ITBO20150247A1 - Apparato e metodo di ispezione ottica di un estrusore. - Google Patents

Apparato e metodo di ispezione ottica di un estrusore. Download PDF

Info

Publication number
ITBO20150247A1
ITBO20150247A1 ITBO2015A000247A ITBO20150247A ITBO20150247A1 IT BO20150247 A1 ITBO20150247 A1 IT BO20150247A1 IT BO2015A000247 A ITBO2015A000247 A IT BO2015A000247A IT BO20150247 A ITBO20150247 A IT BO20150247A IT BO20150247 A1 ITBO20150247 A1 IT BO20150247A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
polymeric material
extrusion cylinder
measurement
extruder
extrusion
Prior art date
Application number
ITBO2015A000247A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Sacmi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sacmi filed Critical Sacmi
Priority to ITBO2015A000247A priority Critical patent/ITBO20150247A1/it
Priority to JP2017559095A priority patent/JP6442623B2/ja
Priority to US15/568,984 priority patent/US11067504B2/en
Priority to CN201680035809.5A priority patent/CN107750204B/zh
Priority to EP16725933.2A priority patent/EP3294520B1/en
Priority to BR112017024250-8A priority patent/BR112017024250B1/pt
Priority to PCT/IB2016/052781 priority patent/WO2016181361A1/en
Publication of ITBO20150247A1 publication Critical patent/ITBO20150247A1/it

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/92—Measuring, controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
    • B29C48/80—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling at the plasticising zone, e.g. by heating cylinders
    • B29C48/83—Heating or cooling the cylinders
    • B29C48/832—Heating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92009—Measured parameter
    • B29C2948/9219—Density, e.g. per unit length or area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92009—Measured parameter
    • B29C2948/922—Viscosity; Melt flow index [MFI]; Molecular weight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92009—Measured parameter
    • B29C2948/92219—Degree of crosslinking, solidification, crystallinity or homogeneity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92009—Measured parameter
    • B29C2948/92247—Optical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92323—Location or phase of measurement
    • B29C2948/92361—Extrusion unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92323—Location or phase of measurement
    • B29C2948/92361—Extrusion unit
    • B29C2948/9238—Feeding, melting, plasticising or pumping zones, e.g. the melt itself
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92323—Location or phase of measurement
    • B29C2948/92361—Extrusion unit
    • B29C2948/92409—Die; Nozzle zone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504—Controlled parameter
    • B29C2948/92685—Density, e.g. per unit length or area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504—Controlled parameter
    • B29C2948/92695—Viscosity; Melt flow index [MFI]; Molecular weight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504—Controlled parameter
    • B29C2948/92704—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504—Controlled parameter
    • B29C2948/92714—Degree of crosslinking, solidification, crystallinity or homogeneity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92819—Location or phase of control
    • B29C2948/92857—Extrusion unit
    • B29C2948/92876—Feeding, melting, plasticising or pumping zones, e.g. the melt itself
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N2021/3595—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using FTIR

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
APPARATO E METODO DI ISPEZIONE OTTICA DI UN ESTRUSORE.
La presente invenzione ha per oggetto un apparato e un metodo di ispezione ottica di un estrusore. La presente invenzione ha anche per oggetto un estrusore.
La presente invenzione riguarda il settore dell?industria delle materie plastiche; in particolare, trova applicazione nel settore dell?estrusione di materiali polimerici termoplastici. I polimeri termoplastici rammolliscono o fondono al riscaldamento per riacquistare consistenza solida a bassa temperatura.
In generale, le macchine per estrusione (ovvero gli estrusori) permettono di ottenere estrusi, ossia forme di materiale plastico (tipicamente aventi sezione costante) di lunghezza prestabilita, a partire da granuli (ovvero pellet, ad esempio piccoli cilindri o dischetti aventi un diametro compreso tra 1 e 5 millimetri) costituiti da un polimero o da una miscela polimerica e utilizzati come materia prima per la realizzazione delle forme in materiale plastico.
Le macchine per estrusione trovano altres? applicazione nel settore dello stampaggio di materie plastiche, in cui uno stampo ad iniezione ? posto a valle di una macchina per estrusione, per ricevere materiale polimerico fuso e realizzare una forma di materiale plastico. Generalmente, il materiale polimerico fuso ? iniettato nello stampo tramite una pompa.
Un esempio di macchina per estrusione ? riportata nel documento brevettuale US4290986.
Tali macchine per estrusione comprendono ad esempio una tramoggia di alimentazione, tramite la quale i cui granuli di materiale polimerico vengono introdotti all?interno di un cilindro di estrusione internamente cavo, tipicamente allungato in una direzione longitudinale. Il cilindro di estrusione ? configurato per realizzare al suo interno condizioni di pressione e temperatura tali da provocare la fusione (nel caso di polimeri semicristallini) o il rammollimento (nel caso di polimeri amorfi) dei granuli di materiale polimerico.
Si noti che il termine ?materiale polimerico fuso? ? adatto per polimeri semicristallini, mentre nel caso di polimeri amorfi ? pi? corretto parlare di ?materiale polimerico rammollito?. Per brevit?, nel presente testo i termini fusione e rammollimento verranno comunque usati come sinonimi, se non diversamente specificato.
All?interno del cilindro di estrusione ? solitamente alloggiata una vite senza fine (ovvero vite di estrusione), collegata ad una motorizzazione per ruotare attorno ad un asse longitudinale. Una rotazione della vite di estrusione in un verso operativo provoca uno spostamento del materiale polimerico dall?ingresso all?uscita del cilindro di estrusione, in un verso di avanzamento.
Generalmente, il cilindro di estrusione ? riscaldato tramite riscaldatori (tipicamente resistenze elettriche), mentre il diametro del nocciolo della vite di estrusione aumenta nel verso di avanzamento, riducendo il volume libero compreso tra la vite di estrusione stessa e le pareti interne del cilindro di estrusione; ci? consente di realizzare, all?interno del cilindro di estrusione, condizioni di pressione e temperatura che portano alla fusione del materiale polimerico.
Per controllare la temperatura del cilindro di estrusione, gli elementi di riscaldamento sono ad esempio connessi ad un sistema di controllo in retroazione che incrementa gradualmente la temperatura all?interno del cilindro di estrusione, nel verso di avanzamento del materiale polimerico, permettendo una fusione graduale dei granuli che avanzano lungo il cilindro di estrusione ed evitando sovratemperature che potrebbero portare ad una degradazione del polimero.
Il materiale polimerico ? movimentato dalla vite di estrusione lungo il cilindro di estrusione fino al raggiungimento di una zona di uscita che comprende una filiera, avente un diametro interno minore del diametro interno del cilindro di estrusione, e un foro di uscita per il materiale polimerico fuso.
Tali macchine per estrusione dell?arte nota presentano per? alcune problematiche.
Una problematica ? legata a un degrado dell?estrusore; per esempio, un utilizzo prolungato dell?estrusore comporta l?usura della vite di estrusione (con conseguente variazione dei parametri di estrusione). Si osservi che la procedura di sostituzione della vite di estrusione risulta particolarmente complessa e costosa.
Un?altra problematica ? legata al fatto che il prodotto in uscita dall?estrusore (estruso) potrebbe non avere le caratteristiche desiderate; in particolare, si pu? verificare la presenza di infusi (ovvero granuli di materiale polimerico non completamente fusi) nella zona di uscita dell?estrusore, che compromettono la qualit? (ad esempio con la formazione di difetti locali) degli estrusi.
L?esigenza di verificare il prodotto estruso ? stata affrontata.
