ITMI940002A1 - Impianto per la realizzazione di lastre e fogli di polivinicloruro - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce ad un impianto per la realizzazione di lastre e fogli di polivinilcloruro.

Nella produzione di lastre rigide di polivinilcloruro (PVC) il materiale plastico di partenza viene estruso attraverso una testa di estrusione opportunamente riscaldata, la quale presenta almeno un canale di entrata del materiale ed una filiera a fessura lineare di uscita del materiale, che conferisce al materiale la sezione voluta.

Il materiale estruso in continuo viene quindi raffreddato e calibrato allo spessore desiderato. Il nastro continuo di materiale viene poi tagliato a formare lastre o fogli di dimensioni finite, a loro volta atti a svariate applicazioni nel campo dell'edilizia, dell'arredamento ecc.

La tecnica attuale consente la realizzazione di lastre e fogli di PVC con spessori di circa 10-25 mm in impianti in cui a valle della testa di estrusione è disposto almeno un dispositivo di calibratura e raffreddamento attraverso il quale al materiale estruso viene conferita una struttura presentante una bassa densità interna e superfici piane esterne più dense e rigide nonché sostanzialmente lisce. Le lastre così ottenute presentano una buona rigidezza con una densità media che nelle migliori condizioni può scendere fino a circa 0,6 g/cm<3>.

Questi impianti non sono però in grado di realizzare lastre o fogli di spessore minore di circa 10 mm. Per ottenere lastre più sottili sono noti impianti in cui a valle della testa di estrusione è disposta una calandra a tre cilindri sovrapposti, in cui il materiale alimentato tra i primi due cilindri viene fatto passare tra il secondo ed il terzo cilindro secondo un percorso ad S, essendo nel contempo calibrato e raffreddato sulle due superfici maggiori in conseguenza del contatto con le superfici raffreddate di questi cilindri.

Con questa tecnologia è possibile ottenere lastre e fogli di PVC di spessore tra circa 3 e 10 mm, con corrispondente buona rigidezza meccanica. La densità del materiale è generalmente uguale o superiore a 0,75 g/cm<3>, quindi mediamente superiore a quella dei prodotti ottenuti con gli impianti capaci di produrre lastre di spessore maggiore. Si comprende che a parità di altre caratteristiche la maggiore densità costituisce uno svantaggio, in quanto comporta un maggior impiego di materiale e quindi costi maggiori.

Da quanto detto è evidente che per ottenere lastre o fogli di PVC in una gamma di spessori tra circa 3 e 25 mm occorre attualmente avére disponibili due impianti distinti, con conseguenti costi non indifferenti .

Un altro inconveniente degli impianti noti, sia di quelli atti alla produzione di lastre più sottili che di quelli atti alla produzione di lastre più spesse, risiede nell'elevato costo delle teste di estrusione e nei tempi lunghi necessari per l'adattamento delle stesse all'estrusione di spessori diversi di materiale. Volendo infatti passare dalla produzione di lastre di un dato spessore a lastre di un altro spessore occorre necessariamente adattare la testa di estrusione, ciò che comporta anche tempi di 6-8 ore con la conseguente mancata produzione, senza contare i tempi necessari per riportare l'impianto a regime. Si noti che già una variazione di spessore di un millimetro comporta l'intervento sulla testa di estrusione.

Le teste di estrusione note presentano inoltre una lunghezza relativamente elevata nella direzione di movimento del materiale. In corrispondenza della filiera a fessura rettangolare è disposto un elemento a maschio sviluppantesi per l'intera larghezza della filiera e conformato in modo da convogliare alla bocca d'uscita della filiera il materiale proveniente da due canali di estrusione ricavati nella testa rispettivamente sopra e sotto l'elemento a maschio, lungo la larghezza della filiera. Il materiale plastico, che è alimentato alla testa da un estrusore, entra nella testa generalmente da un unico canale centrale che poi si dirama in due canali sovrapposti, i quali a loro volta si allargano lateralmente per formare i suddetti canali di estrusione, aventi sostanzialmente una configurazione laminare, vale a dire un'altezza molto bassa ed una larghezza pari a quella della filiera e quindi del materiale estruso. L'elemento a maschio, avente una lunghezza relativamente grande nella direzione di estrusione del materiale, è riscaldato facendo circolare in esso, lungo appositi canali ricavati al suo interno, un fluido riscaldante, in particolare olio caldo, così da controllare e mantenere le giuste condizioni di temperatura e quindi fluidità del materiale in fase di estrusione per avere un flusso costante lungo tutta l'area di estrusione ed ottenere pertanto un prodotto con caratteristiche uniformi in tutte le sue zone.

