ITMI20000406A1 - Testa di estrusione per manufatti in materia a forma tubolare - Google Patents

Description

Titolo: “ Testa di estrusione per manufatti in materia plastica a forma tubolare"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne una testa di estrusione per manufatti in materia plastica a forma tubolare.

La realizzazione di tubi mediante polimeri di vario genere viene generalmente effettuata mediante estrusione a caldo del materiale plastico prescelto. In tali procedimenti svolge un fattore critico la testa dell'estrusore, poiché quest’ultima determina la geometria dei flussi caldi del materiale sottoposto ad estrusione con importanti caratteristiche qualitative finali sul manufatto ottenuto.

Sono note per la produzione di tubi e film in materia plastica teste di estrusione di vario tipo composte generalmente da una parte associata alla flangia dell’estrusore, una parte centrale, ed infine una parte terminale connessa ad una filiera, che adatta il polimero fuso alle dimensioni del manufatto che si intende produrre.

Più precisamente nel caso delle poliolefine vengono adottate teste che prevedono una distribuzione a spirale dei polimero fuso, mentre le teste di estrusione idonee al PVC adottano generalmente un disegno a raggiera dove il corpo centrale presenta numerose alette che servono a collegare la parte esterna con quella interna: in tal caso il polimero passando all'interno delle alette deve dividere il flusso che deve poi ricomporsi dopo aver superato le alette stesse.

Tali teste di estrusione pur risolvendo il problema tecnico esposto, presentano alcuni svantaggi.

Le teste presentanti distribuzione a spirale presentano difficoltà costruttive per la complessità della lavorazione meccanica e difficoltà di realizzazione di trattamenti superficiali quali ad esempio la cromatura.

Inoltre in tali teste il polimero subisce un moto rotatorio che si trasmette al tubo prodotto, ed infine esse sono purtroppo specifiche per la classe di polimero lavorato e necessitano di filiere lunghe per l'omogeneizzazione del materiale.

Nel caso delle teste con disegno a raggiera si ha l'inconveniente di non poter ottimizzare una testa per tutti i diametri e gli spessori producibili, per cui spesso non si riesce ad eliminare l'effetto memoria del flusso del polimero, per cui sul prodotto finito si vedono le strisce relative ad esso.

Inoltre si ottiene un degrado qualitativo del materiale impiegato che presenta a fine lavorazione caratteristiche chimico fisiche inferiori a quanto ci si potrebbe ragionevolmente aspettare.

Scopo della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti appartenenti allo stato anteriore della tecnica.

L’invenzione ha quindi come oggetto una testa di estrusione per manufatti in materia plastica a forma tubolare semplice nella costruzione, ed efficace nel funzionamento, poiché realizzando una perfetta distribuzione del flusso del materiale, determina un'ottima qualità meccanica del prodotto ottenuto.

Brevemente, secondo l'invenzione, è stata realizzata una testa di estrusione per manufatti in materia plastica a forma tubolare comprendente un corpo presentante almeno una prima parte operativamente associata ad una flangia di un estrusore, una parte centrale ed una parte terminale operativamente connessa ad una filiera, in cui detta prima parte presenta una pluralità di condotti per il passaggio dall'interno di detta testa verso l’esterno del materiale da estrudere allo stato fluido, detti condotti sfociando all’esterno mediante fori associati ad un corrispondente numero di canali distributori previsti nella parte centrale di detto corpo e contigui ad una superficie cilindrica di detta parte centrale, dove la geometria interna di detti canali distributori è tale che la distribuzione di pressione del fluido lungo le linee di separazione tra detti canali e detta superficie cilindrica genera una pluralità di filetti fluidi ciascuno con uguale portata, detti filetti fluidi generando in tal modo sulla parte terminale di detta testa un manufatto tubolare omogeneo.

La testa di estrusore per manufatti in materia plastica a forma tubolare secondo l’invenzione, è caratterizzata dal fatto di presentare le caratteristiche descritte nella rivendicazione 1.

Si ottiene vantaggiosamente un’ottima distribuzione del fuso con conseguente alto valore qualitativo del manufatto per il fatto che ciascuno di detti canali distributori è formato da due bracci, i quali formano un arco su detta superficie cilindrica di detta parte centrale, dove la larghezza e la profondità di detti bracci sono massime in prossimità di ciascun foro, mentre decrescono allontanandosi da questi fino ad annullarsi al loro apice.

La testa in oggetto è vantaggiosamente applicabile alla realizzazione di manufatti multistrato per il fatto che detta testa presentando una pluralità in sequenza delle proprie parti componenti permette la realizzazione di tubi multistrato presentanti un numero di strati pari al valore di detta pluralità.

