ITMI20061814A1 - Impianto avvolgitore per impiego in linee di produzione di film plastici,in particolare film plastici estensibili,e metodo di avvolgimento di bobine di film plastici - Google Patents

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ITMI20061814A1 IT001814A ITMI20061814A ITMI20061814A1 IT MI20061814 A1 ITMI20061814 A1 IT MI20061814A1 IT 001814 A IT001814 A IT 001814A IT MI20061814 A ITMI20061814 A IT MI20061814A IT MI20061814 A1 ITMI20061814 A1 IT MI20061814A1
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Description

Franco MARTEGAN1
Titolare : GRUPPO COLINES S . r . l .
Titolo: "Impianto avvolgitore per impiego in linee di produzione di film plastici,, in particolare film plastici estensibili, e metodo di avvolgimento di bobine di film plastici" *
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La presente invenzione si riferisce ad un impi
avvolgitore per impiego in linee di produzione di film plastici, in particolare film plastici estensibili, e ad un metodo di avvolgimento di bobine di film plastici.
Il film plastico estensibile, detto anche film stretch, è un prodotto ampiamente usato nel campo dell'imballaggio, rappresentando il tipo di imballo più diffuso in Europa e negli Stati Uniti.
Le applicazioni di tale tipo di film sono molteplici e ricoprono gran parte dei prodotti di uso comune, sia in campo industriale sia in ambiente domestico. I film plastici si differenziano per la loro composizione che permette di ottenere film con caratteristiche differenti tra cui la tenacità, l'allungamento, il carico di rottura, la memoria elastica, la resistenza alla puntura, e così via.
Essi possono essere composti di tre o più strati costituiti ad esempio da miscele dì polietilene
Franco MARTEGANI
lineare a bassa densità (LLDPE), polietilene a bassa e bassissima densità (LDPE, VLDPE, ULDPE), metallocene su base polietilene (mLLDPE), etilenvinil-acetato in diverse percentuali (ÈVA dal 9% al 20%) , polipropilene omopolimero, copolimero o terpolimero (PP homo, PP copo, PP ter) o materiali biodegradabili (Mater-Bi).
Esìstono dunque svariate formulazioni realizzate mediante linee produttive presentanti combinazioni di due o più estrusori al fine di ottenere stratificazioni che possano soddisfare i requisiti delle applicazioni a cui sono destinaii.
A seconda del tipo e dello spessore del film sì possono riconoscere diversi campi d'applicazione, tra i quali i più importanti sono le industrie alimentari, le industrie farmaceutiche, le cartiere, il settore di laterìzi e ceramiche, l'industria meccanica, la grande distribuzione, l'agricoltura e l'impiego domestico.
Tale grande varietà di utilizzo implica un'altrettanto ampia varietà di tipi di film, sia sotto il profilo della composizione e dello spessore, variabile generalmente da 12 pm fino a oltre 100 pm, sia inoltre dal punto di vista della bobinatura, che si presenta sotto diverse forme a seconda di come Franco MARTEGAN]
debba essere successivamente utilizzato il film, ossia a seconda di un successivo impiego manuale, in macchine automatiche, semiautomatiche e così via.
Per esempio, nel caso di bobine dì film stretch per imballaggio industriale, a prescindere dalle caratteristiche stesse del film dal punto di vista della resistenza meccanica e dell'allungamento a rottura, vengono utilizzate particolari macchine imballatrici automatiche, o "pallettizzatori", sulle quali vengono posizionate bobine di stretch di dimensioni e pesi ben definiti.
In particolare, per tale tipo di applicazione si parla di bobine di peso complessivo dì circa 12.5 kg che vengono avvolte su anime in cartone aventi diametro interno di circa 76 mm e presentano una larghezza di fascia pari a circa 500 mm.
Allo stesso modo, le bobine per uso manuale hanno invece anime di diametro interno pari a 50 mm e peso complessivo di circa 2.5 kg, risultando così più maneggevoli .
Una sentita esigenza del settore è dunque l'ottimizzazione delle linee dì produzione dei film plastici al fine di ottenere la migliore redditività di tali lìnee, automatizzandole il più possibile per ridurre al minimo l'eventualità di errore, Franco MARTEGANI
velocizzando la produzione e conservando al tempo stesso elevate caratteristiche di flessibilità.
La flessibilità delle lìnee, in particolare, assume sempre più rilevanza se si considera che per ridurre al minimo le ingenti spese logistiche di immagazzinamento, trasporto e così via, si tende sempre di più verso una produzione, di fatto, "just in time". Una tale strategia di produzione risulta possibile solo se gli impianti sono in grado di offrire una flessibilità sufficiente per produrre bobine di film differenziate per la tipologia di film o dì bobinatura, con perdite di tempo minime in particolare durante le procedure di cambio dell'equipaggiamento, di avvio, o start-up, e di scarico delle lìnee dì produzione.
