IT201800011011A1

IT201800011011A1 - Dispositivo dosatore di additivi liquidi per la lavorazione di materie plastiche

Info

Publication number: IT201800011011A1
Application number: IT102018000011011A
Authority: IT
Inventors: Rinaldo Piva
Original assignee: Pegaso Ind S P A
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-06-12
Also published as: EP3894159B1; US20220024103A1; ES2966069T3; CN113453860A; EP3894159A1; CA3122059A1; WO2020121237A1

Description

Dispositivo dosatore di additivi liquidi

per la lavorazione di materie plastiche

DESCRIZIONE

Ambito tecnico

La presente invenzione riguarda un dispositivo dosatore di additivi liquidi avente le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale.

Sfondo tecnologico

La presente invenzione trova una sua preferita, ancorché non esclusiva, applicazione nel settore della lavorazione delle materie plastiche.

In questo settore, è ben nota la possibilità di introdurre nel materiale polimerico in lavorazione uno o più additivi destinati a conferire al prodotto finale alcune caratteristiche specifiche.

Le tecniche di trasformazione di materia plastica più note e utilizzate comprendono la tecnica di estrusione e la tecnica di stampaggio. Quest’ultima può essere applicata in una delle sue diverse declinazioni come ad esempio lo stampaggio ad iniezione, lo stampaggio a compressione, lo stampaggio per iniezione e soffiaggio o, ancora, lo stampaggio per estrusione e soffiaggio.

La tecnica di stampaggio, nelle sue diverse declinazioni, prevede che il materiale polimerico venga immesso allo stato fuso o sem i-fuso all’interno di uno stampo la cui cavità interna riproduce la forma dell’oggetto desiderato, così che il materiale polimerico, una volta riportato allo stato solido, ne assuma la conformazione.

Analogamente, la tecnica di estrusione prevede che il materiale polimerico venga spinto allo stato fuso o semi-fuso attraverso una o più cavità passanti ricavate su una apposita testa di estrusione il cui profilo interno riproduce la sezione dell’oggetto desiderato, così che il materiale polimerico, una volta riportato allo stato solido, ne assuma la conformazione.

In termini generali, tali processi prevedono il caricamento del materiale polimerico da trasformare in una o più tramogge da cui esso viene poi trasferito, ad esempio per caduta, in un’apparecchiatura di stampaggio o di estrusione che provvede a im metterlo nello stampo o, rispettivamente, a spingerlo attraverso la testa alle condizioni di temperatura e pressione adatte.

Il materiale polimerico caricato in tramoggia e poi alimentato all’apparecchiatura di stampaggio o di estrusione è formato da una pluralità di elementi solidi distinti e separati tra loro, aventi dimensioni e conformazione opportune, in funzione della lavorazione da effettuare e del materiale polimerico utilizzato.

Tale pluralità di elementi solidi viene complessivamente indicata con il term ine di “materiale sfuso” (o, in accordo con il termine inglese com unemente usato nel settore, “bulk”) e comprende materiale polimerico in forma di granuli o di polvere o di fiocchi.

Nelle tecniche di trasformazione delle materie plastiche sopra brevemente citate, è noto aggiungere gli eventuali additivi in fase di alimentazione del materiale polimerico alla macchina di trasformazione, in genere immediatamente a monte dell’estrusore o dello stampo.

In particolare, possono essere aggiunti al materiale polimerico uscito dalla tramoggia di alimentazione e in ingresso alla macchina di trasformazione degli additivi in fase liquida, come ad esempio un composto colorante, destinato a conferire al prodotto finale il colore desiderato.

Il colorante è in genere contenuto in un recipiente dedicato dal quale viene prelevato e aggiunto nel materiale polimerico in ingresso alla macchina trasformatrice mediante una pompa dosatrice.

La quantità di colorante che deve essere aggiunta al materiale polimerico è in genere inferiore all’ 1 % rispetto alla quantità di materiale polimerico, tipicamente dell’ordine di qualche decimo di punto percentuale. Ad esempio la frazione ponderale di colorante può essere compresa tra 0.5% e 1 % .

Il grado di precisione richiesto nella quantità di colorante addizionata al materiale polimerico è molto elevato, tipicamente dell’ordine del centesimo di punto percentuale, per cui può essere richiesto che il colorante debba essere aggiunto al materiale polimerico in frazione ponderale pari ad esempio allo 0,70% ± 0,01 % .

