeno un cordone a perdere 102. In figura 13 la zona di servizio 282 è virtualmente separata dalle zone operative 280 da una coppia di linee 280a e 280b, le quali rappresentano le zona di discontinuità tra i materiali che formano le porzioni 100 e 102 del profilo 110.

Il canale di alimentazione principale 2061 e i canali interni della filiera 208 sono adatti ad alimentare il primo materiale polimerico alle almeno due zone operative 280 e il canale di alimentazione secondario 2062 e i canali interni della filiera sono adatti ad alimentare il secondo materiale polimerico all’almeno una zona di servizio 282.

In tal modo l’apertura sagomata 210 nel suo complesso è adatta a definire un profilo multiplo semilavorato 110, mostrato in dettaglio in figura 14, comprendente almeno due profili 100, realizzati nel primo materiale polimerico, uniti da almeno un cordone a perdere 102 realizzato a partire dal secondo materiale polimerico.

Preferibilmente, il primo materiale polimerico che forma i profili 100 del profilo multiplo semilavorato 110 ed il secondo materiale polimerico che forma il cordone a perdere 102 sono materiali polimerici differenti. In alternativa, il primo materiale polimerico ed il secondo materiale polimerico sono materiali polimerici uguali.

In accordo con l’invenzione, l’unità di coestrusione 220 è adatta a far sì che il primo materiale polimerico e il secondo materiale polimerico aderiscano tra loro nel profilo multiplo semilavorato 110 senza stabilire un legame strutturale. Il legame strutturale dipende dal grado di adesione tra i materiali.

Come è ben noto alla persona esperta di coestrusione, il grado di adesione dipende da tanti parametri, alcuni dei quali a loro volta molto complessi, motivo per cui questo particolare aspetto è nell’insieme molto difficile da valutare a priori.

Di seguito sono riportati alcuni importanti parametri che influenzano il grado di adesione tra due materiali a base polimerica coestrusi:

a) l’estensione dell’interfaccia tra i due materiali (sia per i materiali allo stato fuso, quando cioè il processo di adesione è in atto, sia per i materiali raffreddati, quando cioè il processo di adesione è terminato);

b) compatibilità chimico-fisica dei materiali;

c) tempo di contatto all’interno della filiera 208 (il tempo di contatto dipende a sua volta dalla lunghezza l e dalla velocità del flusso dei materiali); d) tempo di contatto all’esterno della filiera 208 fino a raffreddamento; e) temperatura di processo;

f) pressione di processo.

Come la persona esperta può ben comprendere dai parametri elencati sopra, la definizione del grado di adesione tra due materiali coestrusi è un aspetto molto complesso. In particolare, lo stesso grado di adesione può essere ottenuto in modi diversi, cioè con combinazioni diverse dei parametri identificati sopra.

Un esempio di soluzione si può apprezzare nel confronto tra le figure 17 e 18.

La figura 17 è un ingrandimento del dettaglio indicato con XVII in figura 9 e rappresenta schematicamente la filiera 208 di un’unità di coestrusione secondo la tecnica nota. La figura 18 è un ingrandimento del dettaglio indicato con XVIII in figura 12 e rappresenta schematicamente la filiera 208 di un’unità di coestrusione secondo l’invenzione.

In tali figure, l indica la lunghezza del tratto lungo il quale i due materiali polimerici rimangono a contatto tra di essi all’interno della filiera 208.

Come si può notare nel confronto tra le due figure, la lunghezza l del tratto di contatto tra i due materiali polimerici della filiera 208 dell’unità di estrusione 220 secondo l’invenzione è decisamente minore della lunghezza l del tratto di contatto tra i due materiali polimerici della filiera 208 dell’unità di estrusione 220 della tecnica nota. Una riduzione della lunghezza l implica, a parità di altri parametri, una riduzione del tempo di contatto all’interno della filiera 208 e quindi una diminuzione del grado di adesione tra i due materiali polimerici.