L?articolo scientifico ?Near infrared (NIR) spectroscopy for in-line monitoring of polymer extrusion processes? (T. Rohe, W. Becker, S. K?lle, N. Eisenreich, P. Eyerer, Talanta 5, 1999, pp. 283-290) descrive un sistema di ispezione finalizzato a migliorare il controllo del prodotto estruso, ed in particolare ad analizzare le caratteristiche del materiale polimerico fuso in prossimit? della zona di uscita del cilindro di estrusione. Tale soluzione comprende uno spettrofotometro a infrarossi avente una sorgente di radiazione infrarossa ed un ricevitore, disposti in posizioni diametralmente opposte del cilindro di estrusione. In particolare, la sorgente ? configurata per emettere radiazione infrarossa ed il ricevitore ? configurato per rilevare la radiazione trasmessa attraverso il materiale polimerico fuso, in funzione della lunghezza d?onda, per ricavare uno spettro di assorbimento (ovvero uno spettro infrarosso). Tramite l?analisi dello spettro infrarosso ? possibile ottenere informazioni sulla tipologia di materiale polimerico processato, ad esempio sulla sua composizione in prossimit? della zona di uscita.
Un?altra soluzione ? descritta dal documento brevettuale DE19820948, che riguarda un estrusore dotato di un sistema di ispezione ottica posto a valle dell?estrusore per monitorare le propriet? e le caratteristiche dell?estruso.
Tuttavia, tali sistemi di ispezione ottica, pur consentendo un controllo del materiale polimerico a valle del processo di estrusione, non affrontano la problematica legata all?usura dell?estrusore e non danno una risposta robusta e affidabile alla problematica di garantire la rispondenza del prodotto estruso alle caratteristiche desiderate.
Scopo del presente trovato ? rendere disponibile un apparato e un metodo di ispezione ottica di un estrusore che superino gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.
In particolare, ? scopo del presente trovato mettere a disposizione un apparato e un metodo di ispezione ottica di un estrusore, che permettano di fornire informazioni particolarmente significative sul funzionamento dell?estrusore; e che permettano di ottenere informazioni utili ad individuare cause di possibili malfunzionamenti dell?estrusore e/o di una scarsa qualit? del prodotto.
Ulteriore scopo della presente invenzione ? proporre un apparato e un metodo di ispezione ottica di un estrusore che siano particolarmente efficaci ed economici.
Ulteriore scopo della presente invenzione ? proporre un estrusore particolarmente efficiente ed affidabile.
Detti scopi sono pienamente raggiunti dall?apparato di ispezione ottica, dal metodo di ispezione ottica e dall?estrusore oggetto del presente trovato, che si caratterizza per quanto contenuto nelle rivendicazioni sotto riportate.
In particolare, l?apparato di ispezione ottica secondo il trovato ? configurato per analizzare una massa di materiale polimerico transitante in un estrusore.
L?estrusore comprende un cilindro di estrusione cavo, allungato in una direzione longitudinale. Il cilindro di estrusione ha un ingresso, preferibilmente posizionato in corrispondenza di una prima estremit?, per ricevere granuli di materiale polimerico, ed un?uscita, preferibilmente posizionata in corrispondenza di una seconda estremit?, per espellere materiale polimerico fuso.
L?estrusore comprende una vite di estrusione posizionata all?interno del cilindro di estrusione. La vite di estrusione ? rotante attorno ad un proprio asse (longitudinale); il cilindro di estrusione ? allungato lungo detto asse. Preferibilmente la vite di estrusione ? collegata a una motorizzazione, per ruotare all?interno del cilindro di estrusione e movimentare detto materiale polimerico dall?ingresso all?uscita.
L?estrusore comprende una pluralit? di riscaldatori accoppiati al cilindro di estrusione per scambiare calore con esso.
L?apparato di ispezione ottica secondo il trovato comprende una pluralit? di sensori ottici, operativamente accoppiati (ovvero accoppiabili per essere operativamente accoppiati) al cilindro di estrusione in una pluralit? di corrispondenti siti di misura. Tali siti di misura sono disposti lungo la direzione longitudinale e tra loro distanziati, ovvero spaziati. Dunque, i siti di misura, definiti dalla posizione dei sensori ottici accoppiati al cilindro di estrusione, sono disposti in successione lungo la direzione longitudinale. Ci? consente di ispezionare contemporaneamente zone interne al cilindro di estrusione che sono posizionate a quote longitudinali diverse, ossia sono posizionati a distanze diverse dall?uscita (o dall?ingresso) del cilindro di estrusione.
In un esempio di realizzazione, ciascun sensore ottico comprende un emettitore ed un ricevitore configurato per rilevare un parametro di misura rappresentativo di una propriet? ottica del materiale polimerico all?interno del cilindro di estrusione.
L?apparato di ispezione ottica secondo il trovato comprende un processore collegato ai sensori ottici per acquisire una pluralit? di segnali di misura contenenti il parametro di misura rilevato dai corrispondenti sensori ottici. Il processore ? programmato per elaborare i segnali di misura acquisiti. In particolare, il processore ? programmato per elaborare il (ciascun) segnale di misura per derivare, dal parametro di misura, un parametro di controllo indicativo di uno stato fisico del materiale polimerico transitante nell?estrusore (ovvero processato dall?estrusore).
In altre parole, il processore ? programmato per calcolare, a partire da detta pluralit? di segnali di misura, una corrispondente pluralit? di valori di del parametro di controllo, in cui ciascun valore di detta pluralit? corrisponde a un rispettivo sito di misura.
Pertanto, detta pluralit? di valori calcolati per il parametro di controllo ? rappresentativa di un andamento del parametro di controllo stesso in funzione di una quota longitudinale (nell?ambito della estensione longitudinale dell?estrusore).
Si noti che questa soluzione permette di ottenere informazioni utili sul funzionamento dell?estrusore, con particolare riguardo alla dinamica della plastificazione (ovvero fusione), ossia del passaggio del materiale polimerico da granuli (solidi) a materiale polimerico fuso.
Infatti, la conoscenza dell?andamento lungo l?estrusore del parametro di controllo (rappresentativo dello stato fisico, ovvero della fase, liquida o solida, ovvero della viscosit?, ovvero del rammollimento del materiale) permette di indagare in quale zona del volume interno all?estrusore avviene la transizione dai granuli (infusi) al materiale polimerico fuso.
Pertanto, tale soluzione, ispezionando il materiale polimerico durante il processo di fusione, permette di indagare, oltre all?individuazione di possibili malfunzionamenti dell?estrusore responsabili di una scarsa qualit? del prodotto ottenuto (ad esempio la presenza di infusi in una zona di uscita dell?estrusore) anche le cause di tali malfunzionamenti.
In altre parole, tale soluzione consente di ottenere informazioni sul processo di fusione nel suo divenire, risalendo allo stato fisico del polimero nelle diverse zone del cilindro di estrusione.
Preferibilmente, il parametro di misura ? rappresentativo di una trasmittanza e/o di una riflettanza del materiale polimerico. Inoltre, preferibilmente, il parametro di controllo ? calcolato in funzione di un?ampiezza del parametro di misura, ossia di una intensit? di radiazione elettromagnetica ricevuta dai sensori ottici.
Ci? ? vantaggioso perch?, da ricerche e sperimentazioni condotte dalla Richiedente, si ? verificato che il materiale polimerico modifica la propria trasparenza, ovvero trasmittanza (e/o riflettanza) quando passa da solido a fuso.
Emettitore e ricevitore sono rispettivamente configurati per emettere e rilevare onde elettromagnetiche aventi lunghezza d?onda in una banda prestabilita (per esempio compresa tra 700 nm e 1 mm). Preferibilmente, emettitore e ricevitore sono rispettivamente configurati per emettere e rilevare onde elettromagnetiche aventi lunghezza d?onda compresa tra 700 nm e 3000 nm.
