ITPD20090024A1 - Deumidificatore per materie plastiche - Google Patents

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ITPD20090024A1
ITPD20090024A1 IT000024A ITPD20090024A ITPD20090024A1 IT PD20090024 A1 ITPD20090024 A1 IT PD20090024A1 IT 000024 A IT000024 A IT 000024A IT PD20090024 A ITPD20090024 A IT PD20090024A IT PD20090024 A1 ITPD20090024 A1 IT PD20090024A1
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dehumidification
plastic material
vacuum
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Christian Schiavolin
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Christian Schiavolin
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Description

DESCRIZIONE
Ambito tecnico
La presente invenzione riguarda un deumidificatore per materie plastiche, avente le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale.
L’invenzione concerne, inoltre, un sistema di deumidificazione per materie plastiche ed un impianto di trattamento di materie plastiche provvisti di un deumidificatore secondo l’invenzione.
Sfondo tecnologico
Per produrre lavorati o semilavorati plastici possono essere utilizzati diversi processi di produzione, fra i quali, per esempio, lo stampaggio ad iniezione e l’estrusione.
Il materiale plastico da lavorare, per esempio in forma di granuli, detti anche “pellets†, viene stoccato in appositi contenitori e poi trasformato in oggetti finiti o semifiniti in opportune macchine trasformatrici, per esempio presse ad iniezione, estrusori, soffiatrici, ecc…
Tuttavia, le materie plastiche, soprattutto quelle classificate come “igroscopiche†, assorbono umidità proveniente principalmente dall’atmosfera. L’umidità assorbita dipende, oltre che dal tipo di materia plastica anche, tra l’altro, dall’esposizione all’aria, dal tempo e dalle condizioni di stoccaggio della materia plastica prima della successiva trasformazione, ecc…
L’umidità ha effetti negativi sul processo di trasformazione, oltre ad inficiare le caratteristiche estetiche e soprattutto meccaniche (resistenza a tensione, a flessione e agli urti) del prodotto finale.
Si rende quindi necessario deumidificare la materia plastica prima di alimentarla alle macchine trasformatrici.
A tale scopo, nei processi di trasformazione delle materie plastiche, à ̈ prevista una fase di deumidificazione, a monte della fase di trasformazione, per estrarre l’umidità presente nella materia plastica.
La fase di deumidificazione à ̈ particolarmente importante per i polimeri igroscopici, quali per esempio, PA, ABS, PET, TPU, PC, che tendono ad assorbire facilmente una consistente quantità d’acqua.
Per estrarre l’umidità dalla materia plastica attualmente à ̈ previsto trattare la materia plastica con diversi agenti essiccanti, quali per esempio aria calda e secca, raggi infrarossi, microonde, o anche il vuoto.
Nei sistemi di deumidificazione attualmente utilizzati, viene introdotta una certa quantità di materia plastica da deumidificare in un contenitore di deumidificazione, nel quale viene sottoposta all’azione dell’agente essiccante scelto, che ne asporta l’umidità.
La rimozione dell’umidità dalla materia plastica dipende dalla temperatura alla quale si effettua la deumidificazione. Aumentando la temperatura si facilita la rottura dei legami tra l’acqua e la materia plastica, si incrementa la mobilità dell’acqua stessa, facilitandone l’evaporazione e, quindi, l’allontanamento dalla materia plastica.
Pertanto, la materia plastica viene solitamente preriscaldata ad una temperatura compresa tra circa 40°C e circa 200°C, a seconda del tipo di materia plastica, prima di inviarla al deumidificatore, onde facilitarne la deumidificazione.
I deumidificatori comunemente in uso vengono provvisti di strati di materiale isolante con uno spessore compreso tra circa 2 e 6 cm per limitare le perdite di calore verso l’esterno. Solitamente viene utilizzata lana di roccia o materiali compositi della stessa.
Tuttavia, i deumidificatori noti sono soggetti a considerevoli perdite di calore verso l’esterno ed à ̈, pertanto, necessario somministrare una quantità aggiuntiva di energia per limitare gli effetti dell’abbassamento di temperatura dovuti alla dispersione termica ed al calore assorbito dal materiale isolante.
Un abbassamento di temperatura comporta, infatti, rallentamenti al processo di deumidificazione, abbassa consistentemente l’efficienza energetica del processo ed incrementa il consumo energetico nelle macchine trasformatrici ed allunga anche il tempo necessario per la deumidificazione. I consumi energetici dei processi di deumidificazione noti sono, pertanto, molto elevati.
La durata della deumidificazione dipende dalla temperatura del processo di deumidificazione, oltreché dall’agente deumidificante impiegato per rimuovere l’umidità e anche dal tipo di plastica trattata.
