ITUB20159555A1

ITUB20159555A1 - Processo di produzione di schiume poliuretaniche

Info

Publication number: ITUB20159555A1
Application number: ITUB2015A009555A
Authority: IT
Inventors: Alberto Foglieni
Original assignee: Alberto Foglieni
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2017-06-17

Description

PROCESSO DI PRODUZIONE DI SCHIUME POLIURETANICHE

DESCRIZIONE

Settore della tecnica

Forma oggetto della presente invenzione un processo di produzione di schiume poliuretaniche ottimizzato che consente, in particolare, di modificare la formulazione teorica normalmente utilizzata nella produzione della schiuma in base alle condizioni ambientali rilevate al momento della produzione stessa. Tale processo consente di ridurre le deviazioni che si incontrano tra le caratteristiche chimico-fisiche previste in via teorica e quelle che effettivamente si ottengono nella produzione. Le deviazioni sono dovute a variazioni che intervengono a livello di cinetica e di termodinamica nelle reazioni che avvengono durante il processo di produzione, in condizioni ambientali differenti.

Nello specifico il settore di impiego riguarda principalmemte, le schiume poliuretaniche flessibili a blocco (slabstock foams), ma è estendibile alle varie tipologie di schiume poliuretaniche presenti sul mercato (rigide, microcellulari, molded, ecc...).

Stato della tecnica

Com’è noto, il poliuretano riveste un ruolo significativo in diversi settori industriali: la nuova generazione offre molteplici possibilità di utilizzo con qualità prestazionali differenziate e particolarmente performanti. Usato come materiale isolante aumenta la resa energetica di edifici e di molti prodotti industriali, favorendo, nel contempo, la riduzione dei consumi di energia e delle conseguenti emissioni nocive al pianeta. La sua applicazione nel settore dell’imballaggio si caratterizza per la resilienza e la versatilità; mentre nell’automotive sono molto apprezzati comfort e leggerezza. Nel settore del bedding e degli imbottiti, oltre alle caratteristiche tecniche di leggerezza, igienicità e differente portanza in funzione dello specifico utilizzo, i nuovi poliuretani si caratterizzano anche per l’effetto di termosensibilità che favorisce la traspirazione del corpo umano durante il contatto.

Le schiume poliuretaniche possono avere differenti caratteristiche chimico-fisicomeccaniche a seconda delle esigenze.

Come noto il poliuretano è una famiglia di prodotti che viene ottenuta mediante reazioni di poliaddizione tra un diisocianato (aromatico o alifatico) e un poliolo (base polietere o poliestere), in presenza di catalizzatori per aumentare la velocità della reazione, di Chain extender e/o di altri additivi per conferire determinate caratteristiche al materiale da ottenere; in particolare: ritardanti di fiamma, antiossidanti, anti-scorching, espandenti fisici (nel caso di schiume), ecc...

In particolare, è altresì noto ad una persona esperta del ramo che diversi valori di temperatura, pressione e umidità atmosferica influiscono sensibilmente sul processo produttivo di produzione delle schiume poliuretaniche, portando spesso a produzioni fuori specifica con conseguente produzione di materiale da scartare o da vendere come seconda scelta con conseguente danno economico.

I procedimenti noti presentano l’inconveniente di non poter adattare quanto previsto dalle formulazioni teoriche, normalmente utilizzate nella produzione, alle condizioni ambientali misurate al momento della produzione medesima.

Esiste pertanto l’esigenza di ottenere un procedimento di produzione di schiume poliuretaniche ottimizzato, che consenta di variare la formulazione teorica a seconda dei valori di temperatura, pressione e umidità atmosferica misurate al momento della produzione.

Sintesi dell’invenzione

Secondo un aspetto della presente invenzione è descritto un processo di produzione di schiume poliuretaniche comprendente le seguenti fasi:

a. richiamo/inserimento della formulazione teorica;

b. lettura parametri ambientali;

c. ricalcolo formulazione;

d. dosaggio componenti;

e. formazione della schiuma poliuretanica,

come enunciato nella rivendicazione indipendente di metodo annessa.

Ulteriori modi di realizzazione dell’invenzione, preferiti e/o particolarmente vantaggiosi, sono descritti secondo le caratteristiche enunciate nelle rivendicazioni dipendenti annesse.