Preferibilmente, il processore ? programmato per acquisire i segnali di misura per un intervallo di tempo di misura (ovvero tempo di misura) prestabilito. Il processore ? altres? configurato per calcolare, per ogni sito di misura, il parametro di controllo in funzione di un andamento del parametro di misura del corrispondente segnale di misura in detto tempo di misura.
In questo caso, preferibilmente, il processore ? programmato per calcolare il parametro di controllo in funzione di un andamento, ovvero di una fluttuazione del parametro di misura in tale tempo di misura.
Ci? rende particolarmente semplice e robusto il calcolo del parametro di controllo.
Per esempio, il processore ? programmato per calcolare, per ogni sito di misura, il parametro di controllo in funzione di una frequenza di variazione del parametro di misura del corrispondente segnale di misura da un intervallo di riferimento alto ad un intervallo di riferimento basso (in altre parole, si calcola il numero di picchi nell?andamento del parametro di misura nel tempo di misura).
In un esempio, il ricevitore dei sensori ottici definisce una banda passante avente una larghezza inferiore a 100 nm. ? anche previsto che il ricevitore dei sensori ottici operi ad una lunghezza d?onda prestabilita (per esempio tramite un fotodiodo e filtro ottico passa banda).
Il fatto di limitare la banda passante del ricevitore dei sensori ottici ha il vantaggio di renderli particolarmente semplici, economici e precisi.
Infatti si osservi che, ai fini del calcolo del parametro di controllo, si ? verificato (da ricerche e sperimentazioni condotte dalla Richiedente) che ? rilevante valutare l?ampiezza del parametro di misura ad una lunghezza d?onda prestabilita, piuttosto che valutare la posizione ovvero la lunghezza d?onda di un picco di uno spettro infrarosso.
Preferibilmente, l?apparato di ispezione ottica comprende, per ciascun sensore ottico di detta pluralit? di sensori ottici, un filtro connesso al sensore ottico e regolabile per variare selettivamente una posizione (nel dominio della lunghezza d?onda) della banda passante del ricevitore.
Si noti che tale soluzione consente di selezionare la banda passante del rilevatore, per rilevare segnali di misura di maggiore ampiezza, incrementando l?efficacia e l?affidabilit? dell?apparato di ispezione e dell?estrusore stesso.
In un esempio di realizzazione il processore ? configurato per ricevere informazioni relative alla tipologia di materiale polimerico processato dall?estrusore. Preferibilmente il processore ? configurato per ricevere informazioni relative ad uno spettro infrarosso del materiale polimerico processato dall?estrusore.
In un esempio di realizzazione il processore ? collegato a detti filtri per regolarli ed ? programmato per impostare per ciascun sensore ottico la posizione della banda passante in una zona dello spettro infrarosso intermedia tra (due successivi) picchi di assorbimento.
Le informazioni relative allo spettro infrarosso del materiale polimerico processato consentono di ottimizzare la scelta dell?intervallo di lunghezza d?onda in cui posizionare, tramite il filtro, la banda operativa di ciascun sensore.
In un esempio di realizzazione, l?apparato comprende uno spettrofotometro a dispersione o uno spettrofotometro in trasformata di Fourier, collegato al processore per trasmettere informazioni relative al materiale polimerico (ovvero le informazioni relative allo spettro infrarosso del materiale polimerico) processato dall?estrusore.
In un esempio di realizzazione, il processore ? predisposto a ricevere parametri operativi relativi alla velocit? di rotazione della vite di estrusione e/o alla potenza di riscaldamento dei riscaldatori e/o alla pressione all?interno del cilindro di estrusione. Preferibilmente il processore ? programmato per generare uno o pi? segnali di controllo, in funzione dell?andamento del parametro di controllo rispetto alla quota longitudinale. Tali segnali di controllo sono preposti a variare i parametri operativi in retroazione, in funzione di una configurazione di riferimento (ovvero di un andamento di riferimento) del parametro di controllo all?interno del cilindro di estrusione.
Si noti che tale soluzione consente di ottimizzare il processo di estrusione del materiale polimerico; in particolare, variando i parametri operativi dell?estrusore in funzione del valore dei parametri di controllo ? possibile evitare la presenza di infusi in prossimit? dell?uscita del cilindro di estrusione. E? inoltre possibile modificare i parametri operativi dell?estrusore per bilanciare gli effetti legati all?usura della vite di estrusione, rendendo perci? l?estrusore maggiormente affidabile.
Ulteriore scopo della presente descrizione ? fornire un estrusore per materiali polimerici. L?estrusore comprende un cilindro di estrusione cavo, preferibilmente allungato in una direzione longitudinale. Il cilindro di estrusione ha un ingresso (preferibilmente posizionato in corrispondenza di una prima estremit?) per ricevere granuli di materiale polimerico ed una uscita (preferibilmente posizionata in corrispondenza di una seconda estremit?) per espellere materiale polimerico fuso.
L?estrusore comprende una vite di estrusione, preferibilmente collegata a una motorizzazione per ruotare all?interno del cilindro di estrusione e movimentare detto materiale polimerico dall?ingresso all?uscita, in un verso di avanzamento. In un esempio di realizzazione, la vite di estrusione ha un nocciolo (dove con il termine nocciolo si intende il diametro misurato alla base dei filetti della vite) di dimensione crescente nel verso di avanzamento, per diminuire progressivamente un volume compreso tra la vite di estrusione stessa ed il cilindro di estrusione.
L?estrusore comprende altres? una pluralit? di riscaldatori accoppiati al cilindro di estrusione per scambiare calore con esso.
L?estrusore secondo il trovato comprende un apparato di ispezione ottica avente una o pi? delle caratteristiche precedentemente descritte.
In un esempio di realizzazione, l?estrusore comprende una pluralit? di fori ricavati in una parete del cilindro di estrusione. Ciascun foro ? ricavato in corrispondenza di un sito di misura. Preferibilmente, ciascun sensore ottico ? accoppiabile al cilindro di estrusione tramite inserimento del sensore nel foro.
In un esempio di realizzazione, il cilindro di estrusione ha una prima zona, in cui ? inserita la vite, e una seconda zona, interposta tra un?estremit? della vite e l?uscita del cilindro di estrusione. Preferibilmente, almeno uno dei sensori ottici di detta pluralit? di sensori ottici ? accoppiato al cilindro di estrusione nella prima zona ed ? configurato per rilevare radiazioni infrarosse riflesse dal materiale polimerico, e almeno uno dei sensori ottici di detta pluralit? di sensori ottici ? accoppiato al cilindro di estrusione nella seconda zona ed ? configurato per rilevare radiazioni infrarosse trasmesse dal materiale polimerico.
Secondo la presente descrizione resta altres? definito un metodo di ispezione ottica di una massa di materiale polimerico transitante in un estrusore, in cui l?estrusore ha un cilindro di estrusione cavo, preferibilmente allungato in una direzione longitudinale. Il cilindro di estrusione ha un ingresso per ricevere granuli di materiale polimerico ed un?uscita per espellere materiale polimerico fuso. L?estrusore ha una vite di estrusione, preferibilmente collegata a una motorizzazione per ruotare all?interno del cilindro di estrusione e movimentare detto materiale polimerico dall?ingresso all?uscita. L?estrusore comprende inoltre riscaldatori accoppiati al cilindro di estrusione.