Infatti, uno scostamento anche minimo della quantità di colorante im messa nel materiale polimerico in ingresso alla macchina trasformatrice può portare a prodotti finali con rilevanti differenze di colorazione, che possono determ inare lo scarto del prodotto per mancata rispondenza alle specifiche di qualità.

Per meglio rispondere all’esigenza di addizionare una quantità costante e predeterminata di colorante, l’additivo viene immesso nel materiale polimerico mediante una pompa dosatrice, ad esempio una pompa peristaltica, il cui principio di funzionamento garantisce l’erogazione di una portata volumetrica costante nel tempo.

Ciò nonostante, la Richiedente ha osservato come la variabilità della colorazione degli articoli finali rimane spesso elevata, così che l’operatore è spesso chiamato ad intervenire manualmente sulla regolazione della pompa dosatrice per aumentare o diminuire la portata di additivo alimentato al materiale polimerico.

Descrizione dell’invenzione

Il problema alla base della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo dosatore di additivi liquidi per la lavorazione di materie plastiche, strutturalmente e funzionalmente concepito per risolvere almeno in parte gli inconvenienti sopra identificati con riferimento alla tecnica nota citata.

Questo problema è risolto dal presente trovato mediante un dispositivo dosatore avente le caratteristiche oggetto delle rivendicazioni che seguono.

In particolare, la presente invenzione è diretta ad un dispositivo dosatore di additivi liquidi per la lavorazione di materie plastiche, comprendente:

- un recipiente in cui è contenuto l’additivo liquido,

- una pompa dosatrice collegata al recipiente per prelevare l’additivo liquido ed alimentarlo ad una macchina di trasformazione della materia plastica, nonché

- un sistema di termoregolazione dell’additivo liquido, il quale è predisposto per mantenere la temperatura dell’additivo liquido in un intervallo di temperatura prefissato.

Grazie a queste caratteristiche, l’additivo liquido viene aggiunto al materiale polimerico ad una temperatura sostanzialmente costante. Ciò consente vantaggiosamente di mantenere sostanzialmente costanti anche i parametri fisici dell’additivo liquido che dipendono dalla temperatura, e, in particolare, la sua densità.

In questo modo, viene assicurato che la costanza della portata volumetrica, offerta dalla pompa dosatrice, corrisponda ad una sostanziale costanza della portata ponderale.

Nell’aspetto sopra menzionato, la presente invenzione può inoltre avere uno o più delle seguenti caratteristiche preferite.

In una forma di realizzazione preferita, il sistema di termoregolazione è associato al recipiente, in modo tale da mantenere la temperatura dell’additivo liquido nell'intervallo di temperatura prefissato, all’interno di detto recipiente.

In questo modo, la temperatura dell’additivo liquido, grazie alla rilevante massa in gioco, generalmente molto superiore a quella presente in una porzione di condotto, risulta meno soggetta a brusche oscillazioni rendendo il suo controllo complessivamente più semplice.

In una forma di realizzazione alternativa, è previsto che la temperatura dell’additivo liquido sia regolata sul percorso di alimentazione dal recipiente alla pompa dosatrice.

In una forma di realizzazione, il sistema di termoregolazione comprende un rivestimento isolante predisposto attorno al recipiente.

In questo modo, il recipiente, e l’additivo in esso contenuto è meno soggetto alla temperatura esterna e alle sue variazioni.

Preferibilmente, il sistema di termoregolazione comprende un elemento riscaldante, un sensore di temperatura e un controllore associato al sensore di temperatura e all’elemento riscaldante, e il controllore è predisposto per attivare o disattivare l’elemento riscaldante in funzione del valore di temperatura rilevato dal sensore di temperatura.

Preferibilmente, l’elemento riscaldante comprende una resistenza elettrica.

In una forma di realizzazione preferita, il sistema di termoregolazione comprende una termocoperta predisposta per essere avvolta attorno al recipiente contenente l’additivo liquido.

In questo modo, l’operazione risulta molto semplice e non necessita di interventi sul recipiente.

In un’altra forma di realizzazione, l’elemento riscaldante è immerso nell’additivo liquido.

In questo modo il passaggio di calore avviene in modo più rapido.

Preferibilmente, il sistema di termoregolazione è predisposto per mantenere la temperatura dell’additivo liquido all’interno del recipiente in un intervallo di temperatura superiore alla temperatura dell’ambiente in cui è posizionato il recipiente.

In questo modo, è possibile configurare il sistema di termoregolazione solo per riscaldare l’additivo liquido.

