ITUB20156845A1

ITUB20156845A1 - Procedimento di imballaggio in film sottile di sostanze appiccicose allo stato fuso

Info

Publication number: ITUB20156845A1
Application number: ITUB2015A006845A
Authority: IT
Inventors: Giorgio Rizzieri
Original assignee: Sav Holding S P A
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-06-11
Also published as: KR20180091064A; MX2018007005A; ES2750206T3; RU2018125266A3; HK1255207A1; BR112018011640A2; EP3386864A1; WO2017098400A1; PL3386864T3; JP6893363B2; JP2019500286A; UA125022C2; KR102595718B1; EP3386864B1; CA3007738A1; CN108367820B; CN108367820A; RU2725269C2; BR112018011640B1; CA3007738C

Description

PROCEDIMENTO DI IMBALLAGGIO IN FILM SOTTILE DI SOSTANZE

APPICCICOSE ALLO STATO FUSO

DESCRIZIONE

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento di imballaggio, in un film sottile di materiale plastico non appiccicoso, di sostanze allo stato fuso che, una volta raffreddate a temperatura ambiente, sono solide ed appiccicose. Il rivestimento con film sottile della sostanza appiccicosa ha lo scopo di renderla facilmente manipolabile perché il film consente di afferrare la porzione di sostanza appiccicosa e di rilasciarla senza problemi di distacco dalle mani dell'operatore o da qualunque altro attrezzo da questi utilizzato per la manipolazione. In particolare, il film sottile utilizzato per l'imballaggio ha preferibilmente una temperatura di rammollimento più bassa della temperatura di fusione della sostanza appiccicosa.

Il processo della presente invenzione è rivolto in particolare all'imballaggio di adesivi e sigillanti solidi ed appiccicosi a temperatura ambiente, i cosiddetti hot-melts, che vengono applicati sui supporti d'uso allo stato fuso e quindi a temperature superiori alla temperatura ambiente. Il procedimento della presente invenzione non è tuttavia limitato a tali prodotti, ma è parimenti applicabile con identici vantaggi per l'imballaggio di altre sostanze solide ed appiccicose a temperatura ambiente, quali per esempio paste o prodotti alimentari, prodotti detergenti e cosmetici, e simili. Benché dunque nel seguito si faccia sovente particolare riferimento ai soli prodotti adesivi, per semplicità di descrizione, si intende che tale definizione vada interpretata a titolo esemplificativo e non limitativo del campo di applicazione del procedimento secondo la presente invenzione.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

Attualmente l'imballaggio degli hot-melts avviene secondo due categorie di procedimento principali: in acqua e a secco.

Nella prima categoria, sono attualmente note e applicate industrialmente tre diverse tipologie di procedimento; nella seconda categoria è invece nota e applicata industrialmente una sola tipologia di procedimento. Questi quattro procedimenti della tecnica nota verranno nel seguito brevemente illustrati.

In un primo tipo di procedimento in acqua, l'hot-melt fuso viene estruso in piccole porzioni, che vengono immediatamente immerse in una vasca d'acqua di raffreddamento, miscelata con un distaccante, e raffreddandosi solidificano in una forma rotondeggiante. Le porzioni di hot-melt solidificato, rivestite dalla pellicola di distaccante depositatasi sulla loro superficie, vengono poi asciugate ed eventualmente inserite a gruppi in sacchetti di imballaggio in materiale plastico, sigillati termicamente.

In un secondo tipo di procedimento in acqua, l'hot melt fuso viene estruso in una vasca d'acqua di raffreddamento, mentre una pellicola cilindrica di materiale plastico non appiccicoso viene coestrusa contemporaneamente attorno all'estruso di hot-melt. Si forma così un cilindro continuo di hot-melt rivestito di pellicola che, dopo la coestrusione, viene tagliato in porzioni. Le porzioni così tagliate, che presentano l'hot-melt non protetto alle due estremità contrapposte, vengono poi anche in questo caso asciugate ed eventualmente inserite a gruppi in sacchetti di imballaggio in materiale plastico, sigillati termicamente.

In un terzo tipo di procedimento, l'hot-melt allo stato fuso viene colato all'interno di un film di rivestimento tubolare, e l'insieme così formato viene immerso in un liquido di raffreddamento per evitare che il film di rivestimento tubolare venga sciolto dal calore dell'hot-melt fuso. Ad avvenuto raffreddamento, il film tubolare riempito di materiale fuso viene pinzato ad intervalli regolari in una forma a salsiccia per determinare singole porzioni di hot-melts e quindi raffreddato, asciugato e infine separato in dette porzioni singole, tagliando e saldando il film in corrispondenza della zona di pinzatura, per il successivo confezionamento dei panetti così ottenuti in scatole. (W094 13451 - National Starch)

Nel quarto tipo di procedimento, l'hot-melt allo stato fuso viene colato in stampi metallici forati - montati su un adeguato sistema di trasporto continuo a tapparelle - preventivamente ricoperti da un primo film di rivestimento mantenuto strettamente adiacente allo stampo grazie ad una depressione formata nella parte inferiore esterna dello stampo. Grazie alla perfetta aderenza del film allo stampo metallico ed al fatto che la colata avvenga in modo controllato e regolare, e quindi con un flusso non turbolento, il calore del materiale appiccicoso fuso viene smaltito dallo stampo metallico senza che il film di rivestimento - benché parzialmente fuso - si mescoli con il materiale adesivo fuso colato nello stampo. Il calore accumulato negli stampi viene smaltito mediante semplice ventilazione. Dopo un periodo di tempo sufficiente a determinare il raffreddamento dello strato superiore del materiale fuso colato nello stampo al disotto della temperatura di rammollimento del film di rivestimento, detto strato superiore viene ricoperto da un secondo film e i due film vengono reciprocamente termosaldati in corrispondenza del bordo degli stampi dove risultano a contatto. Al termine del sistema di trasporto i panetti di hot-melt così ottenuti vengono scodellati dallo stampo e raffreddati fino a temperatura ambiente per il successivo confezionamento in scatole. (EP-718199).