Tale metodo di ispezione comprende le seguenti fasi di:
- predisposizione di una pluralit? di sensori ottici ciascuno avente un emettitore di radiazione infrarossa ed un ricevitore configurato per rilevare un parametro di misura rappresentativo di una propriet? ottica del materiale polimerico all?interno del cilindro di estrusione;
- accoppiamento di detta pluralit? di sensori ottici al cilindro di estrusione, in corrispondenza di una pluralit? di siti di misura disposti in successione e distanziati lungo detta direzione longitudinale, mediante inserimento di ciascun sensore ottico in un rispettivo foro ricavato in una parete del cilindro di estrusione;
- acquisizione di una pluralit? di segnali di misura contenenti il parametro di misura rilevato dai corrispondenti sensori ottici di detta pluralit? di sensori ottici;
- elaborazione di detti segnali di misura per calcolare una corrispondente pluralit? di valori di un parametro di controllo indicativo di uno stato fisico del materiale polimerico, in cui detta pluralit? di valori ? rappresentativa di un andamento di detto parametro di controllo all?interno del cilindro di estrusione in funzione di una quota longitudinale.
Qualora la fase di acquisizione di una pluralit? di segnali di misura si protragga per un intervallo di tempo di misura prestabilito, la fase di elaborazione dei segnali di misura comprende una ulteriore fase di:
- calcolo, per ogni sito di misura, del parametro di controllo in funzione di un andamento del parametro di misura del corrispondente segnale di misura in detto intervallo di tempo di misura.
Qualora il ricevitore dei sensori ottici definisca una banda passante, il metodo comprende le ulteriori fasi di:
- acquisizione di informazioni relative ad uno spettro infrarosso del materiale polimerico processato dall?estrusore;
- predisposizione di un filtro connesso a ciascun sensore ottico e regolabile per variare selettivamente una posizione (nel dominio della lunghezza d?onda) della banda passante del ricevitore;
- impostazione di ciascun sensore ottico mediante posizionamento della banda passante in una posizione dello spettro infrarosso del materiale polimerico intermedia tra (due successivi) picchi di assorbimento.
Questa ed altre caratteristiche risulteranno maggiormente evidenziate dalla descrizione seguente di una preferita forma realizzativa, illustrata a puro titolo esemplificativo e non nelle unite tavole di disegno, in cui:
- la figura 1 illustra una rappresentazione schematica di un estrusore avente un apparato di ispezione ottica conformemente alla presente descrizione;
- le figure 2 e 3 illustrano una rappresentazione schematica di un particolare dell?apparato di ispezione ottica di figura 1.
Con riferimento alle figure, si ? indicato con 1 un apparato di ispezione ottica configurato per analizzare una massa di materiale polimerico 2 transitante in un estrusore 3.
L?estrusore 3 comprende un cilindro di estrusione 4 cavo, allungato in una direzione longitudinale. Il cilindro di estrusione 4 ha un ingresso 4a, preferibilmente posizionato in corrispondenza di una prima estremit?, per ricevere granuli 2a di materiale polimerico 2. Il cilindro di estrusione 4 ha un?uscita 4b, preferibilmente posizionata in corrispondenza di una seconda estremit?, per espellere materiale polimerico fuso 2b.
L?estrusore 3 comprende una vite di estrusione 5, preferibilmente collegata a una motorizzazione 6, configurata per ruotare attorno ad un asse longitudinale A all?interno del cilindro di estrusione 4 e movimentare detto materiale polimerico 2 dall?ingresso 4a all?uscita 4b.
L?estrusore 3 comprende altres? una pluralit? di riscaldatori 7 accoppiati al cilindro di estrusione 4 per scambiare calore con esso. In un esempio di realizzazione, i riscaldatori 7 comprendono resistenze elettriche e/o scambiatori di calore.
L?apparato 1 di ispezione ottica secondo il trovato comprende una pluralit? di sensori ottici 8, operativamente accoppiabili al cilindro di estrusione 4 in una pluralit? di corrispondenti siti di misura. Tali siti di misura sono disposti in successione e distanziati lungo detta direzione longitudinale.
In un esempio di realizzazione, ciascun sensore ottico 8 comprende un emettitore 8a ed un ricevitore 8b configurato per rilevare un parametro di misura rappresentativo di una propriet? ottica del materiale polimerico 2 transitante all?interno del cilindro di estrusione 4.
Preferibilmente, tale parametro di misura ? rappresentativo di una trasmittanza e/o di una riflettanza del materiale polimerico. In altre parole, tale parametro di misura ? rappresentativo di una intensit? di radiazione elettromagnetica tramessa e/o riflessa dal materiale polimerico 2.
Preferibilmente, emettitore 8a e ricevitore 8b sono rispettivamente configurati per emettere e rilevare onde elettromagnetiche aventi lunghezza d?onda compresa tra 700 nm e 1 mm (ovvero onde elettromagnetiche aventi lunghezza d?onda compresa nell?infrarosso). Ancor pi? preferibilmente, emettitore 8a e ricevitore 8b sono rispettivamente configurati per emettere e rilevare onde elettromagnetiche aventi lunghezza d?onda compresa tra 700 nm e 3000 nm (ovvero onde elettromagnetiche aventi lunghezza d?onda compresa nel vicino infrarosso).
L?apparato 1 di ispezione ottica secondo il trovato comprende altres? un processore 9, programmato per acquisire una pluralit? di segnali di misura contenenti il parametro di misura rilevato dai corrispondenti sensori ottici 8. In un esempio di realizzazione, il proessore 9 ? programmato per elaborare detta pluralit? di segnali di misura e calcolare una corrispondente pluralit? di valori di un parametro di controllo indicativo di uno stato fisico del materiale polimerico 2 all?interno del cilindro di estrusione 4.
Preferibilmente, detta pluralit? di valori del parametro di controllo ? rappresentativa di un andamento del parametro di controllo in funzione di una quota longitudinale. In altre parole, il processore 9 ? configurato per elaborare i segnali di misura provenienti da ciascun sensore ottico 8, accoppiato al cilindro di estrusione 4 nel corrispondente sito di misura, e generare una pluralit? di valori del parametro di controllo, ciascuno dei quali corrisponde al valore assunto dal parametro di controllo in corrispondenza della quota longitudinale del rispettivo sito di misura.
In un esempio di realizzazione, il processore 9 ? programmato per acquisire i segnali di misura per un intervallo di tempo di misura (ovvero tempo di misura) prestabilito. Il processore 9 ? altres? configurato per calcolare, per ogni sito di misura, il parametro di controllo in funzione di un andamento del parametro di misura del corrispondente segnale di misura in detto tempo di misura.
In un esempio di realizzazione, il processore 9 ? programmato per calcolare un valore medio ed una deviazione standard, in detto tempo di misura, del parametro di misura del corrispondente segnale di misura. In un ulteriore esempio di realizzazione, il processore 9 ? programmato per calcolare, per ogni sito di misura, il parametro di controllo in funzione di una frequenza di variazione del parametro di misura del corrispondente segnale di misura, da un intervallo di riferimento alto ad un intervallo di riferimento basso, nel tempo di misura.
Preferibilmente, l?intervallo di riferimento alto ? associato al materiale polimerico fuso e l?intervallo di riferimento basso ? associato a granuli di materiale polimerico.
Si noti che la capacit? di assorbimento di radiazione elettromagnetica del materiale polimerico 2 ? influenzata dallo stato fisico del materiale polimerico 2 stesso. In particolare, l?assorbanza del materiale polimerico 2 diminuisce durante il processo di fusione del materiale polimerico.
Da ricerche e sperimentazioni condotte dalla Richiedente, si ? verificato che l?intensit? media della radiazione elettromagnetica rilevata da un ricevitore 8b (ad una lunghezza d?onda prestabilita) ? massima se la radiazione emessa da un corrispondente emettitore 8a incide sul materiale polimerico fuso 2b ed ? minima se la radiazione emessa dall?emettitore 8a incide su granuli 2a di materiale polimerico 2.