Con particolare riferimento ai sopra citati bordini-vetro, la lunghezza l del tratto di contatto tra i materiali polimerici varia tra un valore maggiore di zero ed un valore minore di 5 mm.

In una variante di realizzazione, uno o più profili 100 del profilo multiplo semilavorato 110 possono essere realizzati in più di un materiale polimerico, ad esempio in due materiali polimerici.

Una siffatta situazione si presenta, ad esempio, nel caso dei sopracitati bordini-vetro, i quali comprendono tipicamente un materiale polimerico esterno rigido, ad esempio acrilonitrile-butadiene-stirene polimero ed un materiale polimerico interno più morbido, ad esempio un composto polimerico a base stirene-etilene-butadiene-stirene.

In tal caso, l’unità di coestrusione 220 comprende una coppia di estrusori principali 201, ciascuno adatto all’estrusione di un corrispondente primo materiale polimerico attraverso un rispettivo canale di alimentazione 2061. In alternativa, e nel caso in cui l’unità di estrusione secondaria 202 estruda un secondo materiale polimerico diverso dal primo materiale polimerico estruso dall’unità di estrusione principale 201, anziché prevedere una seconda unità di estrusione principale 201, è possibile utilizzare l’unità di estrusione secondaria 202, la quale sarà configurata per estrudere sia una porzione del profilo o i dei profili 100 sia il cordone a perdere 102.

Un secondo aspetto dell’invenzione riguarda un impianto di coestrusione 18 per estrudere una pluralità di profili 100. L’impianto di coestrusione 18, mostrato nelle figure 15 e 16, comprende un’unità di coestrusione 220 adatta ad estrudere un profilo multiplo semilavorato 110, in cui il profilo multiplo semilavorato 110 comprende almeno due profili 100 realizzati in almeno un primo materiale polimerico e uniti da almeno un cordone a perdere 102 realizzato in un secondo materiale polimerico.

In accordo con l’invenzione, l’impianto di coestrusione 18 comprende anche, a valle dell’unità di coestrusione 220, una stazione di separazione 60 adatta ad asportare l’almeno un cordone a perdere 102 dal profilo multiplo semilavorato 110, in modo da separare tra loro gli almeno due profili 100.

La stazione di separazione 60 può ad esempio imprimere al cordone a perdere 102 una trazione laterale rispetto alla direzione del profilo multiplo 110. La trazione laterale deve essere sufficiente a rimuovere il cordone a perdere 102 dal profilo 110. La stazione di separazione 60 può ad esempio comprendere un rocchetto motorizzato (non rappresentato) che avvolge il cordone a perdere 102, preferibilmente garantendo al cordone a perdere 102 la stessa velocità v alla quale si muove il profilo multiplo 110. La separazione del cordone a perdere 102 può venire facilitata dalla presenza di elementi rigidi, i quali agevolano il distacco tra i materiali quali ad esempio lame di acciaio o cunei di plastica.

In alternativa la separazione del cordone a perdere 102 può avvenire grazie a soli elementi rigidi.

In accordo con una forma di realizzazione dell’impianto di coestrusione 18 secondo l’invenzione, l’unità di coestrusione 220 in esso compresa è del tipo descritto precedentemente, adatta cioè a far sì che il primo materiale polimerico e il secondo materiale polimerico aderiscano tra loro nel profilo multiplo semilavorato 110 senza stabilire un legame strutturale.

Nel caso in cui sia necessario realizzare profili 100 in più di un materiale polimerico, come descritto in precedenza, l’impianto di coestrusione 220 può comprendere un numero di unità di estrusione principali 201 pari al numero di materiali polimerici presenti nel profilo da estrudere.