Il procedimento sopra descritto da ultimo è l'unico procedimento industriale di imballaggio a secco conosciuto, salvo ovviamente un onerosissimo procedimento di imballaggio con elevato apporto di lavoro manuale, ove il prodotto appiccicoso viene colato in stampi non aderenti lasciati raffreddare, e poi ogni porzione di sostanza appiccicosa viene estratta manualmente dagli stampi e avvolta nel film, con la difficoltà che deriva dalla manipolazione diretta di questo tipo di sostanze.

I panetti di materiale fuso imballati ottenuti con le suddette quattro tipologie di processo presentano caratteristiche parzialmente differenti. In particolare, i panetti ottenuti con il primo e il secondo processo in acqua presentano lo svantaggio dovuto alla eventuale presenza del secondo sacchetto di imballaggio, presenza che si rende necessaria - per quei prodotti che presentano un alto grado di appiccicosità ed una bassa viscosità a temperatura ambiente - per il fatto che i singoli pezzi di hot-melt non sono ricoperti da un film di materiale non appiccicoso o lo sono solamente in parte e quindi si impaccano facilmente tra di loro. La presenza del sacchetto esterno crea però seri problemi nei dispositivi fusori dal momento che il materiale da cui è costituito il sacchetto non è intimamente unito all'adesivo e quindi tende a separarsi, galleggiando o andando a ostruire i filtri di uscita del dispositivo.

Il terzo processo, che utilizza anch'esso acqua di raffreddamento, presenta indubbi vantaggi rispetto ai due precedenti, ma non è esente da inconvenienti. I panetti ottenuti col detto procedimento presentano infatti una sigillatura non ottimale nella zona di pinzatura, a causa del materiale appiccicoso che rimane inevitabilmente interposto tra i due lembi di film dopo la pinzatura e che ostacola una buona saldatura tra i lembi contrapposti del materiale plastico non appiccicoso di imballaggio; tali panetti possono quindi presentare possibili problemi di trafilamento di materiale appiccicoso all'esterno del panetto durante il trasporto e lo stoccaggio, in particolare per prodotti a bassa viscosità e in condizioni di temperatura e di sollecitazione meccanica da impilamento che facilitano i fenomeni di flusso a freddo (cosiddetto "cold flow"). Inoltre i panetti prodotti utilizzando questo processo di imballaggio hanno una forma cilindrica a sezione circolare che non permette un riempimento ottimale delle scatole di confezionamento.

Il panetti di adesivo imballati con il quarto processo, a secco, presentano la migliore qualità tra tutti quelli qui riportati, per il fatto che i due film di rivestimento che avvolgono il panetto, oltre ad essere intimamente legati alla sostanza appiccicosa, possono essere interamente sigillati l'uno all'altro, senza presentare alcuna discontinuità di saldatura, in corrispondenza del bordo dello stampo dove i film stessi rimangono infatti perfettamente puliti dalla sostanza appiccicosa. E' escluso dunque in questi panetti ogni possibile trafilamento di materiale appiccicoso durante lo stoccaggio e il trasporto, anche nel caso di hot-melt ad elevata fluidità che presentano caratteristiche di cold flow a temperatura ambiente, specie quando questa sia particolarmente elevata come avviene nella stagione estiva, o in particolari condizioni di immagazzinamento. Inoltre, la forma a parallelepipedo di detti panetti ne facilita il confezionamento in scatole, con un ottima efficienza di riempimento nell'occupazione del volume della scatola.

In aggiunta agli svantaggi sopra discussi in relazione ai panetti ottenuti con i tre procedimenti in acqua, occorre anche rilevare che, dal punto di vista delle caratteristiche tecniche dei relativi impianti di produzione, l'uso di acqua di raffreddamento determina:

- problemi di eco-sostenibilità;

- elevati consumi energetici per il raffreddamento dell'acqua ed anche per l'asciugatura finale dei panetti estratti dalla vasca di raffreddamento;

- la presenza di umidità residua o di bolle d'aria che determinano la creazione di dannose schiume nei dispositivi fusori e il malfunzionamento dei relativi ugelli; ed infine

- la facile formazione di colonie di batteri nelle vasche che contengono l'acqua di raffreddamento, con possibile insorgenza di problemi igienico-sanitari. Questo può avvenire quando prodotti hot-melts non perfettamente essiccati vengono utilizzati su prodotti in campo alimentare e medico, sui quali è dunque possibile che venga trasferita parte della carica batterica contenuta nell'acqua di raffreddamento.

Nessuno di questi ulteriori inconvenienti è presente invece nel quarto processo di imballaggio, a secco, dove peraltro, nella stagione invernale, si ha l'ulteriore vantaggio che il calore smaltito con aria nel raffreddamento dei panetti permette di ottenere, senza costi aggiuntivi, il riscaldamento dello stabilimento.

A fronte dei diversi inconvenienti sopra richiamati, i processi di imballaggio in acqua presentano invece costi di impianto più contenuti del processo a secco e, soprattutto, permettono di operare con film di rivestimento aventi temperature di rammollimento più basse, dato che il raffreddamento diretto del film con l'acqua permette di mantenere il film ad una temperatura prefissata, che coincide con quella dell'acqua di raffreddamento ed è quindi sempre nettamente inferiore alla suddetta temperatura di rammollimento.