Un sensore ottico 8 accoppiato al cilindro di estrusione 4 in un sito di misura prossimale all?ingresso 4a del cilindro di estrusione 4 riceve, in detto intervallo di tempo di misura, radiazioni elettromagnetiche di bassa intensit? media, con limitate variazioni nel tempo, in quanto il materiale polimerico 2 ispezionato in tale sito di misura ? costituito in prevalenza (o in quasi totalit?) da granuli 2a di materiale polimerico.
Un sensore ottico 8 accoppiato al cilindro di estrusione 4 in un sito di misura prossimale all?uscita 4b del cilindro di estrusione 4 riceve, in detto intervallo di tempo di misura, radiazioni elettromagnetiche di elevata intensit? media, con limitate variazioni nel tempo, in quanto il materiale polimerico 2 ispezionato in tale sito di misura ? costituito in prevalenza (o in quasi totalit?) da materiale polimerico fuso 2b.
Da ricerche e sperimentazioni condotte dalla Richiedente, si ? verificato che un sensore ottico 8 posizionato in un sito di misura in corrispondenza del quale il materiale polimerico 2 ? composto in simili percentuali (per esempio in peso ovvero massa) da granuli 2a e da materiale polimerico fuso 2b, riceve radiazione elettromagnetica di intensit? variabile nel tempo dall?intervallo di riferimento alto all?intervallo di riferimento basso. In particolare, la frequenza di variazione del parametro di misura del corrispondente segnale di misura ? massima qualora il materiale polimerico 2 sia composto in simili percentuali (per esempio in peso ovvero in massa) da granuli 2a e da materiale polimerico fuso 2b.
In un esempio di realizzazione, il ricevitore 8b del sensore ottico 8 definisce una banda passante avente una larghezza inferiore a 100 nm. Ad esempio, il ricevitore 8b ? un fotodiodo, configurato per operare ad una lunghezza d?onda caratteristica.
Preferibilmente, l?apparato 1 di ispezione ottica comprende, per ciascun sensore ottico di detta pluralit? di sensori ottici 8, un filtro 10. Il filtro 10 ? connesso al sensore ottico 8 ed ? regolabile per variare selettivamente una posizione (nel dominio della lunghezza d?onda) della banda passante del ricevitore 8b.
In un esempio di realizzazione, il processore 9 ? configurato per ricevere informazioni relative al materiale polimerico 2 processato dall?estrusore 3. Preferibilmente, il processore 9 ? configurato per ricevere informazioni relative ad uno spettro infrarosso del materiale polimerico 2 processato dall?estrusore 3.
Si noti che lo spettro infrarosso di un materiale polimerico 2 presenta tipicamente una pluralit? di picchi di assorbimento, ciascuno associato ad una lunghezza d?onda caratteristica di uno stato vibrazionale delle molecole del materiale polimerico 2 stesso. In corrispondenza di tali lunghezze d?onda caratteristiche, l?assorbanza del materiale polimerico 2 aumenta notevolmente. Una intensit? di radiazione elettromagnetica rilevata dal ricevitore 8b in corrispondenza di tali lunghezze d?onda caratteristiche pu? essere molto minore di una intensit? di radiazione elettromagnetica rilevata ad una lunghezza d?onda intermedia fra lunghezze d?onda caratteristiche e richiede sensori ottici di elevata sensibilit? e costo per essere rilevata.
In un esempio di realizzazione il processore 9 ? collegato al filtro 10 per regolarlo ed ? programmato per impostare, per ciascun sensore ottico 8, la posizione (nel dominio della lunghezza d?onda) della banda passante in una zona dello spettro infrarosso intermedia tra (due successivi) picchi di assorbimento.
Preferibilmente il processore 9 ? collegato a ciascun filtro 10 per regolarlo ed ? programmato per impostare, per ciascun sensore ottico 8, la posizione (nel dominio della lunghezza d?onda) della banda passante in una zona dello spettro infrarosso intermedia tra (due successivi) picchi di assorbimento consecutivi.
In un esempio di realizzazione, l?apparato 1 comprende uno spettrofotometro a dispersione o uno spettrofotometro in trasformata di Fourier, configurati per rilevare uno spettro infrarosso del materiale polimerico 2. Preferibilmente, lo spettrofotometro a dispersione o lo spettrofotometro in trasformata di Fourier sono configurati per operare in un intervallo di lunghezza d?onda compreso tra 700 nm e 3000 nm (ovvero per operare nel vicino infrarosso).
Preferibilmente lo spettrofotometro a dispersione (o lo spettrofotometro in trasformata di Fourier) ? collegato al processore 9 per trasmettere informazioni relative al materiale polimerico 2 (ovvero le informazioni relative allo spettro infrarosso del materiale polimerico 2) processato dall?estrusore 3. Preferibilmente il processore 9 ? collegato ai filtri 10 per impostare, per ciascun sensore ottico, la posizione (nel dominio della lunghezza d?onda) della banda passante in funzione delle informazioni relative allo spettro infrarosso del materiale polimerico 2.
In un esempio di realizzazione, il processore 9 ? predisposto a ricevere parametri operativi relativi alla velocit? di rotazione della vite di estrusione 5 e/o alla potenza di riscaldamento dei riscaldatori 7 e/o alla pressione all?interno del cilindro di estrusione 4. Preferibilmente il processore 9 ? programmato per generare uno o pi? segnali di controllo, in funzione dell?andamento del parametro di controllo rispetto alla quota longitudinale. Tali segnali di controllo sono preposti a variare i parametri operativi in retroazione, in funzione di una configurazione di riferimento (ovvero andamento di riferimento) del parametro di controllo in funzione della quota longitudinale.
In un esempio di realizzazione, il processore 9 ? collegato alla motorizzazione 6 della vite di estrusione 5 per ricevere parametri operativi rappresentativi della velocit? di rotazione della vite di estrusione 5 e trasmettere un primo segnale di controllo per variare detta velocit? di rotazione.
In un ulteriore esempio di realizzazione, il processore 9 ? collegato ai riscaldatori 7 per ricevere parametri operativi rappresentativi della potenza scambiata dai riscaldatori 7 con il cilindro di estrusione 4 e trasmettere un secondo segnale di controllo per variare detta potenza in retroazione, preferibilmente in funzione della quota longitudinale.
In un ulteriore esempio di realizzazione, il processore 9 ? collegato ad almeno un trasduttore di pressione, per ricevere parametri operativi rappresentativi di un valore di pressione all?interno del cilindro di estrusione 4 e trasmettere un terzo segnale di controllo per variare in retroazione una pressione interna al cilindro di estrusione 4.
Ulteriore scopo della presente descrizione ? fornire un estrusore 3 per materiali polimerici 2. L?estrusore 3 comprende un cilindro di estrusione 4 cavo, preferibilmente allungato in una direzione longitudinale. Il cilindro di estrusione 4 ha un ingresso 4a (preferibilmente posizionato in corrispondenza di una prima estremit?) per ricevere granuli 2a di materiale polimerico 2 ed una uscita 4b (preferibilmente posizionata in corrispondenza di una seconda estremit?) per espellere materiale polimerico fuso 2b.
L?estrusore 3 comprende una vite di estrusione 5 collegata a una motorizzazione 6 per ruotare attorno ad un asse longitudinale A all?interno del cilindro di estrusione 4 e movimentare detto materiale polimerico 2 dall?ingresso 4a all?uscita 4b.
