ITMI950242A1 - PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF SEMI-FINISHED OR FINISHED PIECES BY EXTRUSION AND SUBSEQUENT FORMING OF A THERMOPLASIC COMPOSITE - Google Patents
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Abstract
Procedimento per la lavorazione di materie plastiche di recupero e di scarti di lavorazione, ed in particolare procedimento per la produzione di pezzi semilavorati o finiti tramite estrusione e successiva formatura di un composito termoplastico costituito prevalentemente da detti materiali, comprendente il trattamento e l'alimentazione delle materie "prime" e del composito da esse ricavato, il controllo delle caratteristiche (pressione, peso) del composito, porzionatura dello stesso, il comando ed il controllo delle fasi operative e delle apparecchiature il tutto in modo programmato, autoalimentato ed autogestito ed in grado di adattarsi alle caratteristiche del materiale da stampare.Process for processing recovered plastic materials and processing waste, and in particular process for the production of semi-finished or finished pieces by extrusion and subsequent forming of a thermoplastic composite consisting mainly of said materials, comprising the treatment and feeding of the "raw" materials and the composite obtained from them, the control of the characteristics (pressure, weight) of the composite, portioning of the same, the command and control of the operating phases and of the equipment all in a programmed, self-powered and self-managed and capable way to adapt to the characteristics of the material to be printed.
Description
Descrizione della domanda di brevetto di invenzione avente titolo: Procedimento per la produzione di pezzi semilavorati o finiti tramite estrusione e successiva formatura di un composito termoplastico costituì to prevalentemente da materiali di scarto e anche di rifiuto . Description of the patent application for the invention entitled: Process for the production of semi-finished or finished parts by extrusion and subsequent forming of a thermoplastic composite consisting mainly of waste and also waste materials.
La presente invenzione riguarda un procedimento per la lavorazione di materie plastiche di recupero, in particolare un procedimento attuabile tramite un'apparecchiatura realizzante una linea automatica di alimentazione, estrusione e successiva formatura di un composito costituito prevalentemente o totalmente da materiali di scarto e anche di rifiuto. The present invention relates to a process for processing recovered plastic materials, in particular a process that can be carried out by means of an apparatus making an automatic line for the feeding, extrusion and subsequent forming of a composite consisting mainly or totally of waste materials and also of waste. .
Scopo principale dell'invenzione è poter riutilizzare dei manon nuovi, la cui provenienza può essere tutta o in parte da: The main purpose of the invention is to be able to reuse non-new hands, the origin of which can be all or in part from:
- scarti di lavorazione e rifiuti di processi industriali industriali, quali ad esempio trucioli e pezzi di legno o truciolare, oppure ritagli di stoffa, polverino da levigatura, polveri e morchie di vernici; - processing scraps and waste from industrial industrial processes, such as shavings and pieces of wood or chipboard, or scraps of fabric, sanding dust, paint dust and sludge;
- materie plastiche rigenerate che possono derivare a loro volta da rifiuti di processo, teli agricoli, imballi, ecc. in granuli, lenticchie ecc. - regenerated plastics which can in turn derive from process waste, agricultural sheets, packaging, etc. in granules, lentils, etc.
- materie plastiche tritate più o meno finemente sino ad essere micronizzate ed in genere materie plastiche eterogenee o leggermente contaminate da altre materie plastiche o da impurità la cui origine può essere la raccolta differenziata dei rifiuti urbani o industriali. - plastic materials chopped more or less finely until they are micronized and in general heterogeneous plastic materials or slightly contaminated by other plastic materials or impurities whose origin may be the separate collection of urban or industrial waste.