Quest'ultima caratteristica dei processi ad umido è molto interessante. Vi è infatti una costante pressione del mercato ad utilizzare film di rivestimento con temperature di rammollimento basse, in modo da agevolare la completa e omogenea fusione del film stesso nel materiale appiccicoso quando questo viene immesso nei dispositivi fusori per il suo utilizzo, considerato che questi dispositivi non sono dotati di dispositivi agitatori.

Nel contesto degli evidenti vantaggi che il procedimento a secco offre rispetto ai procedimenti di imballaggio in acqua, sia dal punto di vista del prodotto (bordi interamente sigillati e forma impilabile) che da quello del processo (non uso di acqua di raffreddamento e sicurezza sanitaria), scopo della presente invenzione è quello di migliorare e rendere più affidabile il processo di imballaggio a secco sopra descritto, con l'obiettivo di rendere possibile l'utilizzo in tale processo di pellicole di rivestimento aventi una temperatura di rammollimento molto bassa - come quelle attualmente utilizzate nei processi di imballaggio in acqua - per esempio pellicole aventi una temperatura di rammollimento Vicat circa uguale o inferiore a 75°C, senza determinare un incremento delle evenienze negative di foratura di detta pellicola durante le fasi di formazione del panetto, oltre gli attuali standard di errore.

DESCRIZIONE SOMMARIA DELL'INVENZIONE

Lo scopo sopra indicato viene raggiunto mediante un procedimento di imballaggio di sostanze allo stato fuso, che sono appiccicose alla temperatura ambiente o di trattamento, del tipo in cui la sostanza appiccicosa viene colata in uno stampo-vassoio precedentemente rivestito con una pellicola di materiale plastico non appiccicoso alla temperatura ambiente o di trattamento e compatibile allo stato fluido con detta sostanza appiccicosa, detto procedimento avendo le caratteristiche definite nella rivendicazione 1. Altre preferite caratteristiche del procedimento di imballaggio della presente invenzione vengono definite nelle rivendicazioni secondarie.

BREVE DESCRIZIONE DEL DISEGNO

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del procedimento di imballaggio secondo la presente invenzione risulteranno comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita di tale procedimento, fornita a puro titolo esemplificativo e non limitativo, anche con riferimento al disegno allegato in cui è rappresentato uno schema di flusso preferito di tale processo.

DESCRIZIONE DI DETTAGLIO DELLA TECNICA NOTA DI RIFERIMENTO La presente invenzione è stata portata a termine sulla base di ampi studi condotti dalla Richiedente sul procedimento di imballaggio a secco descritto nella parte introduttiva della presente descrizione, in particolare sulle cause che determinano la più dannosa condizione di errore di detto procedimento, e cioè la fusione non controllata della pellicola di materiale plastico non appiccicoso a bassa temperatura di rammollimento Vicat che viene preferibilmente usata come materiale di rivestimento della sostanza appiccicosa fusa, con conseguente contatto diretto tra le pareti dello stampo-vassoio e la sostanza appiccicosa fusa.

Come è chiaramente divulgato nel brevetto anteriore sopra citato EP-718199, il cui contenuto si intende qui richiamato nella sua interezza, il procedimento di imballaggio oggetto della presente invenzione - che viene effettuato preferibilmente su un nastro trasportatore continuo a tapparella, ogni elemento della quale è formato da 3/4 stampi-vassoio affiancati, che si muove a passi successivi tra le diverse stazioni di lavoro - si articola sostanzialmente in quattro fasi, distribuite sulla lunghezza del nastro trasportatore.

In una prima fase (I) gli stampi-vassoio, costituiti da elementi metallici rigidi finemente forati nella superficie di fondo e almeno in parte in quelle laterali, vengono rivestiti con una pellicola di materiale plastico non appiccicoso. Tale rivestimento (R) viene effettuato preferibilmente mediante formatura sotto vuoto della pellicola, dopo che quest'ultima è stata opportunamente riscaldata e quindi bloccata a tenuta sullo stampo-vassoio, connettendo ad una sorgente di vuoto una camera formata in corrispondenza della parte inferiore esterna dello stampo-vassoio e quindi in comunicazione con i fori sottili formati nello stampo-vassoio. Negli stampi-vassoio così predisposti viene quindi colata (C) la sostanza appiccicosa fusa, in quantità accuratamente predeterminata, e con un flusso non turbolento mediante otturatori a bocca ampia e dispositivo antigoccia, alimentati da un gruppo cilindro-pistone di carico.

In una seconda fase (II) lo stampo così riempito, e in particolare la superficie libera della sostanza appiccicosa in esso colata, viene raffreddato con un'opportuna ventilazione d'aria mentre si sposta lungo il nastro trasportatore, fino ad ottenere un sufficiente grado di stabilizzazione di tale superficie libera.

In una terza fase (IH) detta superficie libera viene ricoperta da una seconda pellicola di materiale non appiccicoso e le due pellicole vengono poi tra di loro saldate termicamente in corrispondenza dei bordi dello stampo.