Descrizione dell’invenzione
Uno scopo dell’invenzione à ̈ di fornire un deumidificatore avente un’efficienza termica elevata.
Un ulteriore scopo à ̈ fornire un deumidificatore con bassi consumi energetici di funzionamento e che consenta di trattare efficacemente la materia plastica in tempi considerevolmente ridotti.
Un ulteriore scopo à ̈ fornire un sistema di deumidificazione efficace, energeticamente efficiente e con bassi consumi energetici.
Questi scopi sono raggiunti dal presente trovato mediante un deumidificatore ed un sistema di deumidificazione per materie plastiche realizzati in accordo con le rivendicazioni che seguono.
Breve descrizione dei disegni
Le caratteristiche e i vantaggi dell’invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata di un suo preferito esempio di realizzazione, illustrato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento agli uniti disegni in cui: − Figura 1 à ̈ uno schema di un processo di trattamento delle materie plastiche;
− Figura 2 à ̈ una vista schematica di un sistema di deumidificazione secondo l’invenzione;
− Figura 3 à ̈ una vista schematica di un particolare di Figura 2 illustrante un dispositivo di deumidificazione secondo l’invenzione;
− Figura 4 à ̈ una vista schematica di una variante realizzativa di un dispositivo di deumidificazione secondo l’invenzione;
− Figura 5 à ̈ una vista schematica di una seconda variante realizzativa di un dispositivo di deumidificazione secondo l’invenzione.
Modo preferito di realizzazione dell’invenzione
In Figura 1 viene mostrato schematicamente un processo di trasformazione di materie plastiche 100 attuabile in un convenzionale impianto di trasformazione delle materie plastiche.
La materia plastica può essere per esempio in forma di granuli, detti anche pellets, di scaglie, dette anche “flakes†, di rimacinati, cioà ̈ materiale ottenuto dalla macinazione di scarti di produzione e/o da materiale di postconsumo, o anche in forma di polvere.
La materia plastica viene dapprima formata, per esempio in granuli, i quali sono poi stoccati in appositi contenitori di stoccaggio 101 dove vengono lasciati in attesa di essere sottoposti a successivi processi di trasformazione in idonee macchine trasformatrici 102, tramite le quali i granuli vengono trasformati in oggetti finiti o in semilavorati.
Nonostante la descrizione successiva faccia riferimento particolare a materia plastica in granuli, tuttavia, l’invenzione può essere applicata a materia plastica in qualsiasi altra forma, come scaglie, o anche in polvere.
Prima di essere inviati alle macchine trasformatrici 102, i granuli vengono inviati ad un sistema di deumidificazione 103 per eliminare eventuale umidità assorbita dai granuli ed evitare che nelle macchine trasformatrici 102 si verifichino alcuni inconvenienti come bolle d’aria, smussi e rigature, depressioni, degradazione del polimero, sbavature, bassa viscosità, ruvidità, ecc... dovuti alla presenza di umidità.
All’interno del sistema di deumidificazione 103 i granuli di materia plastica provenienti dal contenitore di stoccaggio 101 sono sottoposti a deumidificazione tramite un agente essiccante, per esempio una corrente di aria calda e secca, vuoto, radiazione infrarossa, micro-onde, o una combinazione di tali agenti essiccanti, al fine di estrarne l’acqua presente. In Figura 2 viene mostrato schematicamente un sistema di deumidificazione 103 in cui viene utilizzata aria calda e secca come agente essiccante.
Il sistema di deumidificazione 103 comprende un dispositivo di deumidificazione 1, mostrato in maggiore dettaglio in Figura 3, nel quale vengono alimentati i granuli, come indicato dalla freccia Fa, per essere sottoposti a deumidificazione e dal quale vengono successivamente alimentati, come indicato dalla freccia Fb, alle macchine trasformatrici 102. I granuli vengono mantenuti all’interno del dispositivo di deumidificazione 1 e sottoposti all’azione dell’agente essicante scelto, in questo caso l’aria, per un certo periodo di tempo che dipende, per esempio, dal tipo e dal grado di igroscopicità della materia plastica, dalla temperatura ottimale di trattamento, ecc..
I granuli di materia plastica sono preferibilmente alimentati al dispositivo di deumidificazione 1 e poi riscaldati fino ad una desiderata e ottimale temperatura, per esempio con aria calda e secca o con raggi infrarossi o con micro-onde, ecc… che oltre a riscaldare, innescano il processo di deumidificazione.
La temperatura di riscaldamento dei granuli dipende dalla temperatura alla quale si desidera eseguire la deumidificazione, dal tipo di materia plastica di cui sono fatti i granuli e dalla temperatura alla quale si desidera alimentare i granuli alle successive macchine trasformatrici 102. Solitamente, i granuli vengono scaldati e deumidificati nel dispositivo di deumidificazione 1, ad una temperatura compresa tra circa 40°C e circa 200°C.