Le linee di produzione di film plastici comprendono impianti dì estrusione e raffreddamento costituiti da un numero variabile di estrusori, a seconda delle caratteristiche che si vogliono dare al prodotto, a valle dei quali sono posti degli impianti avvolgitori che ricevono il film estruso e raffreddato e lo avvolgono in bobine.
La parte di estrusione e raffreddamento non presenta particolari difficoltà in termini di flessibilità, ma, visti gli elevati costi, comporta la necessità di Franco MARTEGANI
avere altissimi volumi produttivi, in considerazione del fatto che i prodotti finali presentano un limitatissimo valore aggiunto, cosicché per raggiungere margini operativi sufficienti risulta necessario sfruttare gli effetti di una produzione in larga scala.
A tal fine si ha l'esigenza di produrre i film plastici a velocità effettive estremamente elevate, prossime, se non superiori, ai 500 m/min.
Gli impianti avvolgitori a valle degli impianti di estrusione e raffreddamento devono dunque presentare una capacità di avvolgimento sufficiente in modo tale da sopperire alla quantità di film prodotta nel tempo.
L'avvolgimento del film a velocità così elevate, però, comporta la fisiologica presenza di aria intrappolata tra le spire, che rende dì fatto difficoltoso il successivo utilizzo del film stesso e rappresenta in ogni caso uno spreco di spazio nel trasporto.
Infatti, il ridottissimo valore aggiunto di tali prodotti fa sì che il costo di trasporto abbia un'incidenza notevolissima sui costi di produzione, quindi anche per tale motivo, oltre che per le ragioni pratiche di utilizzabilità del film dette Franco MARTEGANI
sopra, si richiedono bobine "dure" e compatte, cioè senza aria interposta tra le spire.
In particolare nel caso di un film stretch, la natura stessa del film, molto appiccicosa, rende inoltre obbligatoria la bobinatura in contatto, ossia con la "spremitura"' della bobina contro un cilindro motorizzato che favorisca l'espulsione dell'aria inevitabilmente trascinata dal film stesso nel suo moto di avvolgimento attorno al mandrino.
Per aumentare la capacità di avvolgimento in linea si è dunque rivelato più facile l'avvolgimento di bobine cosiddette "jumbo", vale a dire con fascia comunque pari a 500 mm ma diametro esterno fino a 500 mm e oltre, che seppur avvolte ad una velocità ridotta che favorisce l'evacuazione laterale dell'aria altrimenti presente nelle spire, mantengono elevata la capacità di avvolgimento grazie alle loro dimensioni di diametro elevate.
La necessità di avere produzioni a velocità elevate, quindi, imporrebbe nel caso di produzione in linea di bobine per uso manuale di piccolo diametro (cioè di bassa metratura), dei cambi (scarico di una bobina completata e carico di una nuova anima) molto frequenti, nell'ordine dei pochi secondi, che hanno sempre rappresentato il limite maggiore per la
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velocità di produzione dell'intera lìnea.
Scopo generale della presente invenzione è quello di risolvere gli inconvenienti sopra citati della tecnica nota in maniera estremamente semplice, economica e particolarmente funzionale.
Altro scopo è quello di escogitare un impianto avvolgitore per impiego in linee di produzione di film plastici che sia in grado di garantire una velocità di produzione elevata, riducendo ulteriormente i tempi necessari alle fasi di cambio sopra definite.
Non ultimo scopo è quello di ideare un metodo di avvolgimento di film plastici in cui le fasi dì scarico di una bobina completata e carico di una nuova anima avvengano in tempi ridotti.
In vista degli scopi suddetti, secondo la presente invenzione, si è pensato di realizzare un impianto avvolgitore per impiego in linee di produzione di film plastici ed un relativo metodo di avvolgimento, aventi le caratteristiche esposte nelle rivendicazioni allegate.
Le caratteristiche strutturali e funzionali della presente invenzione ed i suoi vantaggi nei confronti della tecnica conosciuta risulteranno ancora più chiari ed evidenti da un esame della descrizione FrancoMARTEGAN1
seguente, riferita ai disegni allegati, che mostrano un impianto avvolgitore per impiego in linee di produzione di film plastici realizzato secondo i prìncipi innovativi dell'invenzione stessa.
