IT201800010822A1 - Filiera per realizzazione di filamenti polimerici - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

FILIERA PER REALIZZAZIONE DI FILAMENTI POLIMERICI

La presente invenzione ha per oggetto una filiera per realizzazione di filamenti polimerici del tipo precisato nel preambolo della prima rivendicazione.

In particolare, la presente invenzione ha per oggetto una filiera impiegabile all’interno di impianti per la realizzazione di TNT ad esempio di tipo melt-blown e/o spunbond.

Come noto, il tessuto non tessuto, o TNT, è un prodotto industriale simile a un tessuto ma ottenuto con procedimenti diversi dalla tessitura e dalla maglieria. Pertanto, all’interno di un non tessuto, le fibre presentano un andamento casuale, senza individuazione di alcuna struttura ordinata mentre in un tessuto le fibre presentono due direzioni prevalenti ed ortogonali fra di loro, usualmente denominate trama ed ordito.

Attualmente sono realizzati una pluralità di prodotti contenenti TNT in dipendenza dalla tecnica di realizzazione utilizzata connessa principalmente all’uso che viene fatto del prodotto stesso.

Si distinguono, in particolare, i TNT di alta qualità per prodotti di tipo igienicosanitario ed i TNT di bassa qualità in uso soprattutto per il geotex.

Da un punto di vista tecnico, i tessuti non tessuti, altresì noti con il termine anglofono nonwoven fabric, si possono sostanzialmente suddividere in spunlace, spunbond e melt-blown.

Il tessuto spanlace subisce delle lavorazioni che conferiscono al materiale resistenza equidirezionale. Grazie a questa proprietà, alla possibilità di essere prodotto in diversi materiali come viscosa, poliestere, cotone, poliammide e microfibra, alle due finiture possibili, ossia liscio o perforato, e alla moltitudine di colori lisci o stampati, lo spunlance è indicato sia per il settore igienico-sanitario, che per il settore automobilistico, cosmetico, per usi industriali o monouso.

Lo Spunbond, realizzato usualmente con polipropilene, è un tessuto non tessuto che trova molteplici applicazioni nel settore agricolo, igienico-sanitario, edile, del mobile, del materasso e altri settori affini. Mediante un adeguato trattamento, è possibile realizzare una serie di prodotti altamente specifici per ogni settore: fluorescente, calandrato morbido, anti-acaro, ignifugo, antibatterico, antistatico, anti UV ed altri. Allo Spundbond si possono inoltre applicare numerose finiture come stampato, laminato, laminato stampato in flessografia ed autoadesivo.

Il TNT melt-blown viene realizzato tramite specifiche filiere al fine di raggiungere delle caratteristiche tecniche più elevate rispetto ai precedenti TNT. Infatti, il tessuto melt-blown è caratterizzato da fibre ad elevato potere filtrante sia per sostanze liquide che aeriformi.

Tutti gli impianti di realizzazione di TNT, pur con configurazioni differenti, presentano almeno una filiera all’interno di essi. Ad esempio, gli impianti per la realizzazione di TNT spunbond presentano una filiera disposta a valle del distributore, o breaker plate, mentre gli impianti per la realizzazione di TNT meltblown includono una filiera disposta, usualmente, all’interno del distributore, o breaker plate, stesso.

Tali filiere includono una pluralità di fori di estrusione atti ad eiettare filamenti polimerici e che definiscono delle forme convenzionali. Usualmente, infatti, tali fori presentano almeno due porzioni coniche convergenti a due porzioni cilindriche atte a consentire il passaggio del fluido polimerico, come mostrato nelle Figg.5-6.

La tecnica nota descritta comprende alcuni importanti inconvenienti.

In particolare, la conformazione dei fori non impedisce di ottenere dei filamenti polimerici al cui interno possono essere riscontrati dei vuoti d’aria o che possono risultare interrotti in goccioline soprattutto a causa di turbolenze rilevate a valle dei fori stessi.

Pertanto, il risultante inconveniente, è che i macchinari che comprendono le filiere convenzionali realizzano TNT che sono affetti da difetti congeniti dati dalla conformazione dei fori di estrusione.