Per esempio, nel caso del PET destinato a produrre bottiglie, e nel caso di deumidificazione con aria secca e calda, il materiale viene trattato a 180°C per circa 4-6 ore, a seconda del grado di umidità iniziale. Date le temperature elevate, quindi, e il considerevole tempo di trattamento, in questo processo i consumi energetici sono un parametro molto critico ed importante.
Il sistema di deumidificazione 103 comprende un sistema di trattamento dell’aria 104 posto a monte del dispositivo di deumidificazione 1 e disposto per trattare l’aria prima di inviarla al dispositivo di deumidificazione 1, un sistema di filtrazione dell’aria 105 posto a valle del dispositivo di deumidificazione 1 e disposto per trattare l’aria in uscita dal dispositivo di deumidificazione 1, ed una soffiante 106 disposta per creare un flusso d’aria all’interno del sistema deumidificazione 103.
In versioni non mostrate possono essere utilizzati altri dispositivi idonei a movimentare l’aria all’interno del sistema di deumidificazione 103, per esempio ventilatori opportunamente dimensionati.
Il dispositivo di deumidificazione 1 comprende un corpo contenitore 2 nel quale viene raccolta la materia plastica proveniente dal contenitore di stoccaggio 101 da sottoporre a deumidificazione, ed includente un’imboccatura 31 attraverso cui viene introdotta la materia plastica, ed una bocca di uscita 32 posizionata nel corpo contenitore 2 da parte opposta rispetto all’imboccatura 31 e disposta per consentire la fuoriuscita della materia plastica dal corpo contenitore 2. L’imboccatura 31 à ̈ richiudibile, preferibilmente a tenuta, con un coperchio 20.
Il dispositivo di deumidificazione 1 può lavorare in continuo, variando il tempo di permanenza della materia plastica in base al consumo di materia plastica nelle macchine trasformatrici 102.
Il dispositivo di deumidificazione 1 à ̈ anche idoneo a lavorare a batch ciò consente di poter efficientemente utilizzare il dispositivo di deumidificazione 1, per esempio nel caso in cui sia necessario stoccare la materia plastica dopo la deumidificazione, eventualmente nel corpo contenitore stesso 2 o anche in un altro contenitore, prima delle macchine trasformatrici. Ciò avviene, per esempio, quando la materia plastica deumidificata viene miscelata, prima di essere alimentata alle macchine trasformatrici, con additivi che non possono essere sottoposti al trattamento di deumidificazione.
Il corpo contenitore 2 à ̈ delimitato da una parete 3, esternamente alla quale à ̈ prevista una parete di rivestimento 4 posizionata in modo che tra quest’ultima e la parete 3 resti individuata un’intercapedine 5 collegata, tramite un condotto 6 ed una valvola di rottura del vuoto 8, ad una pompa da vuoto 7 atta a creare una desiderata depressione all’interno dell’intercapedine 5.
La pompa da vuoto 7 viene fatta lavorare in modo da generare all’interno dell’intercapedine 5 una pressione relativa compresa tra circa –900 mbar e circa –980 mbar.
Il contenitore 2 Ã ̈ realizzato in acciaio inox o altro materiale idoneo ad essere in contatto con la materia plastica, a sostenere la struttura del dispositivo di deumidificazione 1 e idoneo alla tenuta del vuoto.
La parete 3 e la parete di rivestimento 4 sono conformate in modo che l’intercapedine 5 sia ermeticamente chiusa verso l’esterno. In una versione preferita à ̈ previsto, inoltre, chiudere l’intercapedine 5 ermeticamente anche verso il corpo contenitore 2. In tal modo, all’interno del corpo contenitore 2 può essere mantenuta una qualsiasi desiderata pressione indipendente dal grado di vuoto generato nell’intercapedine 5.
La presenza dell’intercapedine 5 e il vuoto all’interno della stessa consentono di isolare termicamente il dispositivo di deumidificazione 1 dall’esterno, limitandone le perdite di calore e riducendo, quindi, i consumi energetici rispetto ai deumidificatori noti.
Viene nel seguito confrontata l’efficienza energetica del dispositivo di deumidificazione 1 secondo l’invenzione, rispetto ad un deumidificatore nel quale l’isolamento termico venga realizzato con un materiale isolante, quale la lana di roccia.
La lana di roccia, avente una densità compresa tra 8-100 Kg/m<3>, ha una conducibilità termica compresa tra circa 0,032 e 0,045 W/(m*K). Realizzando all’interno dell’intercapedine 5 una depressione compresa tra – 900 mbar e –980 mbar, si riduce la quantità di aria nell’intercapedine 5 a valori compresi tra circa 2% e 10%, e si ottiene una conducibilità termica compresa tra circa 0,013 e 0,00104 W/(m*K).