Stabilito che tali materiali possono concorrere, in maniera inerte oppure interagente, a formare nuovi materiali termoplasti ci, che più avanti chiameremo semplicemente "compositi", purché esista fra loro, in origine, o mediante apporto nella mescola, Having established that these materials can contribute, in an inert or interacting manner, to form new thermoplastic materials, which we will later call simply "composites", provided that they exist between them, originally, or by adding them into the compound,
una sufficiente quantità di polimero a base poliolefinica (essenzialmente PE e PP) non importa se anch 'esso rigenerato, macinato o nuovo, che funge da massa legante; così come è noto "caricare" materie plastiche con talco, fibre di vetro o altri inerti, il problema principale da risolvere è realizzare un procedimento relativamente semplice per trasformare le materie plastiche di recupero in manufatti o prodotti semilavorati. Premesso che la base di PE o PP per rendere il composito economicamente interessante non deve superare il 50%, arrivando anche al 40% del totale dei componenti del composito, il rimanente sarà costituito da inerti vari. a sufficient quantity of polyolefin-based polymer (essentially PE and PP) no matter whether it is also regenerated, ground or new, which acts as a binding mass; as it is known to "load" plastics with talc, glass fibers or other aggregates, the main problem to be solved is to provide a relatively simple process for transforming the recovered plastic materials into manufactured articles or semi-finished products. Given that the base of PE or PP to make the composite economically interesting must not exceed 50%, even reaching 40% of the total components of the composite, the remainder will be made up of various aggregates.
Per inerte si intende un materiale che apporta al composito solo o principalmente le sue caratteristiche fisiche (ES.: il legno che conferisce rigidità, leggerezza, lavorabilità alle normali macchine, attitudine ad essere inchiodato , ecc . ecc.). Per interagente si intende un materiale, ed è ad esempio il ca so degli scarti di vernice, che reagisce prevalentemente chimi camente e modifica le caratteristiche del composito stesso: la vernice poliuretanica tende a far rigonfiare il composito e comunque a renderlo più "gommoso", mentre la vernice ureica tende a cristallizzarsi. By inert we mean a material that gives the composite only or mainly its physical characteristics (e.g. wood that gives rigidity, lightness, workability to normal machines, aptitude to be nailed, etc. etc.). By interacting we mean a material, and it is for example the case of paint waste, which reacts mainly chemically and modifies the characteristics of the composite itself: the polyurethane paint tends to make the composite swell and in any case to make it more "rubbery", while the urea varnish tends to crystallize.
Le caratteristiche delle materie plastiche di recupero comportano conseguentemente l'esigenza di prevedere dei procedimenti specifici per la loro lavorazione nonché richiedono macchinari se non proprio particolari almeno modificati per permettere loro di trattare questo particolare tipo di materiale. The characteristics of the recycled plastics consequently entail the need to provide specific procedures for their processing as well as require machinery if not particular details at least modified to allow them to treat this particular type of material.
In particolare sino ad ora nel caso in cui si voglia alimentare un sistema di stampaggio con un materiale composito, ad esempio plastica e legno, la tecnica è quella di mescolare plastica e legno ed eventuali additivi, forzandoli in un estrusore,ma, per fare ciò e anche solo per ottenere in semilavorato sotto forma di lastra di spessore minimo è indispensabile che la plastica ed il legno siano omogeneizzati come dimensione fisica e siano in rapporti percentuali estremamente precisi oltretutto utilizzando materiali puri. In particular, until now in the case in which you want to feed a molding system with a composite material, for example plastic and wood, the technique is to mix plastic and wood and any additives, forcing them into an extruder, but, to do this and even just to obtain a semi-finished product in the form of a sheet of minimum thickness, it is essential that the plastic and wood are homogenized as a physical dimension and are in extremely precise percentage ratios, moreover using pure materials.