In alternativa, e nel caso in cui il profilo sia realizzato in due materiali polimerici distinti e l’unità di estrusione principale 201 e l’unità di estrusione secondaria 202 estrudano materiali polimerici differenti, è possibile prevedere una sola unità di estrusione principale 201 ed utilizzare il secondo materiale polimerico dell’unità di estrusione secondaria per estrudere sia una porzione del profilo 100 sia il cordone a perdere 102. In accordo con altre forme di realizzazione dell’invenzione, e come mostrato nelle figure 15 e 16, l’impianto di coestrusione 18 può vantaggiosamente comprendere inoltre una o più delle seguenti stazioni in sé note:

- una stazione di calibrazione 30, adatta a rifinire la superficie esterna del profilo multiplo semilavorato 110 e a definirne in modo più preciso la sezione;

- una stazione di raffreddamento 40, adatta a riportare i materiali polimerici ad una temperatura sufficientemente bassa da consolidare il profilo multiplo semilavorato 110; e

- una stazione di traino 50, adatta ad applicare una trazione al profilo multiplo semilavorato 110.

La stazione di calibrazione 30 e la stazione di raffreddamento 40 possono essere riunite in un’unica stazione di calibrazione e raffreddamento 340, come menzionato precedentemente.

Inoltre, l’impianto di coestrusione 18 può vantaggiosamente comprendere altre stazioni (indicate genericamente con 70 in figura 16) quali le stazioni di marcatura dei profili, ad esempio mediante tampografia o stampa up and down di film a caldo, e/o stazioni per eseguire altre lavorazioni richieste da esigenze specifiche (punzonatura, foratura, applicazione di film ecc.). L’impianto di coestrusione tipicamente prevede una stazione di taglio.

La posizione relativa della stazione di traino 50, della stazione di separazione 60 e delle stazioni generiche 70 può essere adattata alle varie esigenze produttive.

L’invenzione riguarda anche un metodo di coestrusione, finalizzato in particolare alla produzione di almeno due profili 100. Il metodo secondo l’invenzione comprende le fasi di:

- predisporre un’unità di coestrusione 220 adatta ad estrudere un profilo multiplo semilavorato 110 comprendente almeno due profili 100 realizzati in un primo materiale polimerico e uniti da almeno un cordone a perdere 102 realizzato in un secondo materiale polimerico;

- estrudere il profilo multiplo semilavorato 110; e

- asportare l’almeno un cordone a perdere 102 dal profilo multiplo semilavorato 110 in modo da separare tra loro gli almeno due profili 100. Nelle figure 19a-19h vengono infine illustrati vari esempi di profili multipli semilavorati 110 ottenuti con l’unità di coestrusione 220 secondo la presente invenzione.

In particolare, le figure 19a-19c e 19e mostrano profili multipli 110 comprendenti due profili 100 ed un cordone a perdere 102, la figura 19d mostra un profilo multiplo 110 comprendente due profili 100 e due cordoni a perdere 102, le figure 19f e 19h mostrano profili multipli 110 comprendenti tre profili 100 ed un cordone a perdere 102 e la figura 19g mostra un profilo multiplo 110 comprendente tre profili 100 e due cordoni a perdere 102. Come detto in precedenza, i profili 100 possono essere realizzati in un solo materiale polimerico oppure in due o più materiali polimerici. In entrambi i casi, i profili 100 del profilo multiplo 110 risultano secondo specifiche di progetto. Inoltre, il materiale polimerico del cordone a perdere 102 può essere realizzato nel medesimo materiale oppure in uno dei materiali, nel caso di profili in due o più materiali polimerici, in cui sono realizzati i profili 100, oppure in un materiale polimerico differente.

Vantaggiosamente il metodo dell’invenzione si può avvalere di tutto quanto descritto sopra in relazione all’impianto di coestrusione 18 e/o in relazione all’unità di coestrusione 220.

Come la persona esperta può ben comprendere dalla trattazione riportata sopra, la presente invenzione raggiunge lo scopo di superare almeno parzialmente gli inconvenienti evidenziati con riferimento alla tecnica nota. In particolare, la presente invenzione rende disponibili un’unità di coestrusione 220, un impianto 18 e un metodo di coestrusione che facilitano la fase di messa a punto dei parametri di lavorazione rispetto alla tecnica nota.