Nella quarta ed ultima fase (IV) le due pellicole di materiale non appiccicoso vengono tagliate immediatamente all'esterno della zona di saldatura, il materiale di dette pellicole circostante gli stampi-vassoio viene rimosso e infine i panetti imballati vengono scodellati dagli stampi-vassoio ed avviati all'inscatolamento tramite una serie di nastri trasportatori successivi nei quali avviene il raffreddamento ulteriore dei panetti fino ad una temperatura accettabile per dette operazioni di inscatolamento.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI UNA PREFERITA FORMA DI ESECUZIONE DELL'INVENZIONE

A seguito di detti studi, la Richiedente ha potuto verificare che la fase critica del processo, all'interno della quale si possono verificare le condizioni di errore più dannose per la sicurezza del processo stesso, è la prima fase (I) sopra descritta nella quale avviene il contatto tra la sostanza appiccicosa fusa alla sua temperatura più elevata e la prima pellicola di materiale non appiccicoso. In questa fase vi sono infatti una molteplicità di parametri da tenere sotto controllo contemporaneamente affinché l'operazione di rivestimento (R) dello stampo avvenga con una perfetta adesione tra pellicola e stampo-vassoio ma senza che si determino forature localizzate in corrispondenza dei fori dello stampo-vassoio in collegamento con la sorgente di vuoto. Se infatti questa delicata operazione non viene eseguita in modo ottimale, la successiva colata (C) di sostanza appiccicosa fusa sullo stampovassoio così rivestito può facilmente determinare fusioni e lacerazioni localizzate della pellicola nelle zone dove tale contatto presenta delle discontinuità e dove quindi la pellicola non è costantemente raffreddata e meccanicamente sostenuta dal sottostante stampo-vassoio.

Occorre sottolineare infatti che utilizzando pellicole di rivestimento con temperatura di rammollimento molto bassa, tale temperatura risulta nella maggior parte dei casi inferiore alla temperatura della sostanza appiccicosa fusa. Quando la sostanza appiccicosa fusa viene a contatto della pellicola, si determina dunque sempre una parziale fusione di questa. Poiché tuttavia la colata (C) della sostanza appiccicosa fusa avviene con un flusso non turbolento, quando la pellicola è stata correttamente termoformata in modo strettamente aderente allo stampo-vassoio non si verifica alcun rimescolamento tra i due materiali fusi e quindi, una volta avvenuta la loro solidificazione, all'esterno del panetto rimane comunque uno strato di materiale non appiccicoso.

Secondo la presente invenzione, al fine di raggiungere lo scopo sopra evidenziato e permettere quindi l'adozione di pellicole di rivestimento non appiccicose caratterizzate da una bassa temperatura di rammollimento Vicat, il processo a secco della tecnica nota è stato ulteriormente implementato. Tale implementazione comporta, da una parte, l'inserimento di una fase di modulazione della velocità di formazione del vuoto nella camera sottostante gli stampi-vassoio, al fine di rendere più graduale l'operazione di termoformatura della prima pellicola non appiccicosa e, dall'altra parte, una pluralità di controlli ripetitivi sui parametri fisici che caratterizzano l'operazione di rivestimento degli stampi-vassoio con la pellicola di materiale plastico non appiccicoso, sia mentre questa operazione viene effettuata che dopo la sua ultimazione, per verificare che tali parametri rientrino in intervalli prestabiliti di accettabilità e che quindi l'operazione di rivestimento sia stata svolta in modo corretto.

Nel caso sporadico di non conformità dei parametri controllati rispetto agli intervalli di valori predefiniti come accettabili, l'azione conseguente è la disattivazione della fase di colata (C) di sostanza appiccicosa negli stampivassoio su cui è stata rilevata la mancata congruità dei parametri controllati. Preferibilmente, l'azione di controllo viene effettuata in modo indipendente su ogni singolo stampo, anziché complessivamente su tutti gli stampi di una singola tapparella del nastro trasportatore sottoposti contemporaneamente all'operazione di rivestimento, così che questa azione di controllo preventivo porti alla eventuale disattivazione della fase di colata su un numero limitato di stampi-vassoio. La produttività dell'impianto risulta quindi influenzata solo in minima misura da questa azione di controllo preventivo, ma vengono in compenso completamente evitate le condizioni di lacerazione della pellicola e di conseguente contatto della sostanza appiccicosa con lo stampo-vassoio, condizioni che richiedono invece l'immediato arresto dell'intero impianto per eseguire laboriose operazioni di pulizia, quindi con un danno produttivo rilevante.

Nel caso ordinario in cui invece l'esito di tutti i controlli sia congruente con i valori accettabili, vengono effettuate le previste operazioni di riempimento (C) degli stampi-vassoio nonché di trasporto degli stampi-vassoio riempiti fino ad avvenuta conclusione della terza fase (IH) del processo e cioè la ricopertura della superficie superiore dello stampo con la seconda pellicola non appiccicosa. Entrambe queste operazioni, secondo un'ulteriore caratteristica dell'invenzione, vengono tuttavia effettuate modificando la gradualità con cui vengono eseguiti i transitori di riempimento e di spostamento degli stampi-vassoio, così da assicurare che gli sforzi relativi tra pellicola e stampo siano sempre sufficientemente bassi da non determinare micro-distacchi tra questi due elementi, e cioè da mantenere un continuato e intimo contatto tra gli stessi. Ogni alterazione di questo stato di continuato e intimo contatto tra pellicola e stampo determinerebbe infatti, finché la sostanza adesiva fusa non si sia almeno parzialmente raffreddata, un'immediata fusione della pellicola e di conseguenza il contatto diretto tra sostanza adesiva fusa e stampo, con gli inconvenienti già prima descritti.