La complessità di questa struttura si ripercuote quindi negativamente anche sui tempi necessari all’adeguamento della testa ai diversi spessori desiderati del prodotto che si vuole ottenere.

Il compito tecnico che la presente invenzione intende risolvere è quello di fornire un impianto per la realizzazione di lastre e fogli di PVC che consenta di produrre l'intera gamma di spessori almeno tra 3 e 30 mm sullo stesso impianto, e che inoltre permetta di ridurre sensibilmente i tempi di intervento per l'adattamento della testa di estrusione a spessori diversi, limitando la necessità di intervento sulla testa solo quando si debba passare a spessori sensibilmente diversi tra loro.

Nell'ambito di questo compito tecnico si vuole inoltre proporre un impianto del genere suddetto, che consenta notevoli risparmi nei costi di produzione e soprattutto nei costi della testa di estrusione.

L'invenzione si propone inoltre di realizzare un impianto atto anche alla produzione di lastre e fogli di PVC in due colori diversi, con solo limitate modifiche nell'impianto.

Un altro scopo dell'invenzione è quello di indicare un impianto che permetta la realizzazione di lastre e fogli di PVC con densità inferiore a quella attualmente ottenibile.

Per la soluzione del compito suddetto viene proposto, secondo l'invenzione, un impianto per la realizzazione di lastre e fogli di PVC, comprendente una testa di estrusione con almeno un canale di entrata del materiale diramantesi in due canali sovrapposti, i quali si allargano lateralmente a formare canali di estrusione, e con una filiera a fessura rettangolare all'interno della quale è disposto un elemento a maschio sviluppantesi per l'intera larghezza della filiera e conformato in modo da convogliare alla bocca d’uscita della filiera, rispettivamente sopra e sotto detto elemento a maschio, il materiale proveniente da detti canali di estrusione, e comprendente inoltre mezzi calibratori a superfici piane e mezzi di raffreddamento a valle di detta testa di estrusione, caratterizzato dal fatto che detto elemento a maschio è un corpo a parete piena riscaldato indirettamente e che detta testa è riscaldata in modo che all'uscita dalla filiera il materiale estruso è ancora deformabile plasticamente, detti mezzi calibratori comprendendo almeno un dispositivo calibratore regolabile, disposto immediatamente a valle della filiera ed atto a portare selettivamente il materiale estruso allo spessore voluto.

Un impianto di questo tipo presenta vantaggiosamente una testa di estrusione più corta di quelle note e consente di ottenere ‘variazioni di spessore delle lastre o dei fogli entro valori relativamente ampi ancora a valle della filiera, per cui non è necessario adattare la testa di estrusione per ogni valore di spessore desiderato del prodotto. Questo fatto permette l'impiego di un elemento a maschio relativamente corto (nella direzione di scorrimento del materiale plastico) e quindi il riscaldamento indiretto di esso senza pregiudicare le condizioni di fluidità del materiale nella zona della filiera. Viene pertanto eliminata la necessità di avere condotti per un fluido di riscaldamento nell’elemento a maschio, ciò che consente la disposizione di un elemento a maschio anche molto sottile e quindi di filiere a fessura molto ridotta in altezza, potendo così impiegare lo stesso impianto anche per la produzione di lastre o fogli molto sottili, in particolare con spessore intorno ai 3 mm.

Vantaggiosamente la testa può essere riscaldata mediante resistenze a candela disposte convergenti verso la filiera e l'elemento a maschio. La testa può essere impiegata anche per la produzione di lastre e fogli bicolori. I mezzi calibratori possono essere del tipo realizzante una depressione sul materiale in movimento, così da ottenere una riduzione della densità del prodotto a valori particolarmente bassi.

Ulteriori particolari e vantaggi dell'invenzione risulteranno meglio dalla descrizione che segue, relativa a forme di esecuzione preferite dell'invenzione stessa, date a titolo puramente esemplificativo ed illustrate nei disegni allegati, in cui:

la fig. 1 è una vista schematica in alzata laterale di un impianto secondo l'invenzione;

la fig. 2 è una vista schematica dall'alto dell'impianto di fig. 1;

la fig. 3 è una sezione trasversale della testa di estrusione dell'impianto secondo la linea III-III di fig. 2;

la fig.4 è una vista frontale parziale della testa dalla parte di uscita del materiale;

la fig. 5 è una vista laterale parzialmente sezionata di una testa di estrusione atta alla produzione di lastre bicolori;

la fig. 6 è una vista in pianta di una parte di un impianto per la produzione di lastre bicolori.