In questa situazione il compito tecnico alla base della presente invenzione è ideare una filiera per realizzazione di filamenti polimerici in grado di ovviare sostanzialmente ad almeno parte degli inconvenienti citati.

Nell'ambito di detto compito tecnico è un importante scopo dell'invenzione ottenere una filiera per realizzazione di filamenti polimerici che consenta di eliminare o, perlomeno, attenuare i difetti presenti nei filamenti in uscita a valle dei fori di estrusione.

Un altro importante scopo dell'invenzione è realizzare una filiera che consenta di realizzare TNT altamente performanti al cui interno non siano presenti difetti tali da ridurre localmente l’efficienza del tessuto non tessuto.

Il compito tecnico e gli scopi specificati sono raggiunti da una filiera per realizzazione di filamenti polimerici come rivendicato nella annessa rivendicazione 1.

Soluzioni tecniche preferite sono evidenziate nelle rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell’invenzione sono di seguito chiariti dalla descrizione dettagliata di esecuzioni preferite dell’invenzione, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la Fig. 1 mostra una porzione di una filiera per realizzazione di filamenti polimerici secondo l’invenzione;

la Fig. 2 illustra il dettaglio di un foro di estrusione di una filiera per realizzazione di filamenti polimerici secondo l’invenzione;

la Fig. 3 è un esempio di sezione intermedia del foro di estrusione di una filiera per realizzazione di filamenti polimerici secondo l’invenzione ed in una prima forma realizzativa con forma geometrica convessa e spigolosa; e

la Fig. 4 rappresenta un esempio di sezione intermedia del foro di estrusione di una filiera per realizzazione di filamenti polimerici secondo l’invenzione ed in una forma realizzativa alternativa con forma geometrica curvilinea concava ed elemento di interferenza bombato;

la Fig. 5 mostra una porzione di una filiera per realizzazione di filamenti polimerici della tecnica nota; e

la Fig. 6 illustra il dettaglio di un foro di estrusione di una filiera per realizzazione di filamenti polimerici della tecnica nota.

Nel presente documento, le misure, i valori, le forme e i riferimenti geometrici (come perpendicolarità e parallelismo), quando associati a parole come "circa" o altri simili termini quali "pressoché" o "sostanzialmente", sono da intendersi come a meno di errori di misura o imprecisioni dovute a errori di produzione e/o fabbricazione e, soprattutto, a meno di una lieve divergenza dal valore, dalla misura, dalla forma o riferimento geometrico cui è associato. Ad esempio, tali termini, se associati a un valore, indicano preferibilmente una divergenza non superiore al 10% del valore stesso.

Inoltre, quando usati, termini come “primo”, “secondo”, “superiore”, “inferiore”, “principale” e “secondario” non identificano necessariamente un ordine, una priorità di relazione o posizione relativa, ma possono essere semplicemente utilizzati per più chiaramente distinguere tra loro differenti componenti.

Le misurazioni e i dati riportati nel presente testo sono da considerarsi, salvo diversamente indicato, come effettuati in Atmosfera Standard Internazionale ICAO (ISO 2533:1975).

Con riferimento alle Figure, la filiera per realizzazione di filamenti polimerici secondo l'invenzione è globalmente indicata con il numero 1.

La filiera 1 è preferibilmente atta a realizzare filamenti polimerici utilizzati per la creazione di TNT o tessuto non tessuto. Pertanto, ad esempio, la filiera 1 è parte di un impianto più complesso, ad esempio configurato per la realizzazione di TNT. Tali tipi di impianti, come noto, possono ad esempio essere di tipo spunbond o meltblown e la filiera può essere il terminale dell’impianto, nel caso tipico della tecnologia spunbond, o può essere un dispositivo intermedio atto a trasmettere filamenti polimerici ad una cuspide di estrusione interferente con una lama d’aria.

La filiera 1 comprende quindi almeno un foro di estrusione 10.

Preferibilmente, in una configurazione preferita, la filiera 1 comprende una pluralità di fori di estrusione 10. Questi ultimi sono preferibilmente, ma non necessariamente, tutti identici.