Un ulteriore vantaggio della testa di estrusione secondo l’invenzione è la propria applicabilità alla realizzazione di fibre sintetiche multifilamento ed a fibra corta per il fatto che dette pluralità delle parti componenti di detta testa possono essere dimensionate per ottenere strati di dimensione costante.

La testa di estrusione in oggetto presenta un’elevata versatilità per il fatto che le materie plastiche impiegabili sono almeno quelle comprese tra poliolefie, PVC, policarbonato, metacrilato, EVOH, polistirolo, nylon, PET.

Ulteriori caratteristiche, vantaggi e dettagli della testa di estrusione per manufatti in materia plastica a forma tubolare secondo l'invenzione, risulteranno meglio evidenziati attraverso un esame della descrizione seguente, con riferimento ai disegni allegati nei quali è mostrata a titolo indicativo, ma non limitativo una forma di realizzazione preferita.

La figura 1 è una vista prospettica parzialmente in sezione che illustra la testa di estrusione per manufatti in materia plastica a forma tubolare secondo l’invenzione.

La figura 2 è una vista laterale della testa di estrusione illustrata in figura 1. La figura 3 è una vista in sezione orizzontale della testa di estrusione in oggetto.

La figura 4 è una vista schematica su un piano dello sviluppo dei canali distributori presenti sulla testa di estrusione in oggetto.

La figura 5 è una vista laterale parzialmente in sezione della testa di estrusione illustrata in figura 1 quando assemblata sull’estrusore.

Con riferimento alle figure precedentemente illustrate, la testa di estrusione 1 per manufatti a forma tubolare, comprende un corpo sostanzialmente cilindrico che preferibilmente prevede una prima parte 2 che è connessa ad una flangia di un estrusore, una parte centrale 3 adiacente alla detta prima parte 2 ed una parte terminale 4 che connette detta testa 1 ad una filiera 10.

La prima parte 2 prevede un condotto centrale interno 5 che permette il passaggio del polimero fuso dal corpo dell’estrusore alla testa. Tale condotto 5 si divide successivamente in una pluralità di condotti 6, ad esempio tre come illustrato in figura 1 , che conducono il polimero allo stato fluido dall'interno della testa 1 verso l’esterno.

Deti condoti 6 sfociano quindi all’esterno all'inizio di detta parte centrale 3 della testa 1 , mediante corrispondenti fori 7. Questi ultimi a loro volta sono in comunicazione con un corrispondente numero di condotti distributori 8 confinanti con una superficie cilindrica della medesima parte 3 mediante le proprie linee curvilinee perimetrali 9, ciascuno dei quali è formato da due bracci 12, i quali formano un arco su deta superficie cilindrica della parte 3. Più precisamente la larghezza e la profondità di detti bracci 12 sono massime in prossimità di ciascun foro 7, mentre decrescono allontanandosi da questi fino ad annullarsi al loro apice; la legge matematica che ne regola l'andamento è stata calcolata imponendo particolari condizioni fisiche meglio illustrate nel seguito .

Il numero dei condotti distributori 8 e di conseguenza dei condotti 6 crescerà con il diametro della testa 1 , permettendo così di ridurre la lunghezza della medesima.

Facoltativamente possono essere presenti dispositivi di termoregolazione singola dei condoti 6 allo scopo di compensare la portata su di essi.

La profondità, la larghezza e la curvatura dei bracci 12, quindi essenzialmente la loro geometria, viene determinata come accennato mediante calcoli che impongono che la distribuzione della pressione del fluido lungo le linee curvilinee 9 di separazione tra detti condotti distributori 8 e detta superficie cilindrica generi una pluralità di filetti fluidi, ciascuno con uguale portata. I calcoli sono correlati al diametro ed allo spessore della testa in oggetto, si avranno quindi geometrie differenti per ogni testa all’interno di una famiglia di teste.

Tale distribuzione di pressione, in ultima analisi, genera quindi sulla parte terminale 4 a valle della parte centrale 3 un tubo avente spessore sostanzialmente costante in ogni suo punto. .

La parte terminale 4 come già osservato viene associata ad una filiera 10, la quale può vantaggiosamente essere di dimensioni ridotte a causa del'ottima geometria del tubo ottenuto su detta parte terminale 4.

Inoltre anche detta parte 4 può essere di lunghezza nettamente inferiore rispetto alle parti terminali corrispondenti delle teste note nella tecnica, poiché per quanto illustrato, essa non ha più la funzione di omogeneizzazione del fuso.

Si osservi poi che la testa 1 in oggetto si presta bene alla realizzazione con qualsiasi materiale ed all'esecuzione di trattamenti superficiali su di essa quali ad esempio la cromatura.