Il procedimento secondo l'invenzione concerne un procedimento in grado di utilizzare materiale prevalentemente o totalmente di recupero di volume specifico apparente e forma fisica diversi, anche umidi e con una grossa quantità di inerte, per produrre in un ciclo continuo prodotti semilavorati o finiti. Inoltre il procedimento secondo l'invenzione riguarda la prò-· duzione di prodotti semilavorati o finiti, in composito termoplastico, operante a ciclo continuo partendo da materiali con caratteristiche variabili,nel quale le caratteristiche del materiale sono ininfluenti sulla produzione costante del prodotto finale, in quanto il procedimento e la relativa apparecchiatura per la sua applicazione, sono autoregolanti in molte delle funzioni per compensare le variate caratteristiche del materiale affluente, così come è in grado di adattarsi al materiale stesso per mantenere costante la produzione del prodotto finale. The process according to the invention concerns a process capable of using mainly or totally recovery material of different apparent specific volume and physical form, even wet and with a large quantity of inert material, to produce semi-finished or finished products in a continuous cycle. Furthermore, the process according to the invention concerns the production of semi-finished or finished products, in thermoplastic composite, operating in a continuous cycle starting from materials with variable characteristics, in which the characteristics of the material have no influence on the constant production of the final product, in as much as the process and the relative equipment for its application, are self-regulating in many of the functions to compensate for the varied characteristics of the inflowing material, as well as being able to adapt to the material itself to keep the production of the final product constant.
Il procedimento secondo l'invenzione viene illustrato in forma semplificata nell'unito schema a blocchi è prevede le seguen ti fasi operative che verranno più avanti descritte in dettaglio: The process according to the invention is illustrated in simplified form in the attached block diagram and provides for the following operating steps which will be described in detail below:
1. alimentazione degli scarti costituenti l'inerte principale (ad esempio legno) ad un trituratone e successivamente ad un mulino raffinatore per portare la granulometria del materiale alle dimensioni di circa 6-7 mm al massimo; 1. feeding of the scraps constituting the main aggregate (for example wood) to a shredder and subsequently to a refiner mill to bring the grain size of the material to a maximum size of about 6-7 mm;
2. stoccaggio del macinato in appositi silos; 2. storage of the ground in special silos;
3.eventuale alimentazione di altri scarti, inerti o interagenti, di qualità, forma fisica e quantità diversa dall'inerte prin— cipale ad un trituratore e successivamente ad un turbo miscelatore, e successivo invio del miscelato. ai rispettivi silos di stoccaggio giornalieri, 3. possible feeding of other waste, inert or interacting, of quality, physical form and quantity different from the main aggregate to a shredder and subsequently to a turbo mixer, and subsequent dispatch of the mixture. to the respective daily storage silos,
4. prelievo quando necessario alla lavorazione del punto 5, del miscelato di cui al punto 3 ed introduzione dello stesso in un estrusore per la sua plastificazione, e successiva granulazione, con invio del granulo così ottenuto (granulo composto) ai rispettivi silos di stoccaggio: 4. withdrawal, when necessary for the processing of point 5, of the mixture referred to in point 3 and introduction of the same into an extruder for its plasticization, and subsequent granulation, with sending the granule thus obtained (compound granule) to the respective storage silos:
5. prelievo, da appositi silos, di materia plastica legante, costituita da materia termoplastica rigenerata e/o di rifiuto e/o nuova a base poliolefinica ed, eventualmente, del granulo composto di cui ai punti 3 e 4, nonché prelievo del macinato di cui al punto 1 ed introduzione degli stessi, per ingressi separati, in un estrusore (estrusore principale o estrusore della linea di stampaggio), per la plastificazione e la formazione di un materiale termoplastico composito; 5. removal, from special silos, of binder plastic material, consisting of regenerated and / or waste and / or new polyolefin-based thermoplastic material and, possibly, of the compound granule referred to in points 3 and 4, as well as removal of the ground referred to in point 1 and introduction of the same, by separate inputs, in an extruder (main extruder or extruder of the molding line), for the plasticization and formation of a composite thermoplastic material;
6. estrusione del materiale termoplastico composito attraverso una bocca di estrusione o filiera sagomata, 6. extrusion of the composite thermoplastic material through an extrusion mouth or shaped die,
7. preformatura della massa estrusa per mezzo di una calandra collegata operativamente alla bocca di estrusione; , 8. taglio della massa estrusia di cui al punto 7 e deposito della stessa, tramite opportuni mezzi di trasporto, in corrispondenza di mezzi di pesatura muniti di sensori collegati ad una centralina di comando computerizzata a servizio del procedimento; 7. preforming of the extruded mass by means of a calender operatively connected to the extrusion mouth; 8. cutting of the extruded mass referred to in point 7 and depositing it, by means of suitable transport means, in correspondence with weighing means equipped with sensors connected to a computerized control unit serving the process;
9. alimentazione della porzione di materiale estruso, se conforme ai parametri pre-impostati nella memoria della centralina di comando, agli stampi di una pressa a più posti, tramite opportuni mezzi di trasporto e mezzi di presa anch'essi comandati dalla stessa centralina; 9. feeding of the portion of extruded material, if it conforms to the parameters pre-set in the memory of the control unit, to the molds of a press with several places, by means of suitable transport means and gripping means also controlled by the same control unit;
10.azionamento degli stampi della pressa per la formatura del materiale porzionato conforme introdotto negli stampi; 10. drive of the molds of the press for forming the compliant portioned material introduced into the molds;
11.scarico del manufatto o del semilavorato prodotto . 11. unloading of the manufactured article or semi-finished product.