Tali valori di conducibilità sono considerevolmente più bassi dei valori di conducibilità ottenuti con un rivestimento in materiale isolante, rispetto alla lana di roccia, si ottiene, per esempio un miglioramento nell’isolamento termico compreso tra 94-98% circa.
Ciò incrementa notevolmente l’efficienza energetica di un processo di deumidificazione condotto con il dispositivo di deumidificazione 1, riducendo drasticamente le perdite di calore verso l’esterno e limitando considerevolmente i consumi energetici di deumidificazione rispetto ai deumidificatori noti.
Inoltre, viene limitata o anche eliminata la necessità di somministrare calore al dispositivo di deumidificazione 1 durante le deumidificazione per sopperire al raffreddamento della materia plastica.
Inoltre, à ̈ possibile ridurre considerevolmente i tempi di deumidificazione, e si realizza una più uniforme temperatura della materia plastica all’interno del corpo contenitore 2 durante la deumidificazione.
Pertanto la deumidificazione viene effettuata con maggiore efficienza.
Un altro vantaggio del dispositivo di deumidificazione 2 secondo l’invenzione, à ̈ che, opportunamente agendo sulla pompa da vuoto 7, à ̈ possibile regolare e mantenere un desiderato livello di vuoto nell’intercapedine 5, regolando quindi le perdite termiche del dispositivo deumidificatore 1 e, quindi, la temperatura della materia plastica all’interno del dispositivo di deumidificazione 1.
Diminuendo il grado di vuoto nell’intercapedine 5 à ̈ possibile incrementare le perdite termiche del dispositivo di deumidificazione 1, eseguendo un raffreddamento rapido della plastica all’interno del corpo 2, per esempio in caso di sovra-riscaldamento, portando la materia plastica alla temperatura desiderata.
Al contrario, nei deumidificatori noti, non à ̈ possibile variare la dispersione termica, essendo questa costante in base alle caratteristiche dello spessore e del tipo di materiale isolante utilizzato. Nei deumidificatori noti, per variare la temperatura à ̈ necessario variare l’apporto di calore dall’esterno, agendo sui dispositivo di riscaldamento connessi ai deumidificatori, con consumi energetici molto elevati. Sono necessari, inoltre, tempi elevati per raggiungere le desiderate condizioni di temperatura nel deumidificatore, a causa dell’inerzia dei sistemi noti.
Il dispositivo di deumidificazione 1 à ̈ collegato ad un tubo di mandata 9 tramite il quale aria calda e secca proveniente dal sistema di trattamento dell’aria 104, viene alimentata nel corpo contenitore 2, come indicato dalla freccia F1. Il tubo mandata 9 termina con un diffusore 10 che sfocia in una prima porzione 2a del corpo contenitore 2 posta verso la bocca di uscita 32.
Il diffusore 10 à ̈ conformato in modo da favorire la diffusione dell’aria all’interno della materia plastica presente nel corpo contenitore 2.
In una configurazione verticale del dispositivo di deumidificazione 1, in cui la materia plastica viene fatta fuoriuscire per gravità dal corpo 2, la prima porzione 2a à ̈ posizionata in una porzione inferiore del corpo 2. Il posizionamento del diffusore 10 nella prima porzione 2a favorisce la diffusione sostanzialmente uniforme dall’alto verso il basso dell’aria nella plastica stessa. Si aumenta il contatto tra l’aria calda e la materia plastica favorendo la deumidificazione.
L’aria umida, cha ha cioà ̈ assorbito l’umidità dalla materia plastica, viene estratta da una seconda porzione superiore 2b del corpo 2, tramite un tubo di ritorno 11 ed inviata al sistema di filtrazione dell’aria 105, come indicato dalla freccia F3 e meglio spiegato nel seguito. Il posizionamento del tubo di ritorno 11 nella porzione superiore 2b del corpo 2 riduce il trascinamento di particelle di materia plastica con l’aria in uscita dal corpo 2.
La soffiante 106 del sistema di deumidificazione 103 comprende una porzione di mandata 12 dalla quale viene emesso un flusso di aria alimentato al sistema di trattamento aria 104, come indicato dalla freccia F2 ed un’aspirazione 13 alla quale giunge aria proveniente dal sistema di filtrazione dell’aria 105, come indicato dalla freccia F3, che viene spinta verso la porzione di mandata 12 per essere riutilizzata nel sistema di trattamento aria 104.
