ITMI960219A1

ITMI960219A1 - Procedimento e macchina per la mescolazione con laminazione in continuo di materiale termoplastico

Info

Publication number: ITMI960219A1
Application number: IT96MI000219A
Authority: IT
Inventors: Vittorino Rampazzo
Original assignee: Pomini Spa
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1997-08-07
Also published as: IT1282578B1; DE69704289T2; JPH09314641A; EP0788868B1; ITMI960219A0; EP0788868A1; DE69704289D1

Abstract

Procedimento per la mescolazione di materiale termoplastico o simile all'interno di camere di mescolazione di macchine continue a due alberi filettati, comprendente almeno una fase di laminazione del materiale (6) durante l'avanzamento dello stesso lungo la detta camera di mescolazione (5) e relativa macchina per la lavorazione in continuo di materiale termoplastico e simile comprendente almeno una camera di mescolazione (5), almeno una coppia di alberi filettati (3) disposti all'interno di detta camera (5) di mescolazione, in cui detti alberi filettati (3) presentano almeno un tratto (4a) di cresta della filettatura e almeno un tratto (4b) di nocciolo della filettatura ribassati asimmetricamente rispetto all'asse longitudinale dell'albero (3).

Description

DESCRIZIONE

Forma oggetto del presente trovato un procedimento per la mescolazione e l’estrusione continua di polimeri termoplastici in estrusori continui bivite, il quale comprende almeno una fase di laminazione della mescola durante l’avanzamento di quest 'ultima verso la testa di estrusione e una macchina di estrusione continua per l'attuazione di detto procedimento comprendente una coppia di alberi filettati a profilo coniugato, ciascuno dei quali presenta tratti di cresta della filettatura e tratti di nocciolo della stessa ribassati asimmetricamente rispetto al proprio asse longitudinale.

E’ noto come il processo di lavorazione dei polimeri termoplastici preveda una prima fase di preparazione della composizione finale desiderata eseguita mediante mescolazione di un polimero base che viene caricato con additivi vari per esaltarne alcune caratterlstlche rispetto ad altre, determinando in tal modo vari tipi di composto adatti per differenti utilizzi .

In una seconda fase il composto viene estruso nei formati desiderati per le diverse necessità.

Tali fasi di mescolazione ed estrusione vengono attuate mediante singole e separate macchine, rispettivamente denominate mescolatori ed estrusori, le quali presentano particolari caratteristiche tecniche, specifiche par il tipo di operazione da eseguire; più in particolare si richiede che i mescolatori siano versatili e facilmente adattabili per mescolare differenti tipi di composti, consentano un preciso controllo con regolazione dei differenti parametri di lavorazione e specificatamente della temperatura di mescolazione e realizzino, inoltre, una elevata produttività .

E’ anche noto che è stata attuata la doppia operazione di mescolazione ed estrusione all'interno di estrusori del tipo dotato di due alberi filettati disposti, tra loro paralleli o inclinati, all’interno di una camera di mescolazione di predeterminata lunghezza e sezione, e tra loro cooperanti per realizzare sia la mescolazione del prodotto sia l’avanzamento dello stesso ai fini della estrusione.

Tali tipi di macchine presentano tuttavia numerosi inconvenienti tra i quali la scarsa capacità di mescolazione, particolarmente per certi tipi di composti concentrati di colori e/o caricati con carbonati o talchi per migliorare le caratteristiche meccaniche del composto finale; la mancanza di flessibilità al variare del tipo di composto; la scarsa produttività; il difficile controllo della temperatura. Si pone pertanto il problema tecnico di prevedere un procedimento di mescolazione di mescole termoplastiche e di realizzare una macchina del tipo a due alberi filettati per l'estrusione di materie termoplàstiche, la quale associ le caratteristiche di produttività degli estrusori di tipo noto ad una elevata capacità di mescolazione e omogeneizzazione del materiale da estrudere.