Facendo dapprima riferimento alle figure 1-4, si osserva che un impianto 1 per la realizzazione di lastre e fogli di polivinilcloruro (PVC) secondo l'invenzione presenta, in modo di per sè noto, un dispositivo estrusore 2, collegato attraverso un collo o collare di adduzione 3 ad una testa di estrusione 4, alla cui uscita è disposta una filiera 5 dalla quale esce il materiale estruso in forma di nastro continuo 6. A valle della testa di estrusione 4 sono disposti, sempre in modo di per sè noto, mezzi calibratori 7 del tipo a superfici piane e mezzi di raffreddamento, associati ai mezzi calibratori 7, 8 e 9, come si vedrà più avanti. I mezzi calibratori sono del tipo a piastre 7a, 7b, 8a, 8b, 9a, 9b registrabili per l'esatta calibratura dello spessore del nastro 6, come indicato dalle frecce in fig. 1. Il nastro 6 è trascinato da cilindri non mostrati, con velocità controllata in funzione delle caratteristiche di estrusione e di altre variabili non interessanti comunque la presente invenzione, in modo di per sè noto. Il nastro rigido viene quindi tagliato a formare le lastre o i fogli con mezzi noti.

La testa di estrusione 4 presenta almeno un canale di entrata del materiale, preferibilmente però due canali separati 10, 11 sovrapposti, i quali si allargano lateralmente {si veda l’area tratteggiata nella testa 4 in fig. 2) a formare canali di estrusione 12, 13, confluenti verso l'uscita della testa 4 dove è disposta la filiera 5. Questa presenta una fessura rettangolare 14 all'interno della quale è disposto un elemento a maschio 15, sviluppantesi per l'intera larghezza della filiera 5 e conformato in modo da convogliare alla bocca d'uscita della filiera 5, rispettivamente sopra e sotto l'elemento a maschio 15, il materiale proveniente dai canali di estrusione 12, 13. L'elemento a maschio 15 presenta delle sedi filettate 16 distribuite lungo la sua larghezza dalla parte interna della testa 4, nelle quali sono avvitabili rispettive viti 17 attraversanti la testa e bloccate da rispettivi dadi 18 per il fissaggio in posizione dell'elemento a maschio 15.

Come si può osservare, la testa 4 è formata da più parti, assemblate mediante mezzi non mostrati. Analogamente non sono illustrati tutti i dettagli di fissaggio e centraggio della filiera 5, in quanto di tipo noto.

Secondo una caratteristica dell’invenzione, l’elemento a maschio 15 è un corpo a parete piena, cioè privo di condotti interni per la circolazione di un fluido di riscaldamento, ed è riscaldato indirettamente ovvero tramite mezzi di riscaldamento alloggiati nella testa 4. A tale scopo la testa 4 può presentare una pluralità di sedi 19 per l'alloggiamento di resistenze di riscaldamento a candela 20, le sedi 19 e quindi le resistenze 20 sviluppandosi vantaggiosamente in direzione dell'elemento a maschio 15 almeno in parte fino in prossimità di esso ed essendo distribuite lungo la direzione trasversale della testa 4. L'assenza di condotti interni nell'elemento a maschio 15 consente di realizzarlo anche molto sottile e quindi di avere filiere 5 ad apertura molto bassa in altezza, così da poter produrre anche lastre e fogli molto sottili. Uno stesso impianto secondo l'invenzione è quindi adatto a produrre lastre e fogli in uh ampio campo di spessori, ad esempio tra 3 e 30 mm., adattando l’elemento a maschio 15 e la filiera 5. Come risulta dalla fig. 3, l'elemento a maschio 15 può assumere una conformazione sostanzialmente laminare nel caso di piccoli spessori.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, la testa 4 è riscaldata in modo che all'uscita dalla filiera 5 il materiale estruso non ha completamente assunto tutta la memoria ed è ancora deformabile plasticamente. E' così possibile apportare ancora variazioni di spessore al nastro 6 a valle della filiera 5 in un campo di valori che può essere di alcuni millimetri. Si noti che l'elemento a maschio 15 è relativamente corto nella direzione di estrusione rispetto agli elementi corrispondenti tradizionali. In particolare, come risulta dalla fig.

3, le superfici di guida opposte dell'elemento a maschio 15 possono avere nella direzione di movimento del materiale estruso una dimensione non superiore ad un quarto della dimensione della testa 4 nella stessa direzione. Grazie a questa ridotta dimensione è possibile il riscaldamento adeguato ed uniforme dell'elemento a maschio 15 in modo indiretto senza pregiudizio per la giusta fluidità del materiale plastico. Inoltre è possibile ridurre l'ingombro della testa nella direzione di estrusione.