L’utilizzo di detto processo consente numerosi vantaggi sia a livello tecnologico che economico.

Un vantaggio è dato dalla caratteristica fondamentale del procedimento che grazie al controllo delle condizioni ambientali rilevate al momento della produzione della schiuma, riesce a modificare la formula di partenza, garantendo una schiuma poliuretanica ottimale.

Vantaggiosamente, il procedimento necessita soltanto di una unità di controllo elettronico che consente di acquisire la formulazione teorica e i parametri ambientali e di calcolare mediante un apposito algoritmo una nuova formulazione opportunamente modificata per iniziare il processo di formazione della schiuma.

Breve descrizione dei disegni

Il trovato sarà di seguito descritto per mezzo delle seguenti figure, del tutto esemplificative e non limitative.

In particolare:

La Figura 1 mostra un diagramma di flusso relativamente al processo di produzione di poliuretano secondo la tecnica nota;

La Figura 2 mostra un diagramma di flusso relativamente al processo di produzione di poliuretano secondo la presente invenzione;

La Figura 3 mostra un diagramma di flusso relativamente al processo di produzione di poliuretano secondo una seconda forma di attuazione della presente invenzione.

Descrizione dettagliata

Come già anticipato, il processo di produzione di schiume poliuretaniche ottimizzato S100, mostrato in Figura 2, comprende le seguenti fasi:

a. richiamo/inserimento della formulazione teorica S101;

b. lettura parametri ambientali S102;

c. calcolo della nuova formulazione S103;

d. dosaggio componenti S104;

e. formazione della schiuma poliuretanica S105.

Il processo S100 comprende inoltre un’unità di controllo nella quale sono implementate le formulazioni teoriche e possono essere acquisiti i parametri ambientali (temperatura, pressione, umidità). L’unità di controllo consente di calcolare mediante un apposito algoritmo una nuova formulazione opportunamente modificata. La nuova formulazione consente di far convergere i parametri chimicofisici richiesti e quelli ottenibili nelle condizioni ambientali rilevate al momento della produzione.

Equazione generale dell’algoritmo per ogni proprietà chimico-fisica desiderata:

y = Af(x) A'f(x') - A<n>f<n>(x<n>) (1)

dove:

y è il parametro chimico-fisico che si vuol determinare (per esempio, ma non esclusivamente: densità, durezza, resistenza alla trazione, resistenza alla lacerazione, allungamento, resilienza, compression set);

A, A’, ... , A" sono coefficienti E E, il cui valore varia in funzione dei parametri presi in considerazione nel calcolo del parametro chimico-fisico in esame e il cui valore viene ricalcolato con metodi statistici man mano che il l’unità di controllo acquisisce (con l’utilizzo) un numero sempre maggiore di dati in ingresso;

<■>x, x’, .... x"sono i parametri ambientali acquisiti dall’unità di controllo;

f(x), f(x’), .... ffx") sono funzioni matematiche che correlano i parametri ambientali acquisiti dall’unità di controllo col parametro chimico fisico preso in esame.

Queste funzioni comprendono a titolo esemplificativo, ma non esaustivo:

o esponenziali

o polinomiali (ordine da 2 a 6)

o logaritmiche

o potenze

o lineari

Esempio di equazione (1)

Nel caso in cui si voglia ottenere una schiuma ad una certa densità, importando dati di pressione atmosferica (patm), umidità relativa e temperatura in tempo reale al momento della produzione della schiuma, la densità è calcolata secondo la formula:

densità = A * (a * patm<3>+ b * patm<2>+ c * patm+ d) A' * e<umidlia>+ A”*log temperatura

Una ulteriore forma di realizzazione del trovato S200, come mostrato in Figura 3, prevedere l’inserimento di ulteriori variabili legate alla singola macchina S206 nella quale viene svolta la produzione di schiuma poliuretanica, in quanto a parità di formulazione e di condizioni atmosferiche, svolgendo la produzione su due macchine diverse o anche simili, i risultati ottenuti saranno diversi.