Il procedimento illustrato schematicamente nei punti da 1 a 11 prevede ovviamente anche tutta una serie di operazioni complementari riguardanti la deferratizzazione dei materiali a tutela delle apparecchiature che dovranno utilizzare il composito e l'essiccazione delle componenti umide, così come l'abbattimenti e l'estrazione delle sostanze volatili e gas presenti e liberate dalle operazioni svolte che in questa prima esposizione non vengono dettagliate rientrando nell'esposizione più approfondita che verrà effettuata più avanti. Tutto il procedimento è comandato ed assistito da una o più centraline di comando computerizzate e dai relativi programmi di gestione delle singole fasi e delle macchine che ne permettono l'esecuzione, detti programmi permettono alle macchine, intercollegate funz;ionalmente in modo da costituire una linea di produzione a ciclo continuo, di svolgere le proprie funzioni e quindi di portare a compimento il procedimento in modo sostanzialmente automatico. The procedure illustrated schematically in points 1 to 11 obviously also includes a whole series of complementary operations concerning the iron removal of the materials to protect the equipment that will have to use the composite and the drying of the wet components, as well as the abatement and extraction. of the volatile substances and gases present and released by the operations carried out which are not detailed in this first exposition, re-entering the more detailed exposition which will be carried out later. The whole procedure is controlled and assisted by one or more computerized control units and by the relative management programs of the single phases and of the machines that allow its execution, said programs allow the machines, functionally interconnected so as to constitute a line of continuous cycle production, to carry out its functions and therefore to carry out the procedure in a substantially automatic way.
Il procedimento secondo la presente invenzione si caratterizza per il fatto di comprendere lo svolgimento automatico programmato di trattamenti ed operazioni successive ed intercollegate che,a partire da materie " prime" di scarto, provenienti da lavorazioni industriali diverse, eventualmente integrate con materie prime o rigenerate, portano alla produzione di semilavorati o prodotti finiti con un ciclo autoalimentato ed autogestito in grado di adattarsi alle caratteristiche ed alla quantità del materiale da stampare proveniente da un estrusore al fine di consentire automaticamente lo svolgimento continuo e costante dello stampaggio di manufatti realizzati utilizzando materiale termoplastico composito prodotto in linea, alimentato in porzioni preformate ad una pressa di stampaggio munita di più stampi indipendenti anche diversi tra loro. Vantaggiosamente il procedimento secondo l'invenzione prevede le fasi di: a) stoccaggio, alimentazione, raffinazione ed insilaggio della carica inerte principale (ad esempio scarti dell'industria della lavorazione del legno),b) stoccaggio, prelievo,alimentazione a silos giornalieri di materia plastica legante costituita da materia termoplastica rigenerata e/o di rifiuto e/o nuova a base poliolefinica, c)eventuale adduzione a detta materia plastica di un granulo composto proveniente da un ciclo di inertizzazione di scarti inerti o interagenti di qualità .forma fisica, quantità,diversa dall'inerte principale,effettuato in loco oppure proveniente da conferimenti esterni, d) alimentazione dosata della carica legante di cui al punto b) oppure c) o entrambe,se necessario addittivata, ad un primo ingresso di un estrusore, . preferibilmente ma non esclusivamente