Le suddette variazioni di spessore del nastro 6 all'uscita della filiera 5, ad esempio variazioni dell'ordine di 4-5 mm, senza dover contemporaneamente cambiare la filiera 5 ed intervenire sulla testa di estrusione 4, sono ottenibili mediante un dispositivo calibratore regolabile 7 disposto irnmediatamente a valle della filiera 5 ed atto a portare selettivamente il materiale estruso allo spessore voluto. Tale dispositivo è composto da piastre di calibratura 7a, 7b ognuna avente internamente almeno una serpentina di raffreddamento 21 sviluppantesi sostanzialmente per l'intera estensione delle piastre 7a, 7b per la circolazione ad esempio di acqua di raffreddamento. Le stesse piastre 7a, 7b sono inoltre dotate ognuna di due serpentine di riscaldamento 22, 23 interessanti le zone laterali opposte delle piastre situate in corrispondenza dei bordi esterni del nastro estruso 6, nelle quale serpentine 22, 23 è fatto circolare ad esempio olio caldo. In questo modo le piastre 7a, 7b vengono tenute ad una temperatura controllata ed il dispositivo calibratore regolabile 7 può effettuare anche una sensibile riduzione dello spessore del materiale estruso, naturalmente comandando adeguatamente anche il dispositivo di trazione del nastro 6 a valle, tale riduzione essendo consentita dalla deformabilità plastica del materiale uscente dalla testa 4, il quale non ha ancora assunto tutta la memoria come detto più sopra.

Vantaggiosamente le piastre dei dispositivi 7, 8 e 9 o almeno le piastre del dispositivo 7 possono avere superfici di calibratura forellate 24, come schematizzato in fig. 2 per la piastra 8a, e possono essere collegate ad una sorgente di depressione non mostrata, in modo da creare una depressione sul materiale in movimento, riducendone sensibilmente la densità, se desiderato. Le piastre 8a, 8b e 9a, 9b sono dotate preferibilmente solo della serpentina di raffreddamento.

Nella realizzazione delle figure 1-4, alla testa di estrusione 4 è associato amovibilmente, mediante viti 25, un collare di adduzione 3 avente un condotto di alimentazione 26 collegabile da una parte all'uscita dell'estrusore 2 e diramantesi dall'altra parte in due condotti rispettivamente allineati con i condotti di entrata 10 e 11 della testa 4. Questa disposizione e configurazione è atta alla produzione di lastre o fogli in un unico colore, essendo il materiale alimentato da un unico estrusore 2 . L'impianto può però essere facilmente adattato alla produzione di lastre e fogli bicolori, come si rileva dalle figure 5 e 6.

In questo caso alla testa di estrusione 4 è associato amovibilmente un blocco di adduzione 3a, avente al suo interno due condotti di adduzione 26a, 26b distinti, collegabili ognuno con un rispettivo estrusore 2a, 2b da una parte e con uno rispettivo dei canali di entrata 10a, 11a della testa di estrusione 4 dall'altra parte. Gli estrusori 2a, 2b forniscono polivinilcloruro di colorazione diversa, cosi da ottenere, grazie alla completa e continua separazione dei canali di flusso del materiale fino all'uscita dalla filiera 5, lastre o fogli con una porzione di un colore da una parte ed una porzione di un altro colore dall'altra parte, le due porzioni rimanendo nettamente distinte ma saldamente collegate tra loro.

Gli estrusori 2a, 2b sono di tipo tradizionale e sono preferibilmente disposti a livelli diversi e con assi convergenti nel blocco di adduzione 3a. Nulla vieta naturalmente di disporre i due estrusori parallelamente tra loro uno sopra l'altro o uno accanto all'altro. Si noti che la testa 4 illustrata in fig. 5 presenta canali 10a, 11a paralleli in luogo dei canali 10, 11 divergenti della testa 4 illustrata in fig. 3, ma si capisce che anche quest'ultima testa può essere impiegata per la realizzazione di lastre o fogli a due colori disponendo un appropriato collare di adduzione 3 con due distinti canali interni in luogo dell'unico canale 26. Più in generale, realizzando due canali 10, 11 separati nella testa 4 vera e propria, è sufficiente sostituire il collare di adduzione 3 e disporre due estrusori alimentanti PVC in colore diverso, per ottenere prodotti bicolori mantenendo la stessa testa di estrusione, ciò che comporta un notevole vantaggio economico.