Sulla base di questa azione coordinata di:

- modulazione della velocità di formazione del vuoto nella camera sottostante gli stampi-vassoio;

- individuazione di parametri rappresentativi della corretta esecuzione dell'operazione di rivestimento degli stampi-vassoio con la pellicola di materiale non appiccicoso;

- verifica sperimentale degli intervalli di valori accettabili di tali parametri;

- controllo di tali parametri su ogni singolo stampo-vassoio;

- conseguente azione correttiva, in caso di non conformità dei parametri, consistente nella disattivazione della colata di materiale appiccicoso fuso sul singolo stampo-vassoio su cui è stata rilevata la non conformità dei parametri agli intervalli di valori accettabili; e

- mantenimento di un continuato e intimo contatto tra la prima pellicola di rivestimento degli stampi-vassoio e la superficie interna di detti stampi-vassoio, durante il riempimento degli stampi-vassoio con la sostanza adesiva fusa e lo spostamento di detti stampi-vassoio fino a conclusione della terza fase di ricopertura degli stampi-vassoio con la seconda pellicola non appiccicosa;

è stata dunque messa a punto la presente invenzione. Questi singoli aspetti innovativi del processo di imballaggio a secco secondo la presente invenzione, verranno separatamente descritti in maggiore dettaglio nel seguito.

Modulazione del vuoto

Nel processo della tecnica nota, la connessione tra sorgente di vuoto e camera del vuoto formata sotto la zona inferiore degli stampi, viene effettuata mediante l'attivazione diretta di una tradizionale elettrovalvola ON/OFF. Questo fa sì che la curva di formazione del vuoto in detta camera sia molto brusca e incontrollata. Al contrario, secondo la presente invenzione, una soddisfacente modulazione nella formazione del grado di vuoto nella camera sottostante la porzione inferiore esterna degli stampi-vassoio viene ottenuta utilizzando, per regolare l'apertura della connessione di detta camera con la sorgente di vuoto, una valvola regolatrice pilotata da una elettrovalvola con rampa di apertura programmabile da un comando centralizzato (V). Il comando (V) di apertura di detta elettrovalvola, che preferibilmente fa parte di un'unità centrale (U) di controllo dell'intero processo, può essere tarato opportunamente con modalità elettronica e permette così di modulare a piacere la rampa del grado di vuoto durante il transitorio di apertura di detta connessione fino ad ottenere la gradualità di azione desiderata. Questo permette di modificare e rendere più graduale l'operazione di termoformatura della pellicola di materiale non appiccicoso sullo stampo, senza peraltro aumentare la durata complessiva di questa operazione, evitando gli inconvenienti che si verificano con una certa frequenza nel processo della tecnica nota, e cioè la formazione di zone della pellicola aventi minore resistenza meccanica, a causa dello stress meccanico e conseguente infragilimento indotto da un'azione di stiro troppo brusca sulla stessa.

Individuazione di parametri rappresentativi e relativi controlli

I parametri di processo che sono stati individuati dalla Richiedente come maggiormente rappresentativi di una corretta esecuzione dell'operazione di rivestimento degli stampi-vassoio e che dunque, secondo una principale caratteristica della presente invenzione, vengono sottoposti alla suddetta azione di controllo continuo su ogni singolo stampo, sono i seguenti:

- temperatura della prima pellicola di materiale non appiccicoso all'ingresso della zona di termoformatura;

- temperatura stampi-vassoio nella zona di termoformatura;

- tempo di formazione del vuoto, e cioè il tempo necessario per ottenere il grado di vuoto desiderato nella camera del vuoto sottostante la zona inferiore esterna degli stampi-vassoio, dopo l'apertura della connessione di tale camera alla sorgente di vuoto;

- mantenimento del vuoto nel tempo, e cioè il valore del grado di vuoto nella camera del vuoto sottostante la zona inferiore esterna degli stampi-vassoio, trascorso un periodo di tempo predeterminato dalla chiusura della connessione alla sorgente di vuoto.

Verranno nel seguito descritti, per ognuno di detti parametri, le relative modalità di controllo e gli intervalli di valori accettabili preferiti che sono stati messi a punto durante la sperimentazione di preferite forme di esecuzione del processo della presente invenzione. E' chiaro tuttavia che tali intervalli di valori accettabili devono essere intesi come valori esemplificativi e non limitativi della presente invenzione, essendo ben chiaro ad un tecnico esperto del ramo che tali valori possono variare, anche significativamente, in funzione ad esempio delle dimensioni degli stampi-vassoio, del tipo di materiali trattati, del tipo di pellicola di rivestimento, delle condizioni climatiche della località di impianto, ecc.

Controllo temperatura pellicola prima della termoformatura - TI

Un primo controllo viene effettuato sulla temperatura media esistente nella zona immediatamente precedente quella di rivestimento degli stampi e di colata della sostanza appiccicosa fusa, temperatura che con buona approssimazione corrisponde alla temperatura a cui viene condizionata la prima pellicola di materiale plastico non appiccicoso in ingresso alla zona di rivestimento.