Il valore di temperatura prefissato (temperatura di set) sarà preferibilmente scelto in funzione della temperatura dell’ambiente in cui sarà chiamato ad operare il dispositivo dosatore, e, in particolare sarà preferibilmente maggiore di 3 - 5°C alla massima te mperatura ambiente. In una forma preferita, l'intervallo di temperatura tra cui è previsto che possa oscillare la temperatura dell’additivo liquido, è di circa 2°C, più preferibilmente di circa 1 °C, attorno al valore di temperatura prefissato. In questo modo, mantenendo la temperatura dell’additivo liquido entro tale intervallo, è assicurato che la corrispondente variazione di densità dell’additivo liquido sia sostanzialmente trascurabile.

In una forma preferita di realizzazione, l’additivo liquido è un colorante,

Breve descrizione dei disegni

Le caratteristiche e i vantaggi dell'invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata di un suo preferito esempio di realizzazione, illustrato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento al disegno allegato in cui la figura 1 rappresenta una vista schematica di un dispositivo dosatore di additivi liquidi per la lavorazione di materie plastiche realizzato secondo la presente invenzione.

Modi preferiti di realizzazione dell'invenzione

Nella figura acclusa, con 1 è complessivamente indicato un dispositivo dosatore di additivi liquidi per la lavorazione di materie plastiche, realizzato in accordo con la presente invenzione.

Il dispositivo dosatore 1 è collegato ad un impianto di trasformazione di materie plastiche, genericamente indicato con 10, tramite un condotto di erogazione 1 1 .

In questo esempio preferito, l’impianto di trasformazione 10 è un impianto di stampaggio o estrusione di materiale polimerico in granuli di polietilentereftalato (PET) per la produzione di preforme per bottiglie. Tuttavia, la presente invenzione può essere analogamente applicato in un impianto di stampaggio o di estrusione alimentato con un qualsiasi altro materiale polimerico termoplastico, come ad esempio polipropilene, polietilene, polivinicloruro, poliamm ide, eccetera.

In particolare, il condotto di erogazione 1 1 è aperto in corrispondenza dell’ingresso della macchina trasformatrice 10, ad esempio in corrispondenza di una valvola rotativa 12 posta sull’uscita di una tramoggia di carico 13 in cui è stoccato il materiale polimerico da trasformare.

Il dispositivo dosatore 1 comprende un carrello mobile 2, sul cui telaio 3 sono posizionati un recipiente 4, comprendente l’additivo liquido da dosare nel materiale polimerico, nonché una pompa dosatrice 5 la cui aspirazione è collegata con l’interno del recipiente 4 tramite un condotto di prelievo 6 e la cui mandata è collegata al condotto di erogazione 1 1 . La pompa dosatrice 5 è preferibilmente una pompa peristaltica e, nell’esempio preferito qui descritto, l’additivo liquido è un colorante da immettere nel materiale polimerico al fine di conferire la colorazione desiderata al prodotto ottenuto al termine della sua lavorazione.

Il dispositivo dosatore 1 comprende inoltre un sistema di termoregolazione dell’additivo liquido contenuto nel recipiente 4, predisposto per mantenere la temperatura di detto additivo liquido in un intervallo di temperatura prefissato.

In una prima forma di realizzazione dell’invenzione, rappresentato in figura 1 , il sistema di termoregolazione comprende un rivestimento isolante 7, disposto attorno al recipiente 4, un elemento riscaldante 8, un sensore di temperatura 9 e un controllore 20.

Il rivestimento isolante 7 è formato ad esempio da uno strato di materiale termoisolante avente uno spessore opportuno, ad esempio compreso tra 1 e 5 cm . Esempi di materiali termoisolanti adatti comprendono polimeri espansi a base di poliuretano o di polistirene, lana di vetro o lana di roccia.

L’elemento riscaldate 8 è preferibilmente una resistenza elettrica inserita nel recipiente 4 così da essere im mersa nel colorante da riscaldare.

Analogamente, anche il sensore di temperatura 9 è inserito nel recipiente 4 così da rilevare la temperatura del colorante.

Il controllore 20 è associato al sensore di temperatura 9 e all’elemento riscaldante 8 ed è predisposto per attivare o disattivare l’elemento riscaldante in funzione del valore di temperatura rilevato dal sensore di temperatura 9.