L?estrusore 3 comprende una vite di estrusione 5, configurata per ruotare attorno ad un asse longitudinale A all?interno del cilindro di estrusione 4 per movimentare detto materiale polimerico 2 dall?ingresso 4a all?uscita 4b, in un verso di avanzamento. Preferibilmente la vite di estrusione 5 ? collegata ad una motorizzazione 6 per ruotare attorno all?asse longitudinale A. In un esempio di realizzazione, la vite di estrusione 5 ha un nocciolo (dove con il termine nocciolo si intende il diametro misurato alla base dei filetti della vite) di dimensione crescente nel verso di avanzamento, per ridurre progressivamente un volume compreso tra la vite di estrusione 5 stessa ed il cilindro di estrusione 5.
L?estrusore 3 comprende altres? una pluralit? di riscaldatori 7 accoppiati al cilindro di estrusione 4 per scambiare calore con esso.
L?estrusore 3 secondo il trovato comprende un apparato 1 di ispezione ottica avente una o pi? delle caratteristiche precedentemente descritte. In un esempio di realizzazione, l?estrusore 3 comprende una pluralit? di fori ricavati in una parete del cilindro di estrusione 4; ciascun foro ? ricavato in corrispondenza di un sito di misura. Preferibilmente, ciascun sensore ottico 8 ? accoppiabile al cilindro di estrusione 4 tramite inserimento del sensore 8 nel foro.
In un esempio di realizzazione, il cilindro di estrusione 4 ha una prima zona, in cui ? inserita la vite di estrusione 5, e una seconda zona, interposta tra un?estremit? della vite di estrusione 5 e l?uscita 4b del cilindro di estrusione 4. Preferibilmente, almeno uno dei sensori ottici 8 di detta pluralit? di sensori ottici 8 ? accoppiato al cilindro di estrusione 4 nella prima zona ed ? configurato per rilevare radiazioni infrarosse riflesse dal materiale polimerico 2, e almeno uno dei sensori ottici 8 di detta pluralit? di sensori ottici 8 ? accoppiato al cilindro di estrusione 4 nella seconda zona ed ? configurato per rilevare radiazioni infrarosse trasmesse dal materiale polimerico 2.
Secondo la presente descrizione resta altres? definito un metodo di ispezione ottica di una massa di materiale polimerico 2 transitante in un estrusore 3. L?estrusore 3 ha un cilindro di estrusione 4 cavo, allungato in una direzione longitudinale. Il cilindro di estrusione 4 ha un ingresso 4a per ricevere granuli 2a di materiale polimerico 2 ed un?uscita 4b per espellere materiale polimerico fuso 2b. L?estrusore 3 ha una vite di estrusione 5 (preferibilmente collegata a una motorizzazione 6) configurata per ruotare all?interno del cilindro di estrusione 4 e movimentare detto materiale polimerico 2 dall?ingresso 4a all?uscita 4b. L?estrusore 3 comprende inoltre riscaldatori 7 accoppiati al cilindro di estrusione 4.
Tale metodo di ispezione comprende le seguenti fasi di:
- predisposizione di una pluralit? di sensori ottici 8 ciascuno avente un emettitore 8a di radiazione infrarossa ed un ricevitore 8b configurato per rilevare un parametro di misura rappresentativo di una propriet? ottica del materiale polimerico 2 all?interno del cilindro di estrusione 4;
- accoppiamento di detta pluralit? di sensori ottici 8 al cilindro di estrusione 4, in corrispondenza di una pluralit? di siti di misura disposti in successione e distanziati lungo detta direzione longitudinale, mediante inserimento di ciascun sensore ottico 8 in un rispettivo foro ricavato in una parete del cilindro di estrusione 4;
- acquisizione di una pluralit? di segnali di misura contenenti il parametro di misura rilevato dai corrispondenti sensori ottici 8 di detta pluralit? di sensori ottici 8;
- elaborazione di detti segnali di misura per calcolare una corrispondente pluralit? di valori di un parametro di controllo indicativo di uno stato fisico del materiale polimerico 2, in cui detta pluralit? di valori ? rappresentativa di un andamento di detto parametro di controllo all?interno del cilindro di estrusione 4 in funzione di una quota longitudinale.
Qualora la fase di acquisizione di una pluralit? di segnali di misura si protragga per un tempo prestabilito, la fase di elaborazione dei segnali di misura comprende una ulteriore fase di:
- calcolo, per ogni sito di misura, del parametro di controllo in funzione di un andamento del parametro di misura del corrispondente segnale di misura in detto intervallo di tempo di misura.
Qualora il ricevitore 8b dei sensori ottici 8 definisca una banda passante, il metodo comprende le ulteriori fasi di:
- acquisizione di informazioni relative ad uno spettro infrarosso del materiale polimerico 2 processato dall?estrusore 3;
- predisposizione di un filtro 10 connesso a ciascun sensore ottico 8 e regolabile per variare selettivamente una posizione (nel dominio della lunghezza d?onda) della banda passante del ricevitore 8b;
- impostazione di ciascun sensore ottico 8 mediante posizionamento della banda passante in una posizione dello spettro infrarosso del materiale polimerico 2 intermedia tra (due successivi) picchi di assorbimento.

Claims (16)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato (1) di ispezione ottica di una massa di materiale polimerico (2) transitante in un estrusore (3), in cui l?estrusore (3) ha: - un cilindro di estrusione (4) cavo, allungato in una direzione longitudinale e avente un ingresso (4a) per ricevere granuli (2a) di materiale polimerico e un?uscita (4b) per espellere materiale polimerico fuso (2b); - una vite di estrusione (5) collegata a una motorizzazione (6) per ruotare all?interno del cilindro di estrusione (4) e movimentare detto materiale polimerico (2) dall?ingresso (4a) all?uscita (4b); - riscaldatori (7) accoppiati al cilindro di estrusione (4), in cui l?apparato (1) di ispezione ottica comprende un sensore ottico (8) operativamente accoppiabile al cilindro di estrusione (4) e avente un emettitore (8a) di radiazione infrarossa ed un ricevitore (8b) configurato per rilevare un parametro di misura rappresentativo di una propriet? ottica del materiale polimerico (2) all?interno del cilindro di estrusione (4), in cui l?apparato (1) di ispezione ottica ? caratterizzato dal fatto di comprendere: - una pluralit? di detti sensori ottici (8), operativamente accoppiabili al cilindro di estrusione (4) in una pluralit? di siti di misura disposti in successione e distanziati lungo detta direzione longitudinale; - un processore (9) programmato per acquisire una pluralit? di segnali di misura contenenti i parametri di misura rilevati dai corrispondenti sensori ottici (8) di detta pluralit? di sensori ottici (8) e programmato per elaborare detta pluralit? di segnali di misura per calcolare una corrispondente pluralit? di valori di un parametro di controllo indicativo di uno stato fisico del materiale polimerico (2), in cui detta pluralit? di valori ? rappresentativa di un andamento di detto parametro di controllo all?interno del cilindro di estrusione (4) in funzione di una quota longitudinale.
  2. 2. Apparato (1) secondo la rivendicazione 1 in cui il processore (9) ? programmato per acquisire detti segnali di misura per un intervallo di tempo di misura e per calcolare, per ogni sito di misura, il parametro di controllo in funzione di un andamento del parametro di misura del corrispondente segnale di misura in detto intervallo di tempo di misura.
  3. 3. Apparato (1) secondo la rivendicazione 2, in cui detti parametri di misura sono rappresentativi di una trasmittanza e/o una riflettanza del materiale plastico, ed in cui il processore (9) ? programmato per calcolare, per ogni sito di misura, il parametro di controllo in funzione di una frequenza di variazione del parametro di misura del corrispondente segnale di misura da un intervallo di riferimento alto ad un intervallo di riferimento basso
  4. 4. Apparato (1) secondo la rivendicazione 2 o la 3, in cui il processore (9) ? programmato per calcolare, per ogni sito di misura, il parametro di controllo in funzione di un valor medio del parametro di misura del corrispondente segnale di misura in detto intervallo di tempo di misura.