Al fine di contenere le fluttuazioni locali di temperatura in tale zona, fluttuazioni che si è riscontrato possono facilmente determinare anomalie localizzate nelle condizioni di termoformatura della prima pellicola, secondo la presente invenzione è previsto che il volume d'aria di questa porzione di impianto venga condizionato ad una temperatura controllata, o in uno stretto intorno della stessa, mediante un adeguato confinamento di tale volume d'aria con paratie e un riscaldamento controllato, con l'obiettivo di mantenere la temperatura dell'aria ad un valore costante ed omogeneo in tutto il suddetto volume e dunque di assicurare che la pellicola si presenti alla stazione di preriscaldamento sempre alla stessa temperatura ed esca poi dalla successiva stazione di riscaldamento sempre ad una stessa (anche se ovviamente più elevata) temperatura. Preferibilmente tale valore costante di temperatura viene mantenuto invariato durante l'intero anno, indipendentemente dalle variazioni stagionali di temperatura esterna, perché questo consente di mantenere un settaggio costante di tutte le variabili della macchina, in particolare la temperatura di preriscaldamento e di riscaldamento della pellicola e la modulazione del vuoto, indipendentemente dalle condizioni esterne variabili di umidità e temperatura. Tale temperatura sarà selezionata in modo da avere il minimo consumo energetico complessivo su base annua, in funzione delle condizioni stagionali medie nella località di impianto. Un valore esemplificativo di tale temperatura è di 40°C e ±5°C e preferibilmente ±2°C l'oscillazione massima ammissibile della stessa.

Ove la temperatura media rilevata risulti inferiore al valore minimo dell'intervallo definito come accettabile, un primo controllo (Tl) invia un segnale al blocco di attivazione (A) della colata che provvede a disattivare su tutti gli stampi la colata (C) di sostanza appiccicosa fusa; contemporanea mente il blocco di attivazione (A) disattiva la ventilazione di raffreddamento sull'intero impianto. Questa situazione si determina tipicamente all'avvio della produzione o dopo una prolungata sospensione di lavoro.

Quando, al contrario, la temperatura media rilevata dal controllo (TI) è vicina al valore massimo dell'intervallo di accettabilità, il blocco di attivazione (A) provvede ad attivare una ventilazione supplementare di raffreddamento dell'impianto.

Controllo temperatura stampi-vassoio - T2

Il rilevamento della temperatura interna degli stampi-vassoio viene fatto mediante pirometri in corrispondenza della stazione di termoformatura e riempimento degli stampi. La temperatura così rilevata deve essere preferibilmente superiore ad un valore minimo di temperatura, sotto il quale la pellicola non viene termoformata correttamente a causa dell'immediata contrazione che la pellicola, con spessore anche inferiore a 10 μιτι, subisce per lo shock termico derivante dal brusco contatto con la superficie fredda, quando viene a contatto delle pareti dello stampo-vassoio. Tale valore minimo di temperatura varia in funzione della tipologia di materiale e dello spessore della pellicola di materiale non appiccicoso; indicativamente questa temperatura minima degli stampi è compresa nell'intervallo di 5-15°C.

La temperatura rilevata sugli stampi-vassoio non deve tuttavia risultare neppure superiore ad un valore massimo, oltre il quale la pellicola di materiale non appiccicoso potrebbe subire assottigliamenti eccessivi, lacerazioni o soffrire di instabilità durante l'operazione di termoformatura, considerato che, a causa dell'elevata temperatura dello stampo-vassoio, la pellicola finirebbe per restare per un periodo di tempo eccessivamente lungo al di sopra della propria temperatura di rammollimento. Anche in questo caso tale valore massimo varia in funzione della tipologia di materiale e dello spessore della pellicola di materiale non appiccicoso; indicativamente questa temperatura massima degli stampi è compresa nell'intervallo di 40 - 50°C.

Come già detto nella parte introduttiva, quando l'unità di controllo (T2) rileva che la temperatura interna degli stampi- vassoio è fuori dall'intervallo prestabilito di temperature per lo specifico materiale in lavorazione, l'operazione di termoformatura della pellicola viene regolarmente eseguita ma la successiva operazione di riempimento degli stampi viene disattivata dal blocco di attivazione (A) solo in corrispondenza di quegli stampi su cui è stata riscontrata l'anomalia di temperatura.

Controllo tempo formazione vuoto - VI

Il tempo di formazione vuoto viene calcolato da un primo controllo (VI) a partire dall'apertura della connessione alla sorgente di vuoto della camera sottostante gli stampi-vassoio, fino al raggiungimento del grado di vuoto desiderato. Tale valore di tempo deve rientrare in un intervallo prestabilito. Se infatti il tempo di formazione vuoto è troppo breve, questo significa che una porzione dei fori degli stampi-vassoio è otturata e quindi la formazione del vuoto avviene solo su una porzione dello stampo. Se, al contrario, il tempo di formazione del vuoto è troppo lungo, questo significa che la pellicola si è forata in corrispondenza di uno o più fori.

In entrambi i casi, in corrispondenza degli stampi-vassoio su cui sono stati riscontrati valori non coerenti del tempo di formazione del vuoto, il blocco di attivazione (A) comanda la disattivazione della fase di riempimento dello stampo (C).

Un intervallo di tempi ammissibili preferito, per una corretta formazione del vuoto nella camera del vuoto sottostante gli stampi-vassoio, è di 1-3 sec.

Secondo una modalità di controllo aggiuntivo, i singoli stampi-vassoio sono singolarmente numerati in modo tracciabile elettronicamente e il blocco di attivazione (A) memorizza il numero dello stampo-vassoio sul quale sono stati riscontrati valori non corretti dei tempi di formazione del vuoto e controlla poi nel tempo se l'errore su quel particolare stampo sia di tipo casuale o ripetitivo. In questo secondo caso viene inviato un segnale di anomalia di stampo per attivare una fase di sostituzione/manutenzione dello stesso.

Controllo mantenimento vuoto - V2

Un secondo controllo (V2) sul grado di vuoto è previsto subito dopo la chiusura della connessione della camera sottostante la parte inferiore esterna degli stampi alla sorgente di vuoto, per verificare se il decadimento di tale grado di vuoto sia eventualmente troppo rapido, rivelando così la presenza di forature o lacerazioni nella pellicola di rivestimento.