In particolare, il controllore 20 è predisposto per mantenere la temperatura interna al recipiente ad un valore predeterminato (temperatura di set) che, per esempio può essere fissato a 30°C, con un margine di scostamento pari, ad esempio, a circa 2 gradi centigradi.

Il valore della temperatura di set è impostabile dall’operatore ed è preferibilmente scelta in modo tale da essere superiore di qualche grado (ad esempio di 5°C) della temperatura media dell’am biente in cui è posizionato il dispositivo dosatore 1 .

Analogamente, anche il margine di scostamento dalla temperatura di set è impostabile dall’operatore.

Il controllore 20 è preferibilmente integrato in una unità di controllo 30 del dispositivo dosatore 1 , preferibilmente montata sul carrello mobile 2, la quale, oltre al sistema di termoregolazione, è predisposta per controllare e/o comandare altri parametri o componenti del dispositivo dosatore, come ad esempio la pompa dosatrice 5.

La previsione del sistema di termoregolazione consente di mantenere il colorante contenuto nel recipiente 4 ad una temperatura controllata, compresa in un intervallo predefinito, centrato sulla temperatura di set. In questo modo, quando il dispositivo dosatore 1 è in funzione, la quantità di colorante immessa nel materiale polimerico rimane costantemente proporzionale al suo volume, che a sua volta, dipende solo dalla pompa dosatrice 5 ed è quindi regolabile facilmente e con ottima precisione.

In una seconda forma di realizzazione dell’invenzione, analogamente preferita, il sistema di termoregolazione comprende una termocoperta avvolta attorno al recipiente 4.

In questo caso, l’elemento riscaldante è annegato all’interno del materiale isolante della termocoperta e il sensore di temperatura può essere esterno al recipiente, integrato nella termocoperta.

La termocoperta può essere collegata al controllore 20 oppure può avere un’unità di controllo indipendente.

In ulteriori varianti di realizzazione dell’invenzione, è previsto che il sistema di termoregolazione comprenda una base riscaldate su cui viene appoggiato il recipiente 4, e/o che la termocoperta non sia a diretto contatto con il recipiente ma sia disposta su un apposito telaio montato attorno al recipiente così da formare attorno al medesimo una camera riscaldata.

La presente invenzione consente quindi di ridurre sostanzialmente la necessità di interventi manuali da parte dell’operatore per regolare la quantità di colorante immessa nel materiale polimerico, e di ridurre la quantità di prodotti scartati a causa di difformità relative alla colorazione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 . Dispositivo dosatore di additivi liquidi per la lavorazione di materie plastiche, comprendente: - un recipiente (4) in cui è contenuto detto additivo liquido, - una pompa dosatrice (5) collegata a detto recipiente per prelevare detto additivo liquido ed alimentarlo ad una macchina di trasformazione ( 10) di detta materia plastica, caratterizzato dal fatto di comprendere un sistema di termoregolazione di detto additivo liquido, il quale è predisposto per mantenere la temperatura di detto additivo liquido in un intervallo di temperatura prefissato.
2. Dispositivo dosatore secondo la rivendicazione 1 , in cui detto sistema di termoregolazione è associato a detto recipiente (4) per mantenere la temperatura di detto additivo liquido in detto intervallo di temperatura prefissato, all’interno di detto recipiente.
3. Dispositivo dosatore secondo la rivendicazione 2, in cui detto sistema di termoregolazione comprende un rivestimento isolante (7) predisposto attorno a detto recipiente (4) .
4. Dispositivo dosatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto sistema di termoregolazione comprende un elemento riscaldante (8) , un sensore di temperatura (9) e un controllore (20) associato a detto sensore di temperatura (8) e a detto elemento riscaldante (9) per attivare o disattivare detto elemento riscaldante (8) in funzione del valore di temperatura rilevato da detto sensore di temperatura (9).
5. Dispositivo dosatore secondo la rivendicazione 4, in cui detto elemento riscaldante (8) comprende una resistenza elettrica.
6. Dispositivo dosatore secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui detto elemento riscaldante (8) è immerso in detto additivo liquido.
7. Dispositivo dosatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto sistema di termoregolazione comprende una termocoperta predisposta per essere avvolta attorno a detto recipiente (4).
8. Dispositivo dosatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 7, in cui detto sistema di termoregolazione è predisposto per mantenere la temperatura di detto additivo liquido all’interno di detto recipiente (4) in un intervallo di temperatura superiore alla temperatura dell’ambiente in cui è posizionato detto recipiente.
9. Dispositivo dosatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto additivo liquido è un colorante.