La semplicità costruttiva della testa 4 consente di ridurre notevolmente i costi della stessa. La testa 4 risulta inoltre sensibilmente più corta delle teste note. Potendo modificare in un certo campo gli spessori del materiale a valle della filiera con il dispositivo calibratore regolabile 7 non è necessario eseguire le tradizionali operazioni di adattamento della testa e della filiera ogni volta che si debba passare alla produzione di prodotti di spessore diverso. Il vantaggio in termini economici è notevole dato che i tempi di adattamento delle teste tradizionali sono dell’ordine di 6-8 ore come detto inizialmente .

Vantaggiosamente la disposizione di calibratori con dispositivo a depressione consente di ottenere, a parità di altre caratteristiche, prodotti con densità medie minori; in particolare è stato possibile realizzare lastre o fogli in PVC con densità di 0,5 g/cm<3>. L'impianto secondo l'invenzione è inoltre in grado di produrre lastre e fogli fino a 1600 mm di larghezza.

L'invenzione descritta è naturalmente suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo, oltre a quelle già descritte. Così ad esempio il riscaldamento della testa potrebbe essere effettuato con resistenze diverse da quelle illustrate e descritte oppure disposte diversamente. La testa di estrusione potrebbe avere un unico canale di entrata diramantesi poi in due canali all'interno della testa, nel caso che l'impianto sia destinato solo alla produzione di lastre monocolori.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1) Impianto per la realizzazione di lastre e fogli di polivinilcloruro, comprendente una testa di estrusione con almeno un canale di entrata del materiale diramantesi in due canali sovrapposti, i quali si allargano lateralmente a formare canali di estrusione, e con una filiera a fessura rettangolare all'interno della quale è disposto un elemento a maschio sviluppantesi per l'intera larghezza della filiera e conformato in modo da convogliare alla bocca d'uscita della filiera, rispettivamente sopra e sotto detto elemento a maschio, il materiale proveniente da detti canali di estrusione, e comprendente inoltre mezzi calibratori a superfici pieine e mezzi di raffreddamento a valle di detta testa di estrusione, caratterizzato dal fatto che detto elemento a maschio è un corpo a parete piena riscaldato indirettamente e che detta testa è riscaldata in modo che all'uscita dalla filiera il materiale estruso è ancora deformabile plasticamente, detti mezzi calibratori comprendendo almeno un dispositivo calibratore regolabile, disposto immediatamente a valle della filiera ed atto a portare selettivamente il materiale estruso allo spessore voluto.
2. 2) Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento a maschio è un elemento sostanzialmente laminare.
3. 3) Impianto secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto elemento a maschio presenta superfici di guida aventi nella direzione di movimento del materiale una dimensione non superiore ad un quarto della dimensione della testa nella stessa direzione.
4. 4) Impianto secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la testa presenta sedi per resistenze di riscaldamento a candela, dette sedi sviluppandosi in direzione di detto elemento a maschio almeno in parte fino in prossimità di esso ed essendo distribuite lungo la dimensione trasversale di detta testa.
5. 5) Impianto secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta testa presenta due canali di entrata separati del materiale plastico, a detta testa essendo associato amovibilmente un collare di adduzione avente un condotto di alimentazione collegabile con un estrusore e diramantesi in due condotti rispettivamente collegabili con detti canali di entrata 6) Impianto secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che detta testa presenta due canali di entrata separati del materiale plastico, a detta testa essendo associato amovibilmente un blocco di adduzione del materiale avente due condotti di adduzione distinti, collegabili ognuno con un rispettivo estrusore e con uno rispettivo di detti canali di entrata. 7) Impianto secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti condotti distinti sono collegabili con estrusori di materiali di colore diverso per la realizzazione di lastre e fogli bicolori all'uscita di detta testa. 8) Impianto secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo calibratore regolabile presenta piastre di calibratura dotate ognuna di almeno una serpentina di raffreddamento sviluppantesi sostanzialmente per l'intera estensione di dette piastre. 9) Impianto secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che dette piastre di detto dispositivo calibratore regolabile presentano inoltre ognuna due serpentine di riscaldamento interessanti le zone laterali opposte di dette piastre situate in corrispondenza dei bordi esterni del materiale estruso. 10) Impianto secondo una o più delle rivendicazioni 1, 8, 9, caratterizzato dal fatto che detti mezzi calibratori o almeno detto dispositivo calibratore regolabile presentano piastre di calibratura aventi superfici di calibratura forellate e collegate ad almeno una sorgente di depressione. 11) Impianto secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti estrusori sono disposti a livelli diversi e con assi convergenti in detto collare di adduzione. 12) Impianto per la realizzazione di lastre e fogli di polivinilcloruro, sostanzialmente come descritto con riferimento ai disegni allegati.