Pertanto gli algoritmi elaborati secondo l’equazione (1) avranno validità solo su una certa macchina. Per estenderne la validità ad altre macchine poste nel medesimo sito produttivo si dovrà modificare diagramma di flusso (Figura 3) come segue: a. richiamo/inserimento della formulazione teorica S201 ;

b. lettura parametri ambientali S202;

b’. lettura parametri macchina S206;

c. calcolo della nuova formulazione S203;

d. dosaggio componenti S204;

e. formazione della schiuma poliuretanica S205.

parametri macchina S206 comprendono, in via esemplificativa ma non esaustiva:

• Lunghezza del nastro trasportatore;

• Larghezza del nastro trasportatore;

• Velocità del nastro trasportatore;

• Portata testa di miscelazione;

• Temperatura I socianato;

• Temperatura Poliolo;

• Temperatura di altri componenti.

Anche se almeno una realizzazione esemplificativa è stata presentata nella descrizione sommaria ed in quella dettagliata, deve essere compreso che esiste un grande numero di varianti rientranti nell’ambito di protezione dell’invenzione. Inoltre, deve essere inteso che la realizzazione o le realizzazioni presentate sono solamente esempi che non intendono limitare in alcun modo l’ambito di tutela dell’invenzione o la sua applicazione o le sue configurazioni. Piuttosto, la descrizione sommaria e quella dettagliata forniscono al tecnico esperto del settore una conveniente guida per implementare almeno una realizzazione esemplificativa, essendo ben chiaro che numerose varianti possono essere apportate nel procedimento ivi descritto, senza fuoriuscire dall’ambito di protezione dell’invenzione come stabilito dalle rivendicazioni allegate e dai loro equivalenti tecnico-legali.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la produzione di schiume poliuretaniche (S100, S200) ottimizzato in base alle condizioni ambientali rilevate al momento della produzione della schiuma, comprendente le seguenti fasi: a. richiamo/inserimento della formulazione teorica b. lettura parametri ambientali; c. calcolo della nuova formulazione; d. dosaggio componenti; e. formazione della schiuma poliuretanica.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, laddove detti parametri ambientali comprendono densità, durezza, resistenza alla trazione, resistenza alla lacerazione, allungamento, resilienza, compression set.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente inoltre una fase b’ di lettura dei parametri della macchina utilizzata per la produzione della schiuma poliuretanica tra la fase b. e la fase c.
4. Metodo secondo la rivendicazione 3, laddove detti parametri della macchina comprendono: la lunghezza e la larghezza del nastro trasportatore, la velocità del nastro trasportatore, la portata della testa di miscelazione, la temperatura del risoci anato e la temperatura del poliolo.
5. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, laddove dette fasi a., b., b’ e c. sono attuate da un'unità di controllo che acquisisce la formulazione teorica, i parametri ambientali e calcola una nuova formulazione teorica.
6. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, laddove detta fase c. è determinato da un algoritmo che consente di coordinare i parametri chimico-fisici richiesti in funzione dei parametri ambientali rilevati dall’unità di controllo, secondo la seguente equazione: y=Af(x)+A'f<A>' (x<A>' )+-+Α<Λ>η f<A>n (x*n) dove: - y è il parametro chimico-fisico che si vuol determinare; - A, A’, ... , A" sono coefficienti e E, il cui valore varia in funzione dei parametri presi in considerazione nel calcolo del parametro chimico-fisico in esame e il cui valore viene ricalcolato con metodi statistici man mano che l’unità di controllo acquisisce i dati; - x, x’, .... x"sono i parametri ambientali acquisiti dall’unità di controllo; - f(x), f(x’), ..., Γ(χ<η>) sono funzioni matematiche che correlano i parametri ambientali acquisiti dall’unità di controllo col parametro chimico fisico preso in esame.
7. Metodo secondo la rivendicazione 5 laddove dette funzioni matematiche f(x), f(x’), .... Γ(χ") comprendono funzioni: esponenziali, polinomiali dell’ordine da 2 a 6, logaritmiche, le potenze e lineari.
8. Un programma per microprocessori comprendente un software idoneo a realizzare il metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7.
9. Un prodotto per programmi per microprocessori sul quale è memorizzato il programma per computer secondo la rivendicazione 8.
10. Un’unità di controllo comprendente un controllore, un supporto dati associato al controllore ed un programma per microprocessori secondo la rivendicazione 8 memorizzato nel supporto dati.