Pertanto, il sistema di deumidificazione 103 mostrato funziona a ciclo chiuso. In altre versioni non mostrate, può essere previsto un sistema di deumidificazione a ciclo aperto, in cui l’aria umida estratta dal dispositivo di deumidificazione viene, eventualmente dopo trattamenti adeguati, scaricata in atmosfera.
Il sistema di trattamento dell’aria 104 consente di trattare l’aria in modo che l’aria giunga al dispositivo di deumidificazione 1 secca, cioà ̈ sostanzialmente priva di umidità, e calda, per favorire e rendere più veloce il procedimento di deumidificazione all’interno del dispositivo di deumidificazione. Preferibilmente il sistema di trattamento dell’aria 104 tratta l’aria in modo da alimentarla al dispositivo di deumidificazione 1 ad una temperatura compresa tra circa 40°C e circa 200°C e con un valore di dew-point (punto di rugiada) compreso tra -10°C e -70°C, in modo che l’aria possa riscaldare e deumidificare la materia plastica nel dispositivo di deumidificazione 1.
L’aria emessa dalla soffiante 106 viene inviata tramite un elemento distributore 17 avente due distinte porzioni di uscita 19, 21 rispettivamente ad un primo ed un secondo setaccio molecolare 15, 150, ad un generatore di calore 16, per esempio una resistenza, e successivamente al dispositivo di deumidificazione 1.
Il primo e secondo setaccio molecolare 15, 150 sono preferibilmente a base di silicati, per esempio alluminio-silicati, o silicati di metalli alcalini o alcalini terrosi, o altri materiali aventi elevate proprietà adsorbenti per assorbire l’umidità dell’aria.
I setacci molecolari possono assorbire umidità al di sotto di una certa temperatura, circa 100°C, e rilasciano l’umidità assorbita se riscaldati ad una temperatura compresa solitamente tra 150°C e 250°C. I setacci molecolari hanno una capacità limitata di assorbire acqua, dopo di che si saturano, pertanto à ̈ necessario periodicamente sottoporli a rigenerazione per eliminarne l’umidità precedentemente assorbita.
Per consentire la rigenerazione dei setacci molecolari e, al contempo, evitare soste del sistema di deumidificazione 103, sono previsti due setacci molecolari 15, 150 che vengono utilizzati alternativamente, cioà ̈ un setaccio viene attraversato da una corrente di aria da essiccare e da inviare poi al dispositivo di deumidificazione 1, e l’altro viene rigenerato, cioà ̈ attraversato da una corrente di aria calda che assorbe e porta via con sé l’umidità precedentemente accumulata nei setacci.
A monte di ciascun setaccio 15, 150 à ̈ previsto un rispettivo elemento riscaldatore 14, 140 per riscaldare l’aria prima del suo ingresso rispettivamente nel primo e secondo setaccio 15, 150.
Quando un setaccio à ̈ in fase di utilizzo, il corrispondente elemento riscaldatore à ̈ spento e l’aria non viene riscaldata tra la soffiante 106 e il setaccio in uso. Al contrario, quando un setaccio à ̈ in fase di rigenerazione, il corrispondente elemento riscaldatore à ̈ acceso e l’aria viene riscaldata prima di essere alimentata al setaccio in rigenerazione per favorirne la rigenerazione.
A determinati intervalli di tempo, oppure in base al flusso di aria, e/o all’umidità della medesima, e/o all’umidità dei granuli, viene cambiato il setaccio da utilizzare nel processo e, rispettivamente, quello da sottoporre a rigenerazione.
Il sistema di trattamento dell’aria 104 comprende, inoltre, un elemento deviatore 30 connesso tramite rispettive porzioni di ingresso al primo setaccio molecolare 15 e al secondo setaccio 150, e tramite un’uscita 24 al generatore di calore 16.
Il deviatore 30 comprende, inoltre, una porzione di scarico 25 per scaricare l’aria utilizzata per la rigenerazione di uno dei setacci, come indicato dalla freccia F4.
Il funzionamento del sistema di trattamento dell’aria 104 à ̈ il seguente.
Quando il primo setaccio 15 viene utilizzato per deumidificare l’aria da inviare al dispositivo di deumidificazione 1, ed il secondo setaccio 150 à ̈ in fase di rigenerazione, l’aria in uscita dalla prima porzione di uscita 19 dell’elemento distributore 17 fluisce in sequenza attraverso il primo elemento riscaldatore 14, che à ̈ spento, il primo setaccio 15 che ne assorbe l’umidità, l’elemento deviatore 30 e il generatore di calore 16 e, quindi, al dispositivo di deumidificazione 1.
L’aria in uscita dalla seconda porzione di uscita 21 fluisce in sequenza attraverso il secondo elemento riscaldatore 140 che à ̈ acceso e la riscalda ad un temperatura idonea alla rigenerazione, il secondo setaccio 150 assorbendone l’umidità, l’elemento deviatore 30 che la scarica in ambiente, o in predisposte vasche di raccolta, attraverso la porzione di scarico 25.