Nei disegni:
- la figura 1 mostra una vista in sezione di un impianto avvolgitore secondo la presente invenzione;
la figura 2 mostra una vista schematica dell'impianto avvolgitore di figura 1 durante la fase di avvolgimento di una prima bobina;
- la figura 3 è una vista schematica dell'impianto avvolgitore di figura 1 in seguito alla fase di cambio di aspo in avvolgimento;
- la figura 4 è una vista schematica dell'impianto avvolgitore di figura 1 in configurazione di scarico di una bobina avvolta e carico di una nuova anima; - la figura 5 è una vista schematica dell'impianto avvolgitore di figura 1 durante la fase di avvolgimento di una seconda bobina.
Con riferimento ai disegni, l'impianto avvolgitore in oggetto è complessivamente indicato con 10.
Tale impianto 10 comprende una stella porta-aspi 15 alla quale sono vincolati fino a quattro aspi 11-14 disposti intorno alla stella porta-aspi 15, ad esempio a passi rispettivamente di 90°.
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In alternativa possono essere previsti tre soli aspi disposti intorno alla stella porta-aspi 15, ad esempio a passi rispettivamente di 120°.
Ad un'estremità degli aspi 11-14 è prevista inoltre una flangia a stella 16 la quale porta le contropunte (non illustrate) che sostengono i mandrini 26 degli aspi 11-14. Tale flangia a stella 16, sostanzialmente dì superficie circolare, presenta sul proprio bordo perimetrale due incavi 23, 24 conformati sostanzialmente a settore circolare. Tali incavi 23,24 sono dimensionati in modo opportuno per agevolare il passaggio rispettivamente di un'anima 22 attorno alla quale viene avvolto un film 20 e di una bobina 21 di film 20 completamente avvolta.
In corrispondenza di una determinata posizione angolare cosiddetta di avvolgimento, che nella forma di realizzazione illustrata corrisponde alla posizione in figura 1 di un primo aspo 11, è prevista un'opportuna motorizzazione atta a pilotare l'avvolgimento del film 20 ad una determinata velocità di avvolgimento attorno all'aspo che sì trova in tale posizione angolare, nonché un dispositivo di traino e di pressione atto a regolare il tensionamento del film 20 durante l'avvolgimento. Tale dispositivo di traino e pressione comprende FrancoMARTEGAN1
almeno un cilindro 18 che durante l'avvolgimento del film 20 sull'aspo è in contatto con il rispettivo aspo e realizza insieme ad un rullo 19 gommato un dispositivo dì traino del film 20 stesso.
Il dispositivo suddetto è libero di ruotare, durante la fase di avvolgimento e cambio bobina, attorno all'asse identificato dalla barra di torsione 28 al fine di mantenere sempre la stessa pressione di contatto controllata dai pistoni pneumatici 27.
Inoltre, in corrispondenza della posizione di avvolgimento, è prevista una lama 17 per il taglio del film 20 in seguito al termine della fase di avvolgimento dì un'intera bobina 21 di film.
L'estrazione ed il rientro della lama di taglio trasversale è comandata da una coppia di cilindri pneumatici, non indicati in figura.
Il funzionamento dell'impianto avvolgitore secondo l'invenzione verrà ora descritto con riferimento ad una forma d'esecuzione recante quattro aspi 11-14, Durante il normale avvolgimento il film 20 viene avvolto sull'aspo 11 che si trova nella posizione di avvolgimento, ossia a contatto con il dispositivo di traino e pressione (vedi figura 2).
Come mostrato in figura 2, durante l'avvolgimento dì una bobina sull'aspo 11, su un ulteriore aspo 14 è Franco MARTEGANI
presente una bobina già avvolta in precedenza, che si trova in posizione di attesa per il prossimo scarico. Al termine di tale prima fase, ossia quando la bobina 21 di film è completata, ha luogo la fase cosiddetta di cambio, in cui inizialmente un secondo aspo 12 viene avviato ad una velocità periferica leggermente superiore a quella di avvolgimento e successivamente la stella porta-aspi 15 ruota di 90°, ad esempio in senso antiorario con riferimento alla vista dì figura 1, portando il secondo aspo 12 in corrispondenza della posizione di avvolgimento (vedi figura 3}.
La velocità di rotazione della stella porta-aspi 15, sommandosi alla velocità periferica dell'aspo 11, fa sì che il film 20 venga tensionato ulteriormente.
Tale rotazione porta inoltre il film 20 in corrispondenza della lama 17 che, grazie al sovratensìonamento, è in grado di tagliare il film 20 senza rischio che questo vada perso nel passaggio dal primo aspo 11 al secondo 12.