Tale controllo viene effettuato semplicemente misurando il valore del grado di vuoto dopo un tempo predeterminato dalla avvenuta chiusura della connessione alla sorgente di vuoto e verificando che tale valore non sia inferiore ad un valore limite predeterminato. Valori esemplificativi accettabili possono per esempio essere un tempo di attesa fino a 1 secondo e un valore del grado di depressione, misurato al termine del tempo di attesa, compreso tra -0,15 e -0,20 bar, rispetto ad un valore massimo del grado di vuoto, al momento della chiusura della connessione, compreso tra -0,20 e -0,30 bar.

Quando il grado di depressione è superiore al valore limite determinato per ogni singola applicazione, il blocco di attivazione (A) disattiva la fase di riempimento degli stampi-vassoio con la sostanza appiccicosa fusa in corrispondenza di quegli stampi-vassoio su cui l'anomalia è stata riscontrata. Mantenimento di un continuato e intimo contatto tra prima pellicola e stampi-vassoio

Infine, un'ultima caratteristica del processo di imballaggio della presente invenzione ha lo scopo di garantire il suddetto continuato e intimo contatto tra la prima pellicola di materiale non appiccicoso e le pareti interne degli stampi-vassoio, a partire dal termine della fase di rivestimento e fino alla conclusione della terza fase (III) del processo, di ricopertura della superficie libera della sostanza appiccicosa fusa contenuta negli stampivassoio con una seconda pellicola di materiale non appiccicoso. Questo scopo viene raggiunto mediante due modifiche al processo noto. Una prima modifica è stata implementata nel comando del gruppo cilindro-pistone che alimenta gli otturatori di colata della sostanza appiccicosa negli stampivassoio. Tale gruppo viene infatti comandato mediante un motore passopasso che consente di regolare in modo graduale le rampe di avvio e di arresto del flusso, in modo da contenere l'effetto di primo impatto della colata sulla prima pellicola applicata sullo stampo-vassoio e mantenere poi condizioni di flusso non turbolento durante tutto il periodo di colata. Scopo di questo accorgimento, come già sopra anticipato, è quello di evitare ogni possibile spostamento relativo tra pellicola e superficie dello stampo-vassoio durante l'operazione di colata (C), spostamento che anche se di minima entità provocherebbe l'immediata fusione della pellicola durante la colata dell'adesivo fuso.

Una seconda modifica, avente il medesimo scopo di mantenere un continuato e intimo contatto tra pellicola e stampi-vassoio, riguarda invece il comando delle catene che provvedono al trascinamento del nastro trasportatore degli stampi-vassoio e, rispettivamente al trascinamento della prima pellicola di materiale non appiccicoso. Secondo la presente invenzione, entrambe queste catene di trascinamento vengono infatti azionate mediante motori passo-passo, regolati in modo tale da avere transitori di avvio e di fermata, tra ogni singolo passo di lavoro, particolarmente graduali e sincronizzati. E' infatti necessario evitare con la massima cura ogni possibile scostamento di posizione tra le suddette due catene di trascinamento dal momento che questo determinerebbe un possibile distacco della prima pellicola dalla superficie interna degli stampi-vassoio, e questo sia durante i transitori di avvio e di arresto che, complessivamente, sull'intero tratto in cui i due sistemi cooperano, e cioè dalla stazione di rivestimento degli stampi con la prima pellicola fino a quella di taglio delle due pellicole saldate. Una sincronizzazione accettabile tra le due catene prevede uno scostamento massimo di /- 1 mm tra l'inizio e la fine del tratto di accoppiamento delle due catene.

Un controllo motori (I), anch'esso preferibilmente collocato all'interno dell'unità centrale (U), provvede sia a regolare con la gradualità necessaria i transitori di avvio e fermata della operazione di colata (C) della sostanza adesiva fusa nonché degli spostamenti coordinati a passi della prima pellicola e degli stampi-vassoio, sia a mantenere la sopraddetta sincronizzazione fine tra i sistemi di trascinamento di detta prima pellicola e degli stampivassoio.

Conclusione

Grazie a questa nuova e particolare combinazione di caratteristiche, il procedimento di imballaggio a secco della presente invenzione ha pienamente raggiunto lo scopo prefisso. Ottimizzando infatti le condizioni di processo e monitorando i parametri critici per rilevare tempestivamente eventuali situazioni di non congruenza, è possibile utilizzare pellicole di rivestimento aventi una temperatura di rammollimento molto bassa, del tutto paragonabile alle pellicole utilizzate nei processi di imballaggio in acqua, mantenendo costante e vicino a zero il livello di condizioni di errore non rilevate dai controlli sopra descritti.