Nell’ambito di tale problema tecnico costituisce ulteriore esigenza l’ottenere un miglioramento del grado di omogeneizzazione del materiale a parità di dimensionamento della macchina al fine di avere la possibilità di ridurre i dimensionamenti complessivi della macchina stessa con particolare riferimento alla lunghezza (L) in riferimento al diametro (D) dell'albero di mescolazione a parità di velocità di avanzamento, e quindi di estrusione, del materiale.

Tali risultati sono ottenuti dal presente trovato, che prevede un procedimento per la mescolazione di materiale termoplastico o simile all'interno di camere di mescolazione di macelline di estrusione continue a due alberi filettati, comprendente almeno una fase di laminazione del materiale durante l'avanzamento dello stesso lungo la detta camera di mescolazione. Forma ulteriore oggetto del presente trovato una macchina per l’estrusione in continuo di materiale termoplastico e simile comprendente almeno una camera di mescolazione, almeno una coppia di alberi filettati disposti all'interno di detta camera di mescolazione, in cui detti alberi filettati presentano almeno un tratto di cresta della filettatura e almeno un tratto di nocciolo della filettatura ribassati asimmetricamente rispetto all'asse longitudinale dell'albero.

Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di un esempio non limitativo di attuazione della macchina di estrusione secondo il trovato, con riferimento ai disegni allegati, in cui si mostra:

in figura 1: una sezione della macchina secondo un piano verticale longitudinale;

In figura 2: una vista prospettica di un esempio di attuazione di una coppia di alberi filettati secondo il trovato;

in figura 3; una sezione secondo il piano di traccia III-III di fig. 1;

in fig.da 4a a 4d: sezioni trasversali illustranti la sequenza di mescolazione con laminazione del materiale durante il suo avanzamento e

in figura 5: un secondo esempio di attuazione dell'albero secondo il trovato.

Come mostra la figura 1 la macchina 1 secondo il trovato, comunemente denominata estrusore continuo bivite, si compone di una serie di elementi la, lb, le, ld, le, di per aè noti e pertanto non descritti in dettaglio, che sono tra loro resi solidali, secon-do il senso della lunghezza, mediante viti 2 o simili in modo da formare una camera 5 unica di lunghezza desiderata .

Detti elementi presentano forma esterna differente a seconda della posizione occupata nella successione, forma die determina anche il diverso utilizzo di ciascun tratto; in figura 1 sono ad esemplo illustrate bocche lg,lh rispettivamente usate per l’alimentazione del materiale e per l'inserimento degli additivi di carica del materiale stesso, nonché una bocca li per il degasaggio del composto.

All’interno della detta camera sono alloggiati due alberi filettati 3 disposti tra loro paralleli ed estendentisl per l'intera lunghezza della macchina; nell'esempio di figura detti alberi presentano filettatura a due principi e sono del tipo cosiddetto conipenetrante, ovvero con profilo della creata di ciascuno sovrapponentesi, durante la rotazione, alla traiettoria del profilo della cresta dell'altro; al fine di evitare il contatto tra gli elementi di filetto del due alberi 3 durante la rotazione, gli alberi stèssi sono installati con una opportuna sfasa-tura angolare.

Detti alberi possono poi essere azionati con senso di rotazione concorde (corotanti) o con senso di rotazione discorde (controrotanti) se realizzati con opportuina geometria.

Secondo il trovato e come evidenziato nelle figg. 2 e 3 ciascun albero 3 presenta una filettatura 4 a due principi, asimettrica rispetto all'asse longitudinale dell'albero stesso, ovvero rispetto alla direzione di avanzamento del materiale 6 verso la testa 1f di estrusione .

Piti in dettaglio tale asimmetria è determinata da un tratto di creata 4a della filettatura 4 di clascun albero 3 ribassato di una opportuna quantità rispetto al diametro nominale della filettatura, in modo da determinare una asimmetria della filettatura stessa rispetto all'asse longitudinale dell’albero 3 per ciascun piano di sezione trasversale dell'albero stesso.