Infatti, la presenza di ciascun cordone a perdere 102 unisce temporaneamente tra loro due o più porzioni della sezione che altrimenti andrebbero a formare altrettante gambe 211, nell’accezione spiegata nella parte introduttiva della presente domanda. Si ottiene così una sensibile riduzione del numero di gambe rispetto alle soluzioni note di estrusione di profili multipli, con la conseguente semplificazione della fase di regolazione dei parametri di lavorazione.

Inoltre, la presente invenzione rende disponibili un’unità di coestrusione 220, un impianto 18 e un metodo di coestrusione che, pur consentendo di sfruttare al meglio la capacità delle unità di estrusione 212, non richiedono di moltiplicare in tutto o in parte la linea produttiva posta a valle.

Infatti, l’unità di coestrusione 220 secondo l’invenzione rilascia il profilo multiplo semilavorato 110 che, benché sia multiplo, è caratterizzato da un’unica velocità di uscita, rappresentata dalle frecce v nelle figure 15 e 16. Infatti la presenza del cordone a perdere 102 garantisce la continuità del materiale e l’uniformità di comportamento della sezione del profilo.

La continuità del materiale è un vantaggio durante la fase di calibrazione rispetto alla tecnica nota di estrusione di profili multipli. Infatti, i profili multipli estrusi secondo la tecnica nota, risultano separati tra di loro e quindi difficilmente manifestano lo stesso attrito con la superficie del calibro, e quindi possono manifestare un diverso stiramento e/o finitura superficiale. A prescindere dalla posizione della stazione di separazione 60 che asporta il cordone a perdere 102, i profili 100 mantengono la stessa identica velocità v del profilo multiplo semilavorato 110. In definitiva dunque, non è più necessario moltiplicare le stazioni 70 dell’impianto di coestrusione 18 perché una sola stazione per ciascun tipo può effettuare la relativa lavorazione sui profili 100, poiché questi sono perfettamente sincronizzati tra loro.