In uscita dal dispositivo di deumidificazione 1, l’aria viene inviata al sistema di filtrazione dell’aria 105 comprendente un primo filtro 26, uno scambiatore di calore 27 ed un secondo filtro 28 posti in successione.
Ciascuno filtro 26, 28 Ã ̈ provvisto di un sistema di controllo 29 comprendente un sistema di pulizia del filtro che pulisce periodicamente dalla polvere il filtro e di un sistema di controllo per controllare eventuali intasamenti del filtro stesso.
Il primo ed il secondo filtro 26, 28 consentono di asportare eventuale polvere o altri residui rilasciati dai granuli nell’aria, in modo da evitare danni alla soffiante 106.
Tra il primo ed il secondo filtro 26, 28 à ̈ interposto lo scambiatore di calore 27 che assorbe parte del calore dell’aria, riducendo la temperatura dell’aria e favorendo il successivo deposito della polvere nel secondo filtro 28, al fine di proteggere la soffiante 106.
In una versione non mostrata, possono essere previsti metodi alternativi per generare aria in condizioni idonee per la deumidificazione, quali per esempio metodi che sfruttano la deumidificazione spontanea dell’aria in seguito ad una rapida espansione dopo compressione.
In tal caso, al posto del sistema di trattamento dell’aria 104, à ̈ previsto un compressore che genera aria compressa, una camera di espansione a valle del compressore, in cui l’aria compressa si espande perdendo l’umidità presente, ed almeno un elemento di riscaldamento per scaldare l’aria in uscita dalla camera di espansione alla temperatura desiderata per alimentarla al dispositivo di deumidificazione 1.
Eventualmente, possono essere utilizzati sistemi misti, ovvero in cui l’aria viene trattata sia tramite setacci molecolari che tramite compressione/espansione.
Il sistema di deumidificazione 103 comprende, inoltre, elementi di controllo per controllare alcune desiderate variabili di processo, per esempio la temperatura dei granuli in uscita dal dispositivo di deumidificazione 1, la temperatura dell’aria all’aspirazione 13 della soffiante 106, la temperatura dell’aria in ingresso al dispositivo di deumidificazione 1, al deviatore 30, in ingresso ed in uscita ai setacci 15, 150.
A ciascun elemento di controllo può essere, inoltre, associato un dispositivo di allarme, atto a generare un segnale di allarme nel caso in cui il valore di una grandezza controllata da un elemento di controllo si discosti da un valore desiderato.
Gli elementi di controllo sono operativamente collegati ad un’unità di controllo che controlla il funzionamento complessivo del sistema di deumidificazione 103.
In particolare, l’unità di controllo, in base alle rilevazioni degli elementi di controllo, aziona rispettivi elementi di riscaldamento per variare l’intensità del riscaldamento, e/o accendere/spegnere uno o più degli elementi di riscaldamento previsti nel sistema di deumidificazione 103, al fine di portare o mantenere ai valori desiderati la temperatura dell’aria e/o della materia plastica nel sistema di deumidificazione 103.
Il dispositivo di deumidificazione 1 può essere utilizzato per il trattamento di vari tipi di materia plastica, in particolare materiali plastici igroscopici, quali per esempio ABS, PC, PET, PA, TPU, ecc…
Il dispositivo di deumidificazione 1 può essere, inoltre, utilizzato in sistemi di deumidificazione che utilizzano agenti essiccanti diversi dall’aria secca, per esempio in sistemi di deumidificazione sottovuoto, con raggi infrarossi, con micro-onde, ecc… o anche in sistemi di deumidificazione misti, ovvero che utilizzano una qualsiasi desiderata combinazione di agenti deumidificanti. Il dispositivo di deumidificazione 1 può essere utilizzato, inoltre, nella cristallizzazione del PET.
Il processo di cristallizzazione, infatti, che consiste nel modificare la struttura del materiale da amorfa in cristallina, viene eseguito portando il materiale in agitazione ad una temperatura di circa 120-140°C per un tempo variabile a seconda del tipo di riscaldamento utilizzato, generalmente circa 60 minuti con aria calda e circa 5-10 minuti con i raggi infrarossi.
In tale applicazione, il dispositivo di deumidificazione dell’invenzione può, quindi, fungere da contenitore per il materiale in trattamento, in cui la presenza dell’intercapedine e del vuoto all’interno della stessa isolano il contenitore dall’esterno, conferendo i vantaggi di risparmio energetico sopra esposti.