Il foro di estrusione 10 è, in ogni caso, atto ad incanalare fluido polimerico. All’uscita, il foro di estrusione 10 realizza i veri e propri filamenti polimerici.

Inoltre, il foro di estrusione 10 definisce almeno una sezione intermedia 10a.

Con sezione intermedia 10a si intende, preferibilmente, la sezione dominante o, per meglio dire, la sezione della porzione in cui il fluido polimerico transita più a lungo. La sezione intermedia 10a, in particolare, è la sezione definita da un piano perpendicolare alla direzione di estensione del foro di estrusione 10.

Tale sezione 10a può anche coincidere con la sezione dell’intero foro di estrusione 10 qualora il foro di estrusione 10 sia un condotto a sezione costante.

Vantaggiosamente, la sezione intermedia 10a ha una forma non ellittica. Con il termine ellittica si intende sia ellittica che circolare, essendo la forma circolare un caso particolare di forma ellittica.

Nel dettaglio, la non ellitticità della forma della sezione intermedia 10a consente ad essa di essere configurata per interferire con la circolazione del fluido polimerico nella sezione intermedia 10a.

La circolazione, o moto circolatorio, è intesa come la circolazione fluidodinamica del fluido polimerico all’interno del foro di estrusione 10 e, in particolare, nel piano della sezione intermedia 10a.

La circolazione, pertanto, è preferibilmente indicatrice di un moto rotazionale del fluido polimerico. La forma della sezione intermedia 10a, quindi ed in altre parole, è configurata per annullare o ridurre il regime rotazionale del fluido polimerico all’interno del foro di estrusione 10.

A tal fine, la sezione intermedia 10a può assumere una pluralità di forme peculiari purché non ellittiche. Con non ellittiche si intende che la forma non può essere nemmeno circonferenziale e che in generale non può essere curvilinea e convessa contemporaneamente.

Ad esempio, la sezione intermedia 10a può definire una forma geometrica convessa includente almeno uno spigolo. Tale spigolo può essere di tipo angoloso o può essere una cuspide. Tali forme geometriche sono note dalla geometria convenzionali e sono porzioni geometriche differenziate dall’andamento delle derivate seconde.

In una forma realizzativa preferita, la sezione intermedia 10a definisce una forma quadrangolare. Più nel dettaglio, la sezione intermedia 10a definisce una forma quadrata o rettangolare, come mostrato in Fig.3.

In una forma realizzativa alternativa, la sezione intermedia 10a definisce una forma geometrica concava includente almeno un elemento di interferenza.

Ad esempio, la forma può essere curvilinea, ma può avere almeno una porzione protrudente verso l’interno della sezione intermedia 10a in maniera tale da ostruire l’insorgere di eventuali regimi rotazionali all’interno del foro di estrusione 10.

L’elemento di interferenza può quindi essere un elemento spigoloso o bombato, come mostrato in Fig.4, o può prevedere altre geometrie.

Inoltre, l’elemento di interferenza può estendersi longitudinalmente lungo tutto il foro di estrusione 10, o po’ estendersi lungo parte di esso.

Il foro di estrusione 10 stesso può comprendere delle porzioni di diametro differente. Preferibilmente, il foro di estrusione 10 può comprendere, nell’ordine, una porzione di eiezione 100, una porzione di trasferimento 101, un canale di passaggio 102 ed una porzione di introduzione 103.

La porzione di eiezione 100 è preferibilmente corrispondente con la porzione a valle del foro di estrusione 10 all’interno della filiera 1.

In particolare, essa è definita da un condotto capillare di uscita del fluido polimerico. Preferibilmente, la porzione di eiezione 100 è un condotto a sezione continua. Esso può avere una sezione corrispondente alla sezione intermedia 10a, tuttavia, la porzione di eiezione 10 è preferibilmente configurata per realizzare filamenti polimerici a scelta tra trilobati, cavi o quadrati. Pertanto, la porzione di eiezione 100 definisce una sezione compatibile con la forma del filamento desiderata. Ad esempio, essa è un condotto capillare definente sezione circolare, come mostrato nelle Figg.1-4.

