ITTO20130195A1 - Metodo ed apparato per l'applicazione discontinua a passo di quantita' controllate di materiale assorbente in granuli - Google Patents

Description

“Metodo ed apparato per l’applicazione discontinua a passo di quantità controllate di materiale assorbente in granuli†.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo tecnico

La presente descrizione ha per oggetto un apparato e il relativo metodo idonei all†̃applicazione discontinua a passo di quantità controllate di materiale, ad esempio materiale assorbente in granuli su di un substrato in movimento atto a essere vantaggiosamente utilizzato, ad esempio, come struttura assorbente nei prodotti igienici sanitari monouso quali ad esempio i pannolini indossabili a guisa di mutandina, in tutte le loro possibili configurazioni ed impieghi, ossia, sia in configurazione aperta che in configurazione chiusa, meglio conosciuta come “training pant†o “pull on†, sia per l’impiego sui bambini che per l’utilizzo sugli adulti.

Sfondo tecnologico

Nel settore degli articoli igienici sanitari monouso alla fine degli anni ’80 dello scorso secolo, nella formazione della loro struttura assorbente, che normalmente era composta da sole fibre di cellulosa, venne introdotto del materiale assorbente in granuli.

Il materiale assorbente in granuli che normalmente à ̈ utilizzato in questa tipologia di prodotti igienici monouso à ̈ composto di polimeri super assorbenti capaci di assorbire e trattenere grandi quantità di liquidi.

I polimeri super assorbenti o Super Absorbent Polymers (o più semplicemente SAP) possono, a loro volta, avere i granuli di dimensioni e forme diverse tra di loro, in funzione dei vari processi di produzione.

La realizzazione di una struttura assorbente può essere attuata in diversi modi. Uno dei metodi più comuni si realizza deponendo e/o miscelando i granuli di polimeri assorbenti su di un nastro composto di fibre sintetiche e/o naturali che possono essere assorbenti, quali ad esempio le fibre di cellulosa.

Il desiderio di tutti i produttori di articoli igienici sanitari monouso à ̈ quello di poter concentrare il materiale assorbente nelle aree in cui esso à ̈ maggiormente utilizzato, ossia realizzare delle applicazioni discontinue dei granuli di polimero assorbente, mantenendone sempre il controllo del peso e dei parametri geometrici dell’applicazione, quali lunghezza e larghezza della dose applicata e passo di applicazione tra le varie dosi; così da ottenere un prodotto di maggiore qualità, che attui, nel contempo, un risparmio in termini economici e realizzi dei prodotti con un minor impatto ambientale in quanto realizzati con una minore quantità di materiali.

Sono noti nella tecnica dei sistemi che insegnano ad applicare quantità di materiale polimerico assorbente in granuli in modo discontinuo atti a realizzare delle strutture assorbenti per articoli igienico sanitari monouso. Secondo delle forme di attuazione note, ben descritte, ad esempio, nel documento brevettuale EP 1 621 165 A1, tali sistemi sono costituiti da un cilindro dosatore rotante munito sulla sua superficie esterna di una pluralità di asole e/o recessi posti in corrispondenza dell’area di deposizione ed hanno delle dimensioni tali da garantire la deposizione della corretta quantità di materiale assorbente in granuli o SAP. Il cilindro dosatore rotante à ̈ normalmente posto sul fondo di un serbatoio da cui preleva il materiale in granuli. In seguito, ruotando, il cilindro porta le asole e/o i recessi colmi di SAP in una seconda zona in cui lo rilascia, detta zona di scarico. La zona di scarico à ̈ normalmente diametralmente opposta alla zona di carico e il materiale espulso dal cilindro dosatore può essere deposto su di un nastro in movimento.

Gli inventori hanno osservato che apparati come quello appena descritto presentano innumerevoli limitazioni e/o problematiche quali, ad esempio, il controllo della quantità del materiale assorbente in granuli applicato su ciascun prodotto, che può essere fatto solo in maniera indiretta.

Infatti, il peso di materiale introdotto nel processo di produzione della struttura assorbente si può determinare solo con l’ausilio della densità apparente del materiale in granuli, in altre parole la quantità di SAP che si desidera versare sui prodotti assorbenti à ̈ definita unicamente dal volume delle asole e/o dei recessi presenti sulla superficie esterna del rullo dosatore che sono destinati a essere riempiti dal suddetto materiale polimerico assorbente in granuli.

Si rammenta che la densità o massa volumica di un corpo à ̈ definita come il rapporto tra la massa di un corpo ed il suo volume.

La definizione di densità appena fornita si riferisce a una quantità di materia solida ed omogenea, ossia senza vuoti interni. Detto valore à ̈ anche indicato con il nome di densità reale o assoluta, giacché prende in considerazione solo il volume della frazione solida.

Per i materiali solidi con cavità chiuse, con cavità aperte o a struttura spugnosa, oppure per la materia granulare contenuta nei recipienti, come ad esempio sabbia, granaglie o come nel nostro caso materiale assorbente in granuli, si à ̈ introdotto il concetto di densità apparente di un corpo, che viene calcolata in maniera formalmente analoga alla densità assoluta, ma prende in considerazione il volume totale occupato dal solido, quindi il suo ingombro esterno, compresi gli spazi vuoti presenti al suo interno.