A tal fine, il secondo aspo 12 viene inoltre precaricato mediante una scarica elettrostatica potendo così attrarre verso di sé il film 20 senza bisogno di colle o adesivi.
Appena terminata la fase di cambio, la flangia a stella 16 estrae le contropunte che sostengono i Franco MARTEGAN1
mandrini 26 e ruota in senso opposto alla rotazione della stella-porta aspi 15 di 90° più un'altra porzione angolare dipendente dalla geometria finale dell'impianto, in modo da trovarsi con gli incavi 23 e 24 in corrispondenza rispettivamente di un terzo aspo 13 che si trova in stand-by e dell'aspo 14 recante la bobina 21 avvolta precedentemente ed ora pronta allo scarico.
La flangia a stella 16 va così a posizionarsi in modo tale da consentire il carico di una nuova anima 22 sul terzo aspo 13 ed in contemporanea lo scarico della bobina 21 precedentemente avvolta sull'ulteriore aspo 14 (vedi figura 4).
Durante la rotazione della flangia a stella 16 il secondo aspo 12 in avvolgimento viene sostenuto da un apposito sistema di aggancio rapido, che provvede a mantenerne la posizione con adeguate caratteristiche di parallelismo rispetto al cilindro dì contatto 18. Le operazioni di scarico della bobina 21 terminata e dì caricamento della nuova anima 22 hanno luogo contemporaneamente per mezzo di appositi attuatori meccanici che operano a velocità sostenute.
Grazie all'impianto secondo l'invenzione, tali operazioni hanno in genere una durata massima di 15 secondi circa.
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Al termine delle operazioni contemporanee di scarico della bobina completata 21 e di carico di una nuova anima 22, la flangia a stella 16 ruota in senso contrario rispetto alla sua rotazione iniziale, in modo tale da riportare le contropunte in posizione di lavoro, in corrispondenza del mandrino 26 più prossimo .
L'intero procedimento qui descritto è svolto in tempi rapidissimi ed è pertanto richiesto che il pilotaggio avvenga per mezzo di un dispositivo di controllo e gestione particolarmente sensìbile. In tal modo è possibile gestire le tensioni sul film 20 in fase di cambio, affinché siano evitati fenomeni di intrappolamento d'aria.
Inoltre, per migliorare ulteriormente l'aspetto finale della bobina 21, è vantaggiosamente previsto l'impiego di un dispositivo dì rullatura esterna (non illustrato) che agisce sulla bobina 21 in avvolgimento e la segue durante la fase di cambio, in particolare quando viene a mancare il contatto della bobina 21 in avvolgimento con il cilindro 17.
Tale sistema è implementato mediante un sistema dì leveraggi pneumatici od idraulici con un controllo ad alta frequenza, in modo da accompagnare costantemente il moto della bobina 21 durante la rotazione della Franco MARTEGANI
stella porta-aspi 15.
Tale sistema di rullatura può essere costituito da un singolo rullo di contatto supplementare che agisce esclusivamente sulla bobina in fase di avvolgimento, solidale quindi con la struttura fissa della macchina: la movimentazione, caratterizzata da diversi gradi di libertà in quanto deve seguire il moto rotatorio della stella porta-aspi 15 che però non può avere il centro di rotazione assiale con il sistema dì rullatura stesso.
In alternativa, la rullatura può essere eseguita con l'utilizzo di un rullo supplementare per ogni singolo aspo, quindi solidale con la stella porta-aspi e dotato di un sistema di avvicinamento e contatto con la bobina costituito da un leveraggio più semplice. Da quanto sopra descritto con riferimento alle figure, appare evidente come un impianto avvolgitore per impiego in linee di produzione di film plastici secondo l'invenzione sia particolarmente utile e vantaggioso. E' così conseguito lo scopo menzionato al preambolo della descrizione.
Con l'impianto avvolgitore secondo l'invenzione è possibile produrre bobine di film plastico con metrature estremamente ridotte grazie ai tempi rapidi necessari per le operazioni di scarico delle bobine Franco MARTEGANI
completate e carico di nuove anime che, nell'impianto descritto, possono avvenire contemporaneamente.
L'impianto avvolgitore secondo l'invenzione può essere predisposto sia per l'avvolgimento di bobine con anima interna pari a 50 mm, ossia di bobine per uso manuale, sia per l'avvolgimento di bobine su anime da 76 mm, ossia di bobine per impiego su macchine automatiche, offrendo così un elevato grado di flessibilità.