La porzione di trasferimento 101 definisce, preferibilmente, un condotto convergente verso la porzione di eiezione 100. Inoltre, la porzione di trasferimento 101 pone in connessione di passaggio fluido la porzione di eiezione 100 ed il canale di passaggio 102. In particolare, essa definisce una riduzione di sezione tra il canale di passaggio 102 e la porzione di eiezione 100. Essa può quindi assumere una forma di sezione costante ma variabile dimensionalmente mano a mano che ci si sposta dal canale di passaggio 102 alla porzione di eiezione 100.

Preferibilmente, la porzione di trasferimento 101 definisce delle sezioni proprie simili rispetto alla sezione intermedia 10a. Pertanto, ad esempio, la porzione di trasferimento 101 ha una forma quadrangolare, ad esempio quadrata, che si restringe convergendo verso la porzione di eiezione 100, realizzando una forma geometrica tridimensionale sostanzialmente similare ad un tronco di piramide. La parte della porzione di trasferimento 101 a ridosso della porzione di eiezione 100 può avere sezione compatibile con quella della porzione di eiezione 100, come mostrato nelle Figg.1-3.

Il canale di passaggio 102 definisce, preferibilmente, un condotto a sezione continua. Preferibilmente, il canale di passaggio 102 definisce la sezione intermedia 10a. Sostanzialmente, preferibilmente, il canale di passaggio 102 è parte più estesa longitudinalmente del foro di estrusione 10. Pertanto, preferibilmente, il canale di passaggio 102 definisce la sezione intermedia 10a lungo tutta la propria estensione o gran parte di essa.

Preferibilmente, il canale di passaggio 102 pone in connessione di passaggio fluido la porzione di introduzione 103 e la porzione di trasferimento 101.

La porzione di introduzione 103 può avere sostanzialmente le stesse caratteristiche della porzione di trasferimento 101.

Pertanto, anch’essa definisce delle sezioni proprie simili rispetto alla sezione intermedia 10a. Pertanto, ad esempio, la porzione di introduzione 103 ha una forma quadrangolare, ad esempio quadrata, che si restringe convergendo verso il canale di passaggio 102, realizzando una forma geometrica tridimensionale sostanzialmente similare ad un tronco di piramide.

Pertanto, la porzione di trasferimento 101 e la porzione di introduzione 103 definiscono, preferibilmente, sezioni simili alla sezione intermedia 10a.

Tuttavia, la porzione di trasferimento 101 e la porzione di introduzione 103 potrebbero anche avere una forma di sezione propria, ad esempio nel caso in cui, come mostrato in Fig. 4, la sezione intermedia 10a includa un elemento di interferenza. In questo caso, ad esempio, le porzioni 101, 103 possono avere forma semplicemente tronco-conica.

In ogni caso, entrambe le porzioni 101, 103 definiscono preferibilmente un angolo di convergenza α.

L’angolo di convergenza α è preferibilmente l’angolo definito dalla parete convergente della porzione di trasferimento 101 o della porzione di introduzione 103 rispetto alla direzione di estensione, longitudinale, del foro di estrusione 10.

Preferibilmente, entrambi definiscono angoli di convergenza α almeno inferiori a 45°. Opportunamente, ma non necessariamente vista l’incidenza delle forme delle sezioni intermedie 10a considerate, essi definiscono angoli di interferenza inferiori a 30°.

Inoltre, la porzione di trasferimento 101 e la porzione di introduzione 103 possono definire degli angoli di convergenza α differenti.

In conclusione, il foro di estrusione 10 è preferibilmente atto a consentire il passaggio di fluido polimerico a scelta tra polipropilene, poliestere, nylon, cellulosa, poliestere e viscosa.

Il funzionamento della filiera per realizzazione di filamenti polimerici 1 precedentemente descritta in termini strutturali è il seguente.

Il fluido polimerico fluisce preferibilmente dalla porzione di introduzione 103 alla porzione di eiezione 100, come avviene anche nelle filiere della tecnica nota.