Analogamente ciascun albero 3 presenta un tratto 4b di nocciolo della filettatura, adiacente al detto tratto 4a ribassato di cresta, il quale è a sua volta ribassato rispetto al diametro nominale del nocciolo stesso .

In tal modo ciascun albero 3 presenta, lungo il proprio sviluppo assiale, zone 4a di cresta e zone 4b di nocciolo ribassate asimmetricamente rispetto all'asse longitudinale stesso, determinando cosi profili dei due alberi 3 che sono tra loro coniugati, ciò consente di accoppiare due alberi paralleli in modo compenetrante senza che avvengano interferenze tra le rispettive filettature asimmetriche durante la rotazione, essendo sufficiente, al momento del montaggio disporre gli alberi stessi con la corretta sfasatura relativa all'interno della camera 5 di estrusione.

La configurazione degli alberi cosi attuata determina, almeno per un certo angolo di rotazione dell'albero 3, un aumentata intercapedine vuota tra il tratto di creata 4a ribassata della filettatura 4 di ciascun albero 3 e la superficie interna 5a della camera di mescolazione 5; (in corrispondenza di tali tratti 5a di camera 5) corrispondentemente il materiale 6 subisce una laminazione sulla superficie della camera stessa da parte del tratto 4a ribassato di cresta della filettatura ad ogni rotazione dell'albero 3. (ad ogni passaggio di détto tratto ribassato).

Come illustrato in fig. 3 la asimmetria della filettatura degli alberi 3 coniugati fe tale per cui, durante la rotazione degli. alberi, corotanti nell’esempio, la sfasatura degli stessi consente di mantenere ridotta al minimo la luce G esistente tra i due alberi in corrispondenza della parte centrale Sb strozzata della camera 5, venendo in tal modo sostanzialmente impedito il passaggio del materiale tra gli alberi stessi.

Il materiale è in tal modo forzato a compiere l’intero percorso a "otto” durante l’avanzamento, percorso che, essendo il più lungo possibile, consente di ottenere una migliore omogeneizzazione del prodotto da alimentare alla testa di estrusione 1f.

Con riferimento alle figure da 4a a 4d ai vede infatti come il materiale 6 venga laminato contro i tratti di superficie Sa della camera S dall'azione della creata 4a ribaaaata di ciascun albero 3 (fig. 4a) , mentre la parte di cresta 4 di altezza nominale trascina in avanti il prodotto 6 stesso, solamente mescolandolo per reazione contro il corrispondente tratto di superficie 5a della camera S.

Continuando nella rotazione degli alberi (30 -fig.

4b) il materiale, che trova il passaggio G intermedio ostruito dalla vicinanza delle creste della filettatura di ciascun albero con i vani coniugati dell’altro albero, viene spinto a proseguire il proprio percorso lungo il tratto della camera 5 sottostante il secondo albero 3, in tale tratto il materiale viene ulteriormente laminato sulla corrispondente superficie della camera dalla cresta ribassata 4a dell'altro albero .

Corrispondentemente l’altro tratto di creata 4, che presenta altezza nominale, determina l'ulteriore avanzamento del materiale stesso che, passando attraverso la zona centrale superiore della camera 5, termina il percorso a "otto” citato, proseguendo nell'avanzamento per l’ulteriore mescolazione fino alla testa di estrusione 1f.

Si rileva pertanto come il procedimento di laminazione del materiale all’interno della camera di mescolazione 5 di un estrusore bivite 1 consenta di aumentare notevolmente il grado di omogeneizzazione del materiale 6 durante l'usuale percorso di avanzamento secondo un percorso ad "otto", tale aumento di omogeneizzazione può in sostanza essere tradotto in una considerevole riduzione della lunghezza L complessiva della macchina la quale, in una lunghezza minore realizza la medesima omogeneizzazione attuata da macchine di tipo noto in lunghezze molto superiori .