  5. 5. Apparato (1) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui il ricevitore (8b) dei sensori ottici (8) definisce una banda passante avente una larghezza inferiore a 100 nm.
  6. 6. Apparato (1) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente, per ciascun sensore ottico (8) di detta pluralit? di sensori ottici (8), un filtro (10) connesso al sensore ottico (8) e regolabile per variare selettivamente una posizione della banda passante del ricevitore (8b).
  7. 7. Apparato (1) secondo la rivendicazione 6, in cui il processore (9) ? configurato per ricevere informazioni relative al materiale polimerico (2) processato dall?estrusore (3), ? collegato ai filtri (10) per regolarli ed ? programmato per impostare per ciascun sensore ottico (8) la posizione della banda passante in una zona di uno spettro infrarosso del materiale polimerico (2) intermedia tra picchi di assorbimento.
  8. 8. Apparato (1) secondo la rivendicazione 7, comprendente uno spettrofotometro a dispersione o uno spettrofotometro in trasformata di Fourier, collegato al processore (9) per trasmettere dette informazioni relative al materiale polimerico (2) processato dall?estrusore (3).
  9. 9. Apparato (1) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui il processore (9) ? predisposto a ricevere uno o pi? parametri operativi appartenenti al seguente elenco - velocit? di rotazione della vite di estrusione (5), - potenza di riscaldamento dei riscaldatori (7), - pressione all?interno del cilindro di estrusione (4), ed ? programmato per generare uno o pi? segnali di controllo, in funzione di detto andamento del parametro di controllo all?interno del cilindro di estrusione (4), preposti a variare detti uno o pi? parametri operativi in retroazione, in funzione di una configurazione di riferimento per detto andamento del parametro di controllo all?interno del cilindro di estrusione (4).
  10. 10. Apparato (1) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detti sensori ottici (8) sono configurati per emettere e/o rilevare radiazioni infrarosse aventi lunghezza d?onda compresa tra 700 nm e 1 mm.
  11. 11. Estrusore (3) per materiali polimerici, comprendente: - un cilindro di estrusione (4) cavo, allungato in una direzione longitudinale e avente un ingresso (4a) per ricevere granuli (2a) di materiale polimerico (2) e un?uscita (4b) per espellere materiale polimerico fuso (2b); - una vite di estrusione (5) collegata a una motorizzazione (6) per ruotare all?interno del cilindro di estrusione (4) e movimentare detto materiale polimerico (2) dall?ingresso (4a) all?uscita (4b); - riscaldatori (7) accoppiati al cilindro di estrusione (4); - un apparato (1) di ispezione ottica secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti.
  12. 12. Estrusore (3) secondo la rivendicazione 11, comprendente una pluralit? di fori ricavati in una parete del cilindro di estrusione (4) in corrispondenza di detta pluralit? di siti di misura, in cui ciascun sensore ottico (8) ? accoppiabile al cilindro di estrusione (4) tramite inserimento del sensore ottico (8) nel foro.
  13. 13. Estrusore (3) secondo la rivendicazione 11 o la 12, in cui il cilindro di estrusione (4) ha una prima zona, in cui ? inserita la vite di estrusione (5), e una seconda zona, interposta tra un?estremit? della vite di estrusione (5) e detta uscita (4b), e in cui - almeno uno dei sensori ottici (8) di detta pluralit? di sensori ottici (8) ? accoppiato al cilindro di estrusione (4) nella prima zona ed ? configurato per rilevare radiazioni infrarosse riflesse dal materiale polimerico (2), e - almeno uno dei sensori ottici (8) di detta pluralit? di sensori ottici (8) ? accoppiato al cilindro di estrusione (4) nella seconda zona ed ? configurato per rilevare radiazioni infrarosse trasmesse dal materiale polimerico (2).
  14. 14. Metodo di ispezione ottica di una massa di materiale polimerico (2) transitante in un estrusore (3), in cui l?estrusore (3) ha - un cilindro di estrusione (4) cavo, allungato in una direzione longitudinale e avente un ingresso (4a) per ricevere granuli (2a) di materiale polimerico e un?uscita (4b) per espellere materiale polimerico fuso (2b); - una vite di estrusione (5) collegata a una motorizzazione (6) per ruotare all?interno del cilindro di estrusione (4) e movimentare detto materiale polimerico (2) dall?ingresso (4a) all?uscita (4b); - riscaldatori (7) accoppiati al cilindro di estrusione (4), in cui il metodo comprende le seguenti fasi di - predisposizione di una pluralit? di sensori ottici (8) ciascuno avente un emettitore (8a) di radiazione infrarossa ed un ricevitore (8b) configurato per rilevare un parametro di misura rappresentativo di una propriet? ottica del materiale polimerico (2) all?interno del cilindro di estrusione (4); - accoppiamento di detta pluralit? di sensori ottici (8) al cilindro di estrusione (4), in corrispondenza di una pluralit? di siti di misura disposti in successione e distanziati lungo detta direzione longitudinale, mediante inserimento di ciascun sensore ottico (8) in un rispettivo foro ricavato in una parete del cilindro di estrusione (4); - acquisizione di una pluralit? di segnali di misura contenenti il parametro di misura rilevato dai corrispondenti sensori ottici (8) di detta pluralit? di sensori ottici (8); - elaborazione di detti segnali di misura per calcolare una corrispondente pluralit? di valori di un parametro di controllo indicativo di uno stato fisico del materiale polimerico, in cui detta pluralit? di valori ? rappresentativa di un andamento di detto parametro di controllo all?interno del cilindro di estrusione (4) in funzione di una quota longitudinale.
  15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14 in cui la fase di acquisizione di una pluralit? di segnali di misura si protrae per un intervallo di tempo di misura prestabilito ed in cui la fase di elaborazione di detti segnali di misura comprende una ulteriore fase di: - calcolo, per ogni sito di misura, del parametro di controllo in funzione di un andamento del parametro di misura del corrispondente segnale di misura in detto intervallo di tempo di misura.
  16. 16. Metodo secondo la rivendicazione 14 o la 15 in cui il ricevitore (8b) dei sensori ottici (8) definisce una banda passante, comprendente le ulteriori fasi di: - acquisizione di informazioni relative ad uno spettro infrarosso del materiale polimerico (2) processato dall?estrusore (3); - predisposizione di un filtro (10) connesso a ciascun sensore ottico (8) e regolabile per variare selettivamente una posizione della banda passante del ricevitore (8b); - impostazione di ciascun sensore ottico (8) mediante posizionamento della banda passante in una zona dello spettro infrarosso del materiale polimerico (2) intermedia tra picchi di assorbimento.
ITBO2015A000247A 2015-05-13 2015-05-13 Apparato e metodo di ispezione ottica di un estrusore. ITBO20150247A1 (it)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITBO2015A000247A ITBO20150247A1 (it) 2015-05-13 2015-05-13 Apparato e metodo di ispezione ottica di un estrusore.