Esso può essere altresì utilizzato in coppia con una disposizione a scacchiera degli avvolgitori che consente anche la produzione contemporanea di due bobine su mandrini da 50 mm e due bobine su mandrini da 76 mm, incrementando ulteriormente la flessibilità delle linee di produzione, grazie alla possibilità di differenziare il risultato finale della lavorazione senza cambiare alcun parametro di linea.
L'ambito di tutela dell'invenzione è pertanto delimitato dalle rivendicazioni allegate.

Claims (1)

  1. Franco MARTEGANI RIVENDICAZIONI 1} Impianto avvolgitore per impiego in linee di produzione di film plastici comprendente una pluralità di aspi (11-14) collegati ad una stella porta-aspi (15) ruotabile attorno al proprio asse, detti aspi (11-14) essendo disposti attorno a detta stella porta-aspi (15) in modo tale che almeno un primo aspo (12) di detta pluralità di aspi si trovi in una posizione operativa di avvolgimento di un film (20) a formare una bobina completa (21), detti aspi (11-14) comprendendo ognuno un mandrino (26) supportato da una contropunta associata ad un elemento a flangia (16) comprendente almeno un primo ed un secondo incavo (23,24), in cui detto elemento a flangia (16) è ruotabile attorno al proprio asse in maniera indipendente da detta stella porta-aspi (15) quando dette contropunte sono svincolate da detti mandrini (26), in modo tale da portare detto primo incavo (23) in corrispondenza di un secondo aspo (13) scarico e detto secondo incavo (24) in corrispondenza di un terzo aspo (14) caricato con una bobina (21) di film (20), 2) Impianto avvolgitore per impiego in linee di produzione di film plastici secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dai fatto che detto primo incavo Franco MARTEGANI (23) è conformato a settore circolare e presenta dimensioni sostanzialmente simili alle dimensioni di sezione dì un mandrino (26). 3) Impianto avvolgitore per impiego in linee dì produzione di film plastici secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto secondo incavo (23) è conformato a settore circolare e presenta dimensioni sostanzialmente simili alle dimensioni di sezione di una bobina completa (21), 4) Impianto avvolgitore per impiego in linee di produzione di film plastici secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento a lama (17) per il taglio di detto film (20) in seguito al completamento di detta bobina (21). 5) Impianto avvolgitore per impiego in linee di produzione dì film plastici secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo di traino e pressione comprendente almeno un cilindro (18) disposto in contatto con detto primo aspo (12) in posizione operativa di avvolgimento, detto dispositivo di traino e pressione essendo ruotabile attorno ad un asse di torsione (28) ed essendo controllato in pressione attraverso cilindri (27), Franco MARTEGAN1 6) Impianto avvolgitore per impiego in linee di produzione di film plastici secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un dispositivo di rullatura atto a seguire la rotazione di detta bobina completa (21) in allontanamento da detta posizione di avvolgimento, detto dispositivo di rullatura comprendendo almeno un rullo solidale a detto impianto avvolgitore (10). 7) Metodo di pilotaggio di un impianto avvolgitore per impiego in linee di produzione di film plastici secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente le fasi che consistono nel: a) portare un primo aspo (12) carico di un'anima (22) in posizione di avvolgimento e avvolgere detto film (20) attorno a detta anima (22) ad una velocità di avvolgimento; b) svincolare dette contropunte da detti mandrini (26); c) ruotare detto elemento a flangia (16) in modo tale da portare detto primo incavo (23) in corrispondenza di un secondo aspo (13) scarico e detto secondo incavo (24) in corrispondenza di un terzo aspo (14) caricato con una bobina completa (21) di film (20); Franco MARTEGANI d) scaricare detta bobina completa (21) da dette terzo aspo (14} e contemporaneamente caricare una nuova anima (22) su detto secondo aspo (13); e) ruotare detto elemento a flangia (16) in modo tale da portare dette contropunte in aggancio con detti mandrini (26). 8)Metodo di pilotaggio di un impianto avvolgitore secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che durante le fasi b)-d) detto primo aspo (12) è mantenuto in avvolgimento da un dispositivo di aggancio rapido. 9) Metodo di pilotaggio di un impianto avvolgitore secondo la rivendicazione 7 o 8 caratterizzato dal fatto di comprendere in aggiunta le fasi che consistono nel; f) avviare detto secondo aspo (13) caricato con detta anima (22) ad una velocità periferica superiore a detta velocità di avvolgimento; g) precaricare detto secondo aspo (13) mediante una scarica elettrostatica.
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IT001814A 2006-09-26 2006-09-26 Impianto avvolgitore per impiego in linee di produzione di film plastici,in particolare film plastici estensibili,e metodo di avvolgimento di bobine di film plastici ITMI20061814A1 (it)

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