del tipo a due viti controrotanti per la fase di plastificazione, e) alimentazione della carica inerte principale macinata, raffinata ed essiccata, ad un secondo ingresso dello stesso estrusore e successi-· vo degasaggio con abbattimento delle polveri e condensazione della fase umida della miscela termoplastica ottenuta prima dell'estrusione della stessa dalla testa dell'estrusore attraverso una fessura opportunamente sagomata, f) preformatura della massa estrusa per mezzo di una calandra collegata operativamente all'uscita dell'estrusore, g) taglio in porzioni del materiale estruso in continuo, h) pesatura di ogni porzione con controllo computerizzato del peso, i) alimentazione delle porzioni conformi agli stampi di una pressa disposta a valle <: >dell'estrusore; j) carico negli stampi liberi delle porzioni conformi; k) scarto delle porzioninon conformi e reimmissione· delle stesse a monte del ciclo operativo; 1)azionamento degli stampi caricati e formatura del pezzo; m) estrazione dei pezzi stampati ed allontanamento degli stessi dalla pressa. The process according to the present invention is characterized by the fact that it comprises the automatic programmed execution of subsequent and interconnected treatments and operations which, starting from waste "raw" materials, coming from different industrial processes, possibly integrated with raw or regenerated materials, lead to the production of semi-finished or finished products with a self-powered and self-managed cycle able to adapt to the characteristics and quantity of the material to be molded coming from an extruder in order to automatically allow the continuous and constant development of the molding of products made using composite thermoplastic material product in line, fed in pre-formed portions to a molding press equipped with several independent molds, even different from each other. Advantageously, the process according to the invention provides for the following steps: a) storage, feeding, refining and ensiling of the main inert feed (for example waste from the woodworking industry), b) storage, withdrawal, feeding to daily silos of material binder plastic consisting of regenerated and / or waste and / or new thermoplastic material with a polyolefin base, c) possible adduction to said plastic material of a compound granule coming from an inertization cycle of inert or interacting waste of physical form, quantity , other than the main aggregate, carried out on site or from external contributions, d) metered supply of the binder charge referred to in point b) or c) or both, if necessary with additives, to a first inlet of an extruder,. preferably but not exclusively of the type with two counter-rotating screws for the plasticization phase, e) feeding of the main ground, refined and dried inert charge, to a second inlet of the same extruder and subsequent degassing with dust abatement and condensation of the phase of the thermoplastic mixture obtained before its extrusion from the extruder head through a suitably shaped slot, f) preforming of the extruded mass by means of a calender operatively connected to the extruder outlet, g) cutting into portions of the extruded material continuously, h) weighing of each portion with computerized weight control, i) feeding of the portions conforming to the molds of a press arranged downstream <:> of the extruder; j) loading of the compliant portions into the free molds; k) discarding non-compliant portions and reintroducing them upstream of the operating cycle; 1) driving the loaded molds and forming the piece; m) extraction of the molded pieces and removal of the same from the press.