S'intende comunque che l'invenzione non deve considerarsi limitata alle particolari disposizioni illustrate sopra, che costituiscono soltanto forme di esecuzione esemplificative di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione stessa, che risulta unicamente definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Procedimento di imballaggio di sostanze allo stato fuso, che sono appiccicose alla temperatura ambiente o di trattamento, del tipo in cui la sostanza appiccicosa viene colata in uno stampo-vassoio precedentemente rivestito con una pellicola di materiale plastico non appiccicoso alla temperatura ambiente o di trattamento e compatibile allo stato fluido con detta sostanza appiccicosa, comprendente le seguenti fasi: a) predisporre una pluralità di stampi-vassoio atti a ricevere la colata di sostanza appiccicosa allo stato fuso, detti stampi-vassoio avendo una pluralità di fori passanti che attraversano almeno parte delle pareti ed essendo disposti a file adiacenti successive per formare un nastro trasportatore continuo a tapparelle; b) rivestire rapidamente le pareti interne degli stampi-vassoio di una o più tapparelle con una prima pellicola sottile e facilmente formabile di detto materiale plastico non appiccicoso, facendola aderire perfettamente alle pareti dello stampo mediante connessione della parte inferiore esterna degli stampi ad una sorgente di vuoto; c) colare negli stampi-vassoio così rivestiti, sotto pressione e con flusso non turbolento, una predeterminata quantità di sostanza appiccicosa allo stato fuso; d) consentire il raffreddamento della superficie libera della sostanza appiccicosa, durante l'avanzamento a passi del nastro trasportatore, fino ad ottenere la stabilizzazione di detta superficie; e) ricoprire detta superficie libera della sostanza appiccicosa con un materiale non-appiccicoso compatibile allo stato fluido con detta sostanza; e f) saldare detto materiale non-appiccicoso a detta prima pellicola; caratterizzato da ciò che comprende inoltre, nella suddetta fase b), di: g) modulare il grado di vuoto durante il transitorio di apertura della connessione della parte inferiore esterna dello stampo ad una sorgente di vuoto.
2) Procedimento di imballaggio come in 1, in cui nella suddetta fase b) sono inoltre previste le fasi aggiuntive di: h) rilevare (VI) il tempo necessario a raggiungere un primo grado di vuoto predeterminato a partire dall'inizio del suddetto transitorio di apertura della connessione alla sorgente di vuoto; i) rilevare (V2) il valore del grado di vuoto nella parte inferiore dello stampo, dopo un predeterminato periodo di tempo dalla chiusura della connessione alla sorgente di vuoto; j) dare il consenso (A) all'avvio della suddetta fase c) solo se il tempo misurato nella fase h) rientra all'interno di un predeterminato intervallo di accettabilità e il valore di vuoto misurato nella fase i) risulta inferiore ad un valore massimo predeterminato.
3) Procedimento di imballaggio come in 2, in cui sono inoltre previste le fasi aggiuntive di: k) condizionare ad una temperatura controllata il volume d'aria in cui vengono effettuate le fasi di rivestimento e riempimento degli stampivassoio; L) rilevare la temperatura media nella zona immediatamente precedente quella di rivestimento degli stampi e di colata della sostanza appiccicosa fusa; m) confrontare (Tl) tale temperatura media con un intervallo di temperature accettabili predefinito in un intorno di detta temperatura controllata; n) disattivare (A) su tutti gli stampi-vassoio l'operazione di colata (C) nonché la ventilazione di raffreddamento sull'intero impianto qualora tale temperatura media sia inferiore al valore minimo di detto intervallo di temperature accettabili; o) attivare un condizionamento supplementare di raffreddamento quando tale temperatura media si avvicina al valore massimo di detto intervallo di temperature accettabili.
4) Procedimento di imballaggio come in 3, in cui sono inoltre previste le seguenti fasi aggiuntive: p) controllare (T2) la temperatura interna degli stampi-vassoio, e q) dare il consenso (A) all'avvio della suddetta fase c) solo quando detta temperatura è compresa all'interno di un intervallo di temperature predeterminato.
5) Procedimento di imballaggio come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui l'intervallo di accettabilità dei tempi di formazione del valore di vuoto desiderato nella suddetta fase h) è compreso tra 1 e 3 sec.
6) Procedimento di imballaggio come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui il grado di vuoto nella parte inferiore dello stampo nella suddetta fase i) è compreso tra -0,15 e -0,20 bar, tale valore essendo misurato dopo un periodo di fino a 1 secondo dalla chiusura della connessione alla sorgente di vuoto.
7) Procedimento di imballaggio come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detta temperatura controllata della fase k) è pari a 40°C.
8) Procedimento di imballaggio come in 7, in cui detto intervallo di temperature accettabili della fase m) è di ±5°C e preferibilmente ±2°C attorno a detta temperatura controllata.
9) Procedimento di imballaggio come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detto intervallo di temperature predeterminato nella fase q) è compreso tra 5 e 50°C e preferibilmente tra 15 e 40°C.
10) Procedimento di imballaggio come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'operazione di colata (C) di sostanza appiccicosa di cui alla fase c), viene ottenuta mediante un gruppo cilindro-pistone azionato da un motore passo-passo.
11) Procedimento di imballaggio come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta prima pellicola di materiale non appiccicoso viene fatta avanzare in sincronismo con detto nastro trasportatore a tapparelle per il tratto compreso tra la stazione di rivestimento degli stampivassoio con la prima pellicola della fase b) e la stazione di rivestimento della superficie libera di colata con il materiale non appiccicoso della fase f), la tolleranza di scostamento di detto sincronismo per l'intero tratto suddetto essendo inferiore a /- 1 mm.
12) Procedimento di imballaggio come in 11, in cui il trascinamento di detto nastro trasportatore e il trascinamento della prima pellicola di materiale non appiccicoso vengono entrambi comandati da motori passo-passo.
13) Procedimento di imballaggio come in una qualsiasi delle rivendicazioni 10 o 12, in cui detti motori passo-passo sono controllati da un controllo motori (I) in modo da determinare rampe regolari di accelerazione e di frenata.
14) Procedimento di imballaggio come in 12, in cui detti motori passopasso sono controllati da un controllo motori (I) in modo da determinare inoltre rampe sincrone di accelerazione e di frenata tra il trascinamento di detto nastro trasportatore e il trascinamento della prima pellicola di materiale non appiccicoso.