In ogni caso, il dispositivo di deumidificazione secondo l’invenzione consente di migliorare le prestazioni, l’efficienza energetica e di ridurre i costi del sistema di deumidificazione nel quale viene inserito.
Il dispositivo di deumidificazione 1 secondo l’invenzione consente, inoltre, di ridurre considerevolmente i tempi di deumidificazione, e di mantenere sostanzialmente costante la temperatura di deumidificazione con ridotti apporti di energia, quindi con maggiore efficienza.
In Figura 4, viene mostrata una variante realizzativa di un dispositivo di deumidificazione 1’ secondo l’invenzione, in cui parti corrispondenti alla versione precedentemente descritta sono indicate con simili riferimenti numerici.
Il corpo contenitore 2’ del dispositivo 1’ à ̈ delimitato da una parete 3’ provvista di fori dimensionati in base alle dimensioni dei granuli da deumidificare e variamente spaziati sulla parete 3’. La parete 3’ può essere eventualmente conformata come una rete avente maglie di dimensione compresa tra circa 0,1 mm e circa 3 mm.
In tal caso, l’interno del corpo contenitore 2 à ̈ in comunicazione con l’intercapedine 5’ e, pertanto, vi viene realizzato pressoché il medesimo grado di vuoto generato nell’intercapedine 5’.
In tale configurazione, Ã ̈ preferibile usare come agente deumidificante il vuoto stesso generato tramite la pompa 7.
In questa configurazione, il vuoto viene utilizzato per essiccare la materia plastica oltreché per generare il vuoto nell’intercapedine 5’ per isolare il corpo contenitore 2’ dall’esterno.
Eventualmente può essere previsto di irradiare o riscaldare la materia plastica contenuta nel corpo contenitore 2’ con un dispositivo di irraggiamento o riscaldamento 33 previsto a monte del dispositivo di deumidificazione 1’, per esempio con radiazione infrarossa o micro-onde, per ulteriormente migliorare il processo di deumidificazione. Eventualmente il riscaldamento/irraggiamento può essere effettuato durante la deumidificazione.
In Figura 5, viene mostrata un’ulteriore variante realizzativa di un dispositivo di deumidificazione 1’’ secondo l’invenzione, in cui parti corrispondenti alla versione precedentemente descritta sono indicate con simili riferimenti numerici.
All’interno del corpo contenitore 2†à ̈ previsto un dispositivo di irraggiamento 34, per irradiare la materia plastica contenuta nel corpo contenitore 2†con radiazione infrarossa, per indurre un rapido riscaldamento della materia plastica e l’eliminazione dell’umidità presente. Nell’intercapedine 5’’ del dispositivo di deumidificazione 1’’ viene generato tramite la pompa 7 un desiderato grado di vuoto per termicamente isolare il dispositivo di deumidificazione 1’’ dall’esterno.
In una variante non mostrata, la parete 3’’ può essere provvista di fori in modo che la deumidificazione avvenga per l’azione combinata della radiazione e del vuoto.
In un’ulteriore versione, può essere previsto un dispositivo di irraggiamento disposto per generare irradiare micro-onde per irradiare la materia plastica contenuta nel corpo contenitore. Anche in questo caso viene realizzato un desiderato grado di vuoto in un’intercapedine posizionata esternamente ad una parete del corpo contenitore per isolare termicamente il corpo contenitore dalle’sterno.
La parete del corpo contenitore può essere forata per mettere in comunicazione il corpo contenitore con l’intercapedine, oppure conformata in modo da chiudere a tenuta l’intercapedine verso l’interno del corpo contenitore.
Possono essere, inoltre, realizzati dispositivi di deumidificazione provvisti di un’intercapedine esterna, in cui si genera il vuoto per isolare i dispositivi dall’esterno e nei quali la deumidificazione avvenga tramite agenti essiccanti diversi da quelli menzionati in precedenza, o una combinazione di agenti essiccanti noti.
Un dispositivo di deumidificazione 1 secondo l’invenzione, può essere utilizzato come contenitore per lo stoccaggio di materie plastiche, per esempio nei casi in cui si desideri mantenere una certa temperatura delle materie plastiche, prima del processo di trasformazione.
Infatti, poiché le perdite di calore verso l’esterno sono minime, à ̈ possibile deumidificare, o in generale pre-trattare le materie plastiche, e poi stoccarle nel dispositivo 1, in attesa di un processo di trasformazione da eseguire anche dopo un considerevole intervallo di tempo, senza necessità di dover nuovamente riscaldare le materie plastiche.
Pertanto, con il dispositivo di deumidificazione 1 secondo l’invenzione non à ̈ necessario lavorare la materia plastica nelle macchine trasformatrici immediatamente dopo la deumidificazione.