Altrettanto vantaggiosamente il procedimento, per quanto riguarda la movimentazione delle porzioni di materiale estruso, sì'avvale di un sistema di nastri a servizio dell'estrusore, della taglierina, dei mezzi di pesatura e della pressa, detti nastri trasportatori sono azionati a velocità complementari tra loro ed, in particolare: il primo nastro trasportatore, a servizio della_testa dell'estrusore, è azionato ad una prima velocità (Vi) corrispondente alla velocità di uscita del materiale estruso durante la formazioni di quest'ultimo, e, a taglio avvenuto, ad una seconda velocità (V2) superiore, pari alla velocità (V2) del secondo nastro trasportatore sovrastante i mezzi di pesatura sul quale il materiale estruso porzionato viene scaricato; ricevuta la porzione di materiale da pesare questo secondo nastro si ferma, mentre il primo nastro, ritornato alla velocità (VI) appena scaricata la porzione di materiale tagliato, continuerà a trasportare il materiale in estrusione verso la taglierina; il terzo nastro trasportatore si avvierà a velocità pari a quella massima del primo nastro (V2) per accogliere il pezzo pesato dal secondo nastro che, effettuata la pesata, scaricherà il pezzo pesato su detto terzo nastro che lo trasporterà in corrispondenza di uno stampo a disposizione del traslatore di carico; nell'eventualità che il pezzo non fosse .conforme .verrà scaricato su un apposito nastro e l'informazione relativa verrà inviata alla taglierina, tramite la centralina di comando computerizzata die modificherà la frequenza del taglio. La frequenza del taglio viene determinata in base alla relazione tra la misurazione del peso del materiale già porzionato e le indicazioni riguardanti la pressione del materiale in plastificazione e in preformazione rispettivamente nell'estrusore e alla testa di estrusione, confrontando e correlando le informazioni fornite dai sensori di pressione ivi presenti. Equally advantageously, as regards the handling of the portions of extruded material, the process uses a belt system serving the extruder, the cutter, the weighing means and the press, said conveyor belts are operated at complementary speeds between them and, in particular: the first conveyor belt, serving the extruder head, is operated at a first speed (Vi) corresponding to the exit speed of the extruded material during the forming of the latter, and, once the cut has been made, to a second speed (V2) higher, equal to the speed (V2) of the second conveyor belt overlying the weighing means on which the portioned extruded material is unloaded; having received the portion of material to be weighed, this second belt stops, while the first belt, having returned to speed (VI) as soon as the portion of cut material has been unloaded, will continue to transport the extruded material towards the cutter; the third conveyor belt will start at a speed equal to the maximum speed of the first belt (V2) to receive the weighed piece from the second belt which, once weighed, will unload the weighed piece on said third belt which will transport it to an available mold of the load shifter; in the event that the piece is not compliant, it will be downloaded onto a special belt and the relative information will be sent to the cutter, through the computerized control unit which will modify the cutting frequency. The cutting frequency is determined on the basis of the relationship between the measurement of the weight of the material already portioned and the indications regarding the pressure of the material being plasticized and preformed respectively in the extruder and at the extrusion head, comparing and correlating the information provided by the sensors pressure present there.
Il procedimento secondo l'invenzione può essere sviluppato in due modi differenti a seconda delle esigenze: The process according to the invention can be developed in two different ways according to the requirements:
A) procedimento a servizio di una linea di formatura per stampaggio di manufatti o semilavorati utilizzanti un composito formato partendo da materia plastica rigenerata e/o di rifiuto e/o nuova, sola o in mescola con altri polimeri rigenerati e/o di rifiuto e/o nuovi, come legante, e, ad esempio, legno macinato come materiale inerte. A) process serving a molding line for molding manufactured or semi-finished products using a composite formed starting from regenerated and / or waste and / or new plastic material, alone or mixed with other regenerated and / or waste and / or waste polymers or new ones, as a binder, and, for example, ground wood as an inert material.
B) procedimento a servizio di un impianto completo per il recupero e la lavorazione di materie plastiche di scarto e materiali inerti di rifiuto di propria produzione o provenienti da conferimenti esterni. B) process at the service of a complete plant for the recovery and processing of waste plastic materials and inert waste materials of its own production or coming from external contributions.
Sia in un caso che nell'altro le caratteristiche funzionali del procedimento rimangono invariate. In both cases the functional characteristics of the procedure remain unchanged.
La produzione del granulo composto, quando detto materiale dovesse essere incluso nel procedimento, potrà avvenire utilizzando una linea di produzione interna oppure dislocata in altra sede. Numerose varianti potranno comunque essere introdotte nel procedimento senza per questo uscire dall'ambito protettivo del presente brevetto, come sopra descritto ed illustrato per gli scopi specificati e più avanti rivendicato. The production of the compound granule, when said material should be included in the process, can take place using an internal production line or located elsewhere. Numerous variations may in any case be introduced in the process without thereby departing from the protective scope of the present patent, as described and illustrated above for the purposes specified and claimed hereinafter.
Claims (6)
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