Alle forme di realizzazione dell’invenzione descritte sopra la persona esperta potrà, al fine di soddisfare specifiche esigenze, apportare modifiche e/o sostituzioni di elementi descritti con elementi equivalenti, senza per questo uscire dall’ambito delle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Unità di coestrusione (220) per estrudere un profilo multiplo semilavorato (110), comprendente: - almeno un estrusore principale (201) adatto all’estrusione di un rispettivo primo materiale polimerico; - un estrusore secondario (202) adatto all’estrusione di un secondo materiale polimerico; - almeno un canale di alimentazione principale (2061); - un canale di alimentazione secondario (2062); e - una filiera (208); in cui l’almeno un canale di alimentazione principale (2061) mette in comunicazione un rispettivo estrusore principale (201) con la filiera (208); in cui il canale di alimentazione secondario (2062) mette in comunicazione l’estrusore secondario (202) con la filiera (208); in cui la filiera (208) comprende canali interni e un’apertura sagomata (210); in cui l’apertura sagomata (210) della filiera (208) comprende almeno due zone operative (280) adatte a definire altrettanti profili (100) e almeno una zona di servizio (282) compresa tra le zone operative (280) adatta a definire almeno un cordone a perdere (102); in cui ciascun canale di alimentazione principale (2061) e i canali interni della filiera (208) sono adatti ad alimentare il rispettivo primo materiale polimerico alle almeno due zone operative (280); in cui il canale di alimentazione secondario (2062) e i canali interni della filiera (208) sono adatti ad alimentare il secondo materiale polimerico all’almeno una zona di servizio (282); in modo che l’apertura sagomata (210) nel suo complesso è adatta a definire un profilo multiplo semilavorato (110) comprendente almeno due profili (100) realizzati in almeno un primo materiale polimerico ed uniti da almeno un cordone a perdere (102) realizzato in un secondo materiale polimerico; e in cui l’unità di coestrusione (220) è adatta a far sì che l’almeno un primo materiale polimerico e il secondo materiale polimerico aderiscano tra loro nel profilo multiplo semilavorato (110) senza stabilire un legame strutturale.
2. Unità di coestrusione (220) secondo la rivendicazione 1, comprendente due estrusori principali (201) ciascuno adatto all’estrusione di un rispettivo primo materiale polimerico e dotato di un rispettivo canale di alimentazione principale (2061), in cui detti canali di alimentazione principali (2061) e detti canali interni della filiera (208) sono configurati per alimentare i primi materiali polimerici a dette almeno due zone operative (280) dell’apertura sagomata (210) in modo che l’apertura sagomata (210) nel suo complesso è adatta a definire un profilo multiplo semilavorato (110) comprendente almeno due profili (100), i quali sono realizzati in primi materiali polimerici diversi e sono uniti da almeno un cordone a perdere (102) realizzato nel secondo materiale polimerico.
3. Unità di coestrusione (220) secondo la rivendicazione 1, in cui il primo materiale polimerico estruso da detto almeno un estrusore principale (201) è diverso dal secondo materiale polimerico estruso da detto estrusore secondario (202).
4. Unità di coestrusione (220) secondo la rivendicazione 3, comprendente almeno un estrusore principale (201) ed in cui il canale di alimentazione (2062) dell’estrusore secondario (202) ed i canali interni della filiera (208) sono configurati per alimentare il secondo materiale polimerico a dette almeno due zone operative (280) dell’apertura sagomata (210) in modo che l’apertura sagomata (210) nel suo complesso è adatta a definire un profilo multiplo semilavorato (110) comprendente almeno due profili (100), i quali sono realizzati in materiali polimerici diversi e sono uniti da almeno un cordone a perdere (102) realizzato nel secondo materiale polimerico.
5. Unità di coestrusione (220) secondo la rivendicazione 1, in cui il primo materiale polimerico estruso da detto almeno un estrusore principale (201) è uguale al secondo materiale polimerico estruso da detto estrusore secondario (202).
6. Unità di coestrusione (220) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, in cui detti almeno due profili (100) sono profili sottili per elettrodomestici, preferibilmente bordini-vetro.
7. Unità di coestrusione (220) secondo la rivendicazione 6, in cui l’almeno un materiale polimerico di estrusione dei profili (100) ed il materiale polimerico di estrusione del cordone a perdere (102) aderiscono tra di essi lungo un tratto di contatto (l) all’interno della filiera avente una lunghezza variabile tra un valore maggiore di zero ed un valore minore di 5 mm.
8. Impianto di coestrusione (18) comprendente un’unità di coestrusione (220) adatta ad estrudere un profilo multiplo semilavorato (110), il profilo multiplo semilavorato (110) comprendendo almeno due profili (100) realizzati in almeno un primo materiale polimerico e uniti da almeno un cordone a perdere (102) realizzato in un secondo materiale polimerico; in cui l’impianto di coestrusione (18) comprende anche, a valle dell’unità di coestrusione (220), una stazione di separazione (60) adatta ad asportare l’almeno un cordone a perdere (102) dal profilo multiplo semilavorato (110) in modo da separare tra loro gli almeno due profili (100).