La macchina descritta risulta pertanto adatta ad attuare un procedimento di lavorazione di materiali termoplastici e simili da estrudere in continuo, il quale preveda almeno una fase di laminazione del materiale stesso durante il suo avanzamento nella camera di mescolazione dall’ingresso di alimentazione alla testa di estrusione.

Nella terminologia corrente del settore si può dire che lo stesso grado di omogeneizzazione del materiale è ottenuto con un rapporto L/D (L=Lunghezza albero ; D=Diametro vite) molto ridotto rispetto al corrispondente rapporto di macchine di tipo noto.

Molteplici varianti possono essere introdotte nella realizzazione delle parti componenti il trovato, senza per questo uscire dall'ambito di protezione del presente brevetto come definito dalle rivendicazioni che seguano.

Il tratto di cresta ribassato potrebbe ad esemplo essere:

- continuo con qualsiasi numero di principi;

- discontinuo a tratti sia secondo piani di sezione perpendicolari all’asse di rotazione (fig. 5) sia lungo la cresta del filetto che presenta tratti con altezza variabile,

corrispondentemente variando anche i rispettivi noccioli coniugati.

Infine gli alberi filettati potrebbero essere controrotanti anziché corotanti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Procedimento per la mescolazione di materiale termoplastico o simile all’interno di camere di mescolazione di macchine di estrusione continue a due alberi filettati, comprendente le fasi di - alimentazione del materiale (6) da estrudere all’Interno della camera di mescolazione (5); - mescolazione del. materiale (6) da parte degli alberi filettati (3) rotanti durante l’avanzamento del materiale stesso dalle bocche primaria (Ih) e/o secondaria di alimentazione alla uscita della camera di mescolazione; caratterizzato dal fatto che - comprende almeno una fase di laminazione del materiale (6) durante l’avanzamento dello stesso lungo la detta camera di mescolazione (5).
2) Procedimento secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta laminazione del materiale è effettuata sulla superficie interna (5a) della camera (5) di mescolazione.
3) Procedimento secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta laminazione è effettuata tramite un tratto ribassato (4a) di cresta della filettatura (4 ) d i ciascun albero (3).
4) Procedimento secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il materiale laminato viene estruso in continuo al termine del percorso di mescolazione all'interno della camera (5) di mescolazione.
5) Macchina per l'estrusione in continuo di materiale termoplastico e simile secondo il procedimento di rivendicazione 1 comprendente almeno una camera di mescolazione (5), almeno una coppia di alberi filettati (3) disposti all’interno di detta camera (5) di mescolazione, caratterizzata dal fatto che detti alberi filettati (3) presentano almeno un tratto (4a) di cresta della filettatura e almeno un tratto (4b) di nocciolo della filettatura ribassati asimmetricamente rispetto all'asse longitudinale dell’albero (3) in modo da determinare superi icl di detti alberi tra loro coniugate e una intercapedine vuota tra il tratto di filettatura (4a) ribassata e la superficie interna della camera (5) per attuare una laminazione del materiale su almeno un tratto di superficie (5a) della camera (5) stessa durante l’avanzamento del materiale (6) verso l’uscita della camera di mescolazione.
6) Macchina secondo rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che al termine della camera di mescolazione (5) è disposta una testa (1f) di estrusione.
7) Macchina secondo rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che detti alberi (3) filettati sono disposti tra loro paralleli.
8) Macchina secondo rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che detti alberi (3) filettati sono disposti tra loro convergenti.
9) Macchina secondo rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che detti alberi filettati sono del tipo tra loro coinpenetranti.
10) Macchina secondo rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che detti alberi filettati (3) sono corotanti.
11) Macchina secondo rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che detti alberi filettati sono controrotanti .
12) Macchina secondo rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che detto tratto di cresta ribassata è sostanzialmente continuo.
13) Macchina secondo rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che detto tratto di cresta ribassata è discontinuo lungo lo sviluppo della filettatura.
14) Macchina secondo rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che detto tratto di cresta ribassata è discontinuo secondo piani perpendicolari rispetto all'asse di rotazione.