Ciò consente di ridurre i consumi energetici e di poter gestire indipendentemente pretrattamenti e processi di trasformazione, non richiedendo di eseguire il processo di trasformazione immediatamente dopo i pre-trattamenti per evitare sprechi energetici.
Inoltre, l’invenzione può essere estesa ad altri settori applicativi nei quali sia necessario deumidificare del materiale, in particolare materiali igroscopici, e/o nei casi in cui l’umidità possa creare effetti negativi nei successivi processi di trattamento, per esempio alimenti, materiali edili, ecc.

Claims (17)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di deumidificazione (1; 1’; 1’’) per materie plastiche comprendente un corpo contenitore (2; 2’; 2’’) atto a ricevere una desiderata quantità di materia plastica e esternamente delimitato da una parete (3; 3’; 3†), una parete di rivestimento (4; 4’; 4†) atta a circondare almeno parzialmente detta parete (3; 3’; 3†), e posizionata in modo che tra detta parete di rivestimento (4; 4’; 4†) e detta parete (3; 3’; 3†), resti individuata un’intercapedine (5; 5’; 5†), in cui detta intercapedine (5; 5’; 5†) à ̈ ermeticamente chiusa ed operativamente collegata a mezzi produzione del vuoto (7) atti a creare un desiderato grado di vuoto all’interno di detta intercapedine (5; 5’; 5†) per termicamente isolare dall’esterno detto corpo contenitore (2; 2’; 2’’).
  2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi produzione del vuoto (7) sono predisposti per realizzare in detta intercapedine (5; 5’; 5†) una depressione compresa tra circa –900 e – 980 mbar.
  3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, oppure 2, e comprendente, inoltre, mezzi di regolazione del vuoto per regolare detto grado di vuoto in detta intercapedine (5; 5’; 5†), per conseguentemente variare l’isolamento termico di detto corpo contenitore (2; 2’; 2’’).
  4. 4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti e comprendente, inoltre, mezzi di essiccazione (9, 10, 106; 7; 34) operativamente associati a detto corpo contenitore (2; 2’; 2’’) in modo da sottoporre detta materia plastica in detto corpo contenitore (2; 2’; 2’’) ad almeno un agente essiccante per essiccare detta materia plastica.
  5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi di essiccazione comprendono un dispositivo di alimentazione (9, 10, 106) per alimentare un fluido essiccante all’interno di detto corpo contenitore (2) .
  6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto dispositivo di alimentazione comprende una soffiante (106) per alimentare detto fluido in detto corpo contenitore (2) tramite un condotto (9) sfociante all’interno di detto corpo contenitore (2) ed includente un elemento diffusore (10) conformato in modo da favorire un mescolamento di detta aria con detta materia plastica all’interno di detto corpo contenitore (2).
  7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, oppure 6, in cui detto fluido à ̈ aria che viene alimentata in detto corpo contenitore (2) ad una temperatura compresa tra circa 40 °C e circa 200 °C con un valore di dew-point compreso tra circa tra -10 °C e -70 °C, per riscaldare e deumidificare detta materia plastica.
  8. 8. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 4 a 7, in cui detti mezzi di essiccazione comprendono mezzi generatori di radiazione (34) per alimentare una radiazione avente una desiderata lunghezza d’onda in detto corpo contenitore (2’’) per essiccare detta materia plastica.
  9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi generatori (34) comprendono almeno un generatore di radiazione infrarossa.
  10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, oppure 9, in cui detti mezzi generatori comprendono almeno un generatore di micro-onde.
  11. 11. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 3 a 10, in cui detti mezzi di essiccazione comprendono almeno un dispositivo di generazione di vuoto (7) per generare un desiderato grado di vuoto in detto corpo contenitore (2’) per essiccare detta materia plastica.
  12. 12. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui detta parete (3; 3†) à ̈ conformata in modo da isolare a tenuta detto corpo contenitore (2; 2†) rispetto a detta intercapedine (5; 5†).
  13. 13. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11, in cui detta parete (3’) à ̈ provvista di fori sì da collegare detta intercapedine (5’) con detto corpo contenitore (2’), in modo da realizzare in detto corpo contenitore (2’) pressoché il medesimo grado di vuoto di detta intercapedine (5’).
  14. 14. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta parete (3’) à ̈ conformata come una rete avente maglie di dimensione compresa tra circa 0,1 mm e circa 3 mm.
  15. 15. Sistema di deumidificazione (103) per deumidificare materie plastiche comprendente un dispositivo di deumidificazione (1; 1’; 1†) secondo una delle rivendicazioni precedenti.
  16. 16. Impianto di trattamento di materie plastiche comprendente un dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 14.
  17. 17. Impianto di trattamento di materie plastiche comprendente un sistema di deumidificazione per materie plastiche la rivendicazione 15.
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