9. Impianto di coestrusione (18) secondo la rivendicazione 8, in cui l’unità di coestrusione (220) comprende: - almeno un estrusore principale (201) adatto all’estrusione di un rispettivo primo materiale polimerico; - un estrusore secondario (202) adatto all’estrusione di un secondo materiale polimerico; - almeno un canale di alimentazione principale (2061); - un canale di alimentazione secondario (2062); e - una filiera (208); in cui l’almeno un canale di alimentazione principale (2061) mette in comunicazione un rispettivo estrusore principale (201) con la filiera (208); in cui il canale di alimentazione secondario (2062) mette in comunicazione il secondo estrusore (202) con la filiera (208); in cui la filiera (208) comprende canali interni e un’apertura sagomata (210); in cui l’apertura sagomata (210) della filiera (208) comprende almeno due zone operative (280) adatte a definire altrettanti profili (100) e almeno una zona di servizio (282) compresa tra le zone operative (280) adatta a definire almeno un cordone a perdere (102); in cui ciascun canale di alimentazione principale (2061) e i canali interni della filiera (208) sono adatti ad alimentare il rispettivo primo materiale alle almeno due zone operative (280); e in cui il canale di alimentazione secondario (2062) e i canali interni della filiera (208) sono adatti ad alimentare il secondo materiale all’almeno una zona di servizio (282); in modo che l’unità di coestrusione (220) nel suo complesso è adatta ad estrudere un profilo multiplo semilavorato (110) comprendente almeno due profili (100) realizzati in almeno un primo materiale polimerico ed uniti da almeno un cordone a perdere (102) realizzato in un secondo materiale polimerico; e in cui l’unità di coestrusione (220) è adatta a far sì che l’almeno un primo materiale polimerico e il secondo materiale polimerico aderiscano tra loro nel profilo multiplo semilavorato (110) senza stabilire un legame strutturale.
10. Impianto di coestrusione (18) secondo la rivendicazione 9, in cui l’unità di coestrusione (220) comprende due estrusori principali (201) ciascuno adatto all’estrusione di un rispettivo primo materiale polimerico e dotato di un rispettivo canale di alimentazione principale (2061), in cui detti canali di alimentazione principali (2061) e detti canali interni della filiera (208) sono configurati per alimentare i primi materiali polimerici a dette almeno due zone operative (280) dell’apertura sagomata (210) in modo che l’apertura sagomata (210) nel suo complesso è adatta a definire un profilo multiplo semilavorato (110) comprendente almeno due profili (100), i quali sono realizzati in primi materiali polimerici diversi e sono uniti da almeno un cordone a perdere (102) realizzato nel secondo materiale polimerico.
11. Impianto di coestrusione (18) secondo la rivendicazione 9, in cui il primo materiale polimerico è diverso dal secondo materiale polimerico ed in cui l’unità di coestrusione (220) comprende un solo estrusore principale (201), il canale di alimentazione (2062) dell’estrusore secondario (202) ed i canali interni della filiera (208) essendo configurati per alimentare il secondo materiale polimerico a dette almeno due zone operative (280) dell’apertura sagomata (210) in modo che l’apertura sagomata (210) nel suo complesso è adatta a definire un profilo multiplo semilavorato (110) comprendente almeno due profili (100), i quali sono realizzati in materiali polimerici diversi e sono uniti da almeno un cordone a perdere (102) realizzato nel secondo materiale polimerico.
12. Impianto di coestrusione (18) secondo una qualsiasi rivendicazione da 8 ad 11, comprendente inoltre una o più delle seguenti stazioni: - una stazione di calibrazione (30; 340), adatta a rifinire la superficie esterna del profilo multiplo semilavorato (110); - una stazione di raffreddamento (40; 340), adatta a riportare i materiali polimerici ad una temperatura sufficientemente bassa da consolidare il profilo multiplo semilavorato (110); e - una stazione di traino (50), adatta ad applicare una trazione al profilo multiplo semilavorato (110), in cui le stazioni di calibrazione e raffreddamento possono essere due stazioni separate (30, 40) oppure riunite in un’unica stazione di calibrazione e raffreddamento (340).
13 Metodo di coestrusione comprendente le fasi di: - predisporre un’unità di coestrusione (220) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, adatta ad estrudere un profilo multiplo semilavorato (110) comprendente almeno due profili (100) realizzati in almeno un primo materiale polimerico e uniti da almeno un cordone a perdere (102) realizzato in un secondo materiale polimerico; - estrudere il profilo multiplo semilavorato (110); e - asportare l’almeno un cordone a perdere (102) dal profilo multiplo semilavorato (110) in modo da separare tra loro gli almeno due profili (100).