Durante l’estrusione volta all'ottenimento di manufatti tubolari, il materiale plastico allo stato fuso transita attraverso i condotti 5,6 e sfocia mediante i fori 7 sui condotti distributori 8. A questo punto la caduta di pressione generata dalla geometria dei condotti distributori 8 genera sulle linee perimetrali 9 di detti condotti 8 una pluralità di filetti fluidi di uguale portata che danno origine sulla parte terminale 4 ad un manufatto tubolare perfettamente omogeneo.

La soluzione innovativa precedentemente illustrata può essere impiegata con ottimi risultati su differenti materie plastiche come poliolefine, PVC, policarbonato, metacrilato, EVOH, polistirolo, nylon, PET, essa è infatti indipendente nei risultati dal tipo di polimero impiegato.

La testa 1 secondo l’invenzione può anche essere vantaggiosamente impiegata nella produzione di tubi multistrato: soluzione sempre più richiesta dal mercato per ragioni ecologiche relative alla diminuzione dell'impiego di materiali non rinnovabili ed all' utilizzo di materiale riciclato. In tal caso le parti componenti 2,3,4 del corpo della testa vengono ripetute una volta per ogni strato che si vuole realizzare.

Più precisamente, la prima parte 2 per la sua stessa concezione a canali singoli, facilita la risoluzione del problema principale delle teste multistrato, ovvero l'intersezione dei flussi dei differenti polimeri.

La parte centrale 3 viene ripetuta più volte su corpi cilindrici che saranno montati coassialmente uno aH'interno dell’altro, sulla parte interna dei quali si realizzeranno i canali di distribuzione calcolati in funzione dello spessore finale voluto.

La parte terminale 4 permetterà infine la sovrapposizione dei vari strati e il dimensionamento finale del manufatto in accordo a diametri e spessori desiderati. infine un impiego alternativo della testa per tubi multistrato consiste nell’applicazione al settore di produzione delle fibre sintetiche multifilamento e a fibra corta: in tal caso si impiega una testa multistrato tale che i singoli strati risultino di spessore costante.

Questo tipo di testa abbinata ad una particolare filiera di tipo noto permette un deciso miglioramento nella dispersione della denaratura delle singole bave, una migliore distribuzione di temperature sulla testa stessa, ed un aumento delle capacità di raffreddamento con conseguente aumento della produttività.

Naturalmente all'esempio di realizzazione precedentemente descritto a titolo illustrativo e non limitativo, potranno essere apportate numerose modifiche, adattamenti, integrazioni, varianti e sostituzioni senza peraltro uscire dall'ambito della presente invenzione così come determinato dalle seguenti rivendicazioni allegate.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Testa di estrusione per manufatti in materia plastica a forma tubolare comprendente un corpo presentante almeno una prima parte (2) operativamente associata ad una flangia di un estrusore, una parte centrale (3) ed una parte terminale (4) operativamente connessa ad una filiera (10), caratterizzata dal fatto che detta prima parte (2) presenta una pluralità di condotti (6) per il passaggio dall’interno di detta testa (1) verso l'esterno del materiale da estrudere allo stato fluido, detti condotti (6) sfociando all'esterno mediante fori (7) associati ad un corrispondente numero di canali distributori (8) previsti nella parte centrale (3) di detto corpo e contigui ad una superficie cilindrica di detta parte centrale (3), dove la geometria interna di detti canali distributori (8) è tale che la distribuzione di pressione del fluido lungo le linee (9) di separazione tra detti canali e detta superficie cilindrica genera una pluralità di filetti fluidi ciascuno con uguale portata, detti filetti fluidi generando in tal modo sulla parte terminale (4) di detta testa (1) un manufatto tubolare omogeneo.
2. 2. Testa di estrusione per manufatti in materia plastica a forma tubolare secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che ciascuno di detti canali distributori (8) è formato da due bracci (12), i quali formano un arco su detta superfìcie cilindrica di detta parte centrale (3).
3. 3. Testa di estrusione per manufatti in materia plastica a forma tubolare secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che la larghezza e la profondità di detti bracci (12) sono massime in prossimità di ciascun foro (7), mentre decrescono allontanandosi da questi fino ad annullarsi al loro apice.
4. 4. Testa di estrusione per manufatti in materia plastica a forma tubolare secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta testa (1) presentando una pluralità in sequenza delle proprie parti componenti (2,3,4) permette la realizzazione di tubi multistrato presentanti un numero di strati pari al valore di detta pluralità.
5. 5. Testa di estrusione per manufatti in materia plastica a forma tubolare secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che le parti componenti (2,3,4) di detta testa (1) sono dimensionate per ottenere strati di dimensione costante per permettere la produzione di fibre sintetiche multifilamento e a fibra corta.
6. 6. Testa di estrusione per manufatti in materia plastica a forma tubolare secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che dette materie plastiche comprendono almeno poliolefine, PVC, policarbonato, metacrilato, EVOH, polistirolo, nylon, PET.