La porzione di eiezione 100 definisce la forma di uscita dei filamenti polimerici. Tuttavia, vantaggiosamente e differentemente dalla tecnica nota, il titolare ha constatato che la presenza della sezione intermedia 10a del foro di estrusione 10 consente di ridurre in maniera considerevole le turbolenze a cui è normalmente soggetto il foro di estrusione 10.

In particolare, la sezione intermedia 10a, almeno definita dal canale di passaggio 102, impedisce l’insorgere di regimi circolatori o rotazionale o vorticosi, all’interno del foro di estrusione 10.

La filiera per realizzazione di filamenti polimerici 1 secondo l’invenzione, pertanto, consegue importanti vantaggi.

Infatti, essa consente di eliminare o, quantomeno, ridurre in maniera considerevole i difetti presenti nei filamenti polimerici in uscita a valle dei fori di estrusione delle filiere. Tale soluzione ha origine dalla scoperta dell’incidenza della forma di tali fori, al contrario apparentemente poco incidente viste le dimensioni micrometriche dei fori ed all’alta velocità di uscita del fluido.

L’invenzione, al contrario, vantaggiosamente e sorprendentemente consente di ottenere dei notevoli miglioramenti della qualità del TNT realizzato con la filiera secondo l’invenzione. Tale vantaggio è evidenziato sia nel caso in cui la filiera sia parte di un impianto spunbond, sia che essa sia parte di un impianto melt-blown o di altro impianto di produzione di fibre chimiche comprensivo di filiera.

L’invenzione è suscettibile di varianti rientranti nell'ambito del concetto inventivo definito dalle rivendicazioni.

In tale ambito tutti i dettagli sono sostituibili da elementi equivalenti ed i materiali, le forme e le dimensioni possono essere qualsiasi.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Filiera (1) per realizzazione di filamenti polimerici comprendente almeno un foro di estrusione (10) atto a incanalare fluido polimerico e definente almeno una sezione intermedia (10a) e caratterizzato dal fatto che detta sezione intermedia (10a) ha una forma non ellittica configurata per interferire con la circolazione in detta sezione intermedia (10a) di detto fluido polimerico.
2. 2. Filiera (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta sezione intermedia (10a) definisce una forma geometrica convessa includente almeno uno spigolo.
3. 3. Filiera (1) secondo la rivendicazione 2, in cui detta sezione intermedia (10a) definisce una forma quadrangolare.
4. 4. Filiera (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta sezione intermedia (10a) definisce una forma geometrica concava includente almeno un elemento di interferenza.
5. 5. Filiera (1) secondo almeno una rivendicazione precedente, in cui detto foro di estrusione (10) comprende nell’ordine una porzione di eiezione (100) definente un condotto a sezione continua, una porzione di trasferimento (101) definente un condotto convergente verso detta porzione di eiezione (100), un canale di passaggio (102) definente un condotto a sezione continua, ed una porzione di introduzione (103) definente un condotto convergente verso detto canale di passaggio (102), detto canale di passaggio (102) definendo detta sezione intermedia (10a) e detto fluido polimerico fluendo da detta porzione di introduzione (103) a detta porzione di eiezione (100).
6. 6. Filiera (1) secondo almeno una rivendicazione precedente, in cui detta porzione di eiezione (100) è un condotto capillare configurato per realizzare filamenti polimerici a scelta tra trilobati, cavi o quadrati.
7. 7. Filiera (1) secondo almeno una rivendicazione precedente, in cui detta porzione di trasferimento (101) e detta porzione di introduzione (103) definiscono un angolo di convergenza (α) almeno inferiore a 45°.
8. 8. Filiera (1) secondo almeno una rivendicazione precedente, in cui detta porzione di trasferimento (101) e detta porzione di introduzione (103) definiscono delle sezioni proprie simili a detta sezione intermedia (10a).
9. 9. Filiera (1) secondo almeno una rivendicazione precedente, in cui detto fluido polimerico è a scelta tra polipropilene, poliestere, nylon, cellulosa, poliestere e viscosa.
10. 10. Impianto di realizzazione di TNT comprendente una filiera (1) secondo almeno una rivendicazione precedente.