JP2017559095A JP6442623B2 (ja) 2015-05-13 2016-05-13 押出機用の光学検査装置及び方法
US15/568,984 US11067504B2 (en) 2015-05-13 2016-05-13 Optical inspection apparatus and method for an extruder
CN201680035809.5A CN107750204B (zh) 2015-05-13 2016-05-13 用于挤出机的光学检查设备和方法
EP16725933.2A EP3294520B1 (en) 2015-05-13 2016-05-13 Extruder and optical inspection method
BR112017024250-8A BR112017024250B1 (pt) 2015-05-13 2016-05-13 Aparelho e método para inspeção óptica de uma massa de material polimérico que passa através de uma extrusora e extrusora para materiais poliméricos
PCT/IB2016/052781 WO2016181361A1 (en) 2015-05-13 2016-05-13 Optical inspection apparatus and method for an extruder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITBO2015A000247A ITBO20150247A1 (it) 2015-05-13 2015-05-13 Apparato e metodo di ispezione ottica di un estrusore.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ITBO20150247A1 true ITBO20150247A1 (it) 2016-11-13

Family

ID=53673144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ITBO2015A000247A ITBO20150247A1 (it) 2015-05-13 2015-05-13 Apparato e metodo di ispezione ottica di un estrusore.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11067504B2 (it)
EP (1) EP3294520B1 (it)
JP (1) JP6442623B2 (it)
CN (1) CN107750204B (it)
BR (1) BR112017024250B1 (it)
IT (1) ITBO20150247A1 (it)
WO (1) WO2016181361A1 (it)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3073775B1 (fr) 2017-11-23 2020-12-25 Arianegroup Sas Installation d'extrusion munie d'un systeme de controle apte a detecter une anomalie
WO2021046759A1 (en) * 2019-09-11 2021-03-18 Covestro Deutschland Ag Apparatus, system and method for quality control of polymer pellets and method for controlling production line for producing polymer pellets
KR20210063643A (ko) * 2019-11-25 2021-06-02 주식회사 엘지화학 압출장치
US20230264408A1 (en) * 2020-08-07 2023-08-24 Sacmi Cooperativa Meccanici Imola Societa' Cooperativa Extruder and method for performing a diagnostic investigation in an extruder
IT202000022423A1 (it) 2020-09-23 2022-03-23 Sacmi Sistema e metodo di formazione in ciclo continuo di oggetti singoli in materiale plastico

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0716299A1 (en) * 1994-06-27 1996-06-12 The Furukawa Electric Co., Ltd. Apparatus for detecting foreign matter in fluid
JPH0989787A (ja) * 1995-09-25 1997-04-04 Furukawa Electric Co Ltd:The 流体の異物検査装置
DE102013100866A1 (de) * 2013-01-29 2014-07-31 Windmöller & Hölscher Kg Verfahren für die indirekte Bestimmung einer spezifischen Rezeptur bei einem Extrusionsverfahren
CN104089923A (zh) * 2014-06-11 2014-10-08 华南理工大学 一种聚合物熔体性质的近红外光谱在线测量装置与方法
WO2014183145A1 (de) * 2013-05-15 2014-11-20 Berndorf Band Gmbh Verfahren zur herstellung einer folie oder eines filmes

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4290986A (en) 1978-08-03 1981-09-22 Owens-Illinois, Inc. Method for controlling a plastic extruder
JPH08276490A (ja) * 1995-04-07 1996-10-22 Mitsui Toatsu Chem Inc 押出成形機シリンダー内樹脂の溶融位置測定方法及び押出成形機の運転方法
JPH0929808A (ja) * 1995-07-20 1997-02-04 Toshiba Mach Co Ltd プラスチック成形加工機の特性評価方法および装置
JPH0952276A (ja) * 1995-08-10 1997-02-25 Toshiba Mach Co Ltd プラスチック成形機のかじり検知方法および装置
DE19820948C1 (de) 1998-05-11 1999-09-23 Ocs Optical Control Systems Gm Verfahren und Vorrichtung zur Qualitätskontrolle von Kunststoffgranulaten
JP4195841B2 (ja) * 2003-07-23 2008-12-17 日本分光株式会社 赤外円偏光二色性分光光度計
DE102008051973A1 (de) * 2008-10-16 2010-04-22 Vmi - Az Extrusion Gmbh Extrusions-Fördervorrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0716299A1 (en) * 1994-06-27 1996-06-12 The Furukawa Electric Co., Ltd. Apparatus for detecting foreign matter in fluid
JPH0989787A (ja) * 1995-09-25 1997-04-04 Furukawa Electric Co Ltd:The 流体の異物検査装置
DE102013100866A1 (de) * 2013-01-29 2014-07-31 Windmöller & Hölscher Kg Verfahren für die indirekte Bestimmung einer spezifischen Rezeptur bei einem Extrusionsverfahren
WO2014183145A1 (de) * 2013-05-15 2014-11-20 Berndorf Band Gmbh Verfahren zur herstellung einer folie oder eines filmes
CN104089923A (zh) * 2014-06-11 2014-10-08 华南理工大学 一种聚合物熔体性质的近红外光谱在线测量装置与方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3294520B1 (en) 2021-08-04
JP6442623B2 (ja) 2018-12-19
CN107750204A (zh) 2018-03-02
JP2018521878A (ja) 2018-08-09
BR112017024250B1 (pt) 2021-11-09
EP3294520A1 (en) 2018-03-21
WO2016181361A1 (en) 2016-11-17
BR112017024250A2 (pt) 2018-07-24
US20180128738A1 (en) 2018-05-10
US11067504B2 (en) 2021-07-20
CN107750204B (zh) 2020-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ITBO20150247A1 (it) Apparato e metodo di ispezione ottica di un estrusore.
EP2380724B1 (de) Messvorrichtung und Messverfahren für eine Spritzgießmaschine zur Ermittlung einer chargenspezifischen Kennzahl
JP5249232B2 (ja) 押出合成プラスティックウッド複合材料の寸法を監視する引抜装置速度制御装置
RU2465136C2 (ru) Способ и устройство для измерения температуры пластифицированной пластмассы на выходе экструдера и способ и устройство для экструзии пластмассы
EP3332940B1 (de) Silikonextrusionsanlage und verfahren zur silikonextrusion
EP3720680A1 (de) Technik zur überwachung eines extruders bzw. einer spritzgiessmaschine
US9393729B2 (en) Controlling cross-web layer profile of a multilayer polymer film
IT201800011013A1 (it) Processo di lavorazione di materiale granulare polimerico ed impianto operante secondo tale processo
EP2756029A1 (de) Gefärbte polymere formkörper, verfahren und vorrichtung zur herstellung der formkörper
EP3658349B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur fertigungskontrolle eines extrudierten kunststoffprodukts sowie extrusionsanlage zum extrudieren eines derartigen kunststoffprodukts
EP0516992A1 (de) Verfahren zur Bestimmung und/oder Regelung des Orientierungsgrades von in Blasfolienanlagen hergestellten Schauchfolien
JP6483663B2 (ja) フォイル又はフィルムを製造するための方法
Lepschi et al. Determining the residence time distribution of various screw elements in a co-rotating twin-screw extruder by means of fluorescence spectroscopy
DE3833776C2 (de) Vorrichtung zur Extrusion einer thermoplastischen Schmelze
AT512647B1 (de) Temperaturverlaufermittlung im Schmelzeraum
AT515958B1 (de) Kunststoffherstellung auf Basis eines diskontinuierlich polymerisierenden Monomers
Kettemann et al. Analysis of a Single-Screw Extruder with a Grooved Plasticizing Barrel–Experimental Investigation
AT516452B1 (de) Plastifiziereinheit für eine Spritzgießmaschine
DE1941163A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Trocknen bzw. Vorwaermen und Vorplastifizieren von Formmassen mit Hochfrequenz
KR101363434B1 (ko) 압출기의 압출고무 공급량 자동조절 장치
JP7333245B2 (ja) 溶融樹脂の流動性指標制御方法および装置
CN106738425B (zh) 包含信息监造机构的橡胶制品生产装置
DE102011008188B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Qualitätskontrolle von Kunststoffen
DE19755500A1 (de) Verfahren zum Erfassen des axialen Temperaturprofils der geförderten Formmasse in Schneckenkolbenpumpen
KR101415114B1 (ko) 압출물의 수축률 측정장치