Questa tipologia di controllo ha dei limiti molto importanti legati, per l’appunto, alla variabilità della densità apparente. Infatti, la densità apparente cambia al variare del battente del materiale in granuli presente nel serbatoio di carico, al variare delle condizioni ambientali (temperatura, umidità) e non ultimo al variare delle dimensioni dei granuli stessi, che ovviamente possono variare tra un fornitore e l’altro, ma anche al variare dei lotti di produzione provenienti da uno stesso fornitore.

Inoltre le asole e/o i recessi all’aumentare della velocità delle macchine di produzione hanno difficoltà a riempirsi e a svuotarsi del proprio contenuto. Per ovviare a questa difficoltà si sono implementati cilindri dosatori con mezzi di presa e di rilascio del materiale assorbente in granuli. Per fare questo, il fondo delle asole e/o dei recessi del cilindro dosatore sono stati resi permeabili all’aria, e collegati ad una sorgente di pressione sub atmosferica durante la fase di carico, e successivamente, ad una sorgente pneumatica ad alta pressione durante la fase di espulsione o scarico.

Questo sistema pur risolvendo il problema del riempimento e dello svuotamento del rullo dosatore sulle linee ad alta velocità, genera a sua volta nuovi problemi quali, ad esempio, l’aumento della complessità e conseguentemente del costo del rullo dosatore e l’aumento del costo delle operazioni di manutenzione a causa della necessità di mantenere sempre pulita la zona permeabile all’aria delle asole e dei recessi.

Oltre a quanto già detto, non va dimenticato il problema legato al cambio della taglia di produzione e quindi delle specifiche della struttura assorbente. Infatti, à ̈ evidente che ciascun formato di struttura assorbente à ̈ caratterizzato, oltre che dalle dimensioni, anche dalla quantità e distribuzione del materiale assorbente in granuli. Pertanto ciascuno di suddetti formati di struttura assorbente ha bisogno di un suo specifico rullo dosatore, che, ovviamente, deve essere sostituito nel momento che si decide di cambiare la taglia da produrre.

Scopo e sintesi

Lo scopo della presente invenzione à ̈ di somministrare gli insegnamenti per realizzare un dispositivo capace di attuare delle applicazioni di quantità discrete di materiale in granuli, ad esempio di polimero assorbente, controllate in forma e peso, su di un mezzo ricevente in movimento, ad esempio un telo continuo, atto a essere ad esempio, vantaggiosamente utilizzato come struttura assorbente nei prodotti igienici sanitari monouso.

Secondo l'invenzione tale scopo à ̈ raggiunto grazie ad un dispositivo di applicazione avente le caratteristiche richiamate in modo specifico nelle rivendicazioni che seguono.

L’invenzione riguarda anche un corrispondente procedimento produttivo.

Le rivendicazioni formano parte integrante dell'insegnamento tecnico qui somministrato in relazione all’invenzione.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione sarà ora descritta, a puro titolo di esempio, non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui:

- le figure 1 e 6 sono, rispettivamente, la vista schematica di due tipologie di procedimenti produttivi per la costruzione di strutture assorbenti, che utilizzano l’apparecchiatura oggetto della presente invenzione di figura 2,

- la figura 2 à ̈ una vista prospettica schematica in semivista e semisezione secondo l’asse II-II di figura 1 dell’apparato oggetto della presente invenzione, secondo una forma di attuazione preferita,

- le figure da 3 a 5 sono delle viste schematiche in sezione dell’apparato di figura 2, nelle varie fasi di lavoro,

- la figura 7 Ã ̈ una vista prospettica schematica della struttura assorbente realizzata con il procedimento produttivo di figura 1,

- la figura 8 Ã ̈ una vista prospettica schematica della struttura assorbente realizzata con il procedimento produttivo di figura 6,

- la figura 9 à ̈ una vista schematica del movimento che realizza il componente mobile dell’apparato di figura 2, - la figura 10 à ̈ un diagramma della legge del moto del componente di figura 9.

Descrizione particolareggiata di forme di attuazione Nella seguente descrizione sono illustrati vari dettagli specifici finalizzati per un’approfondita comprensione delle forme di attuazione. Le forme di attuazione possono essere realizzate senza uno o più dei dettagli specifici, o con altri metodi, elementi, materiali, ecc.

In altri casi, strutture, materiali o operazioni note non sono illustrate o descritte in dettaglio per evitare di rendere oscuri vari aspetti delle forme di attuazione.

Il riferimento a “una forma di attuazione†nell’ambito di questa descrizione sta a indicare che una particolare configurazione, struttura o caratteristica descritta in relazione alla forma di attuazione à ̈ compresa in almeno una forma di attuazione. Pertanto, frasi come “in una forma di attuazione†, eventualmente presenti in diversi luoghi di questa descrizione, non sono necessariamente riferite alla stessa forma di attuazione.

Inoltre, particolari conformazioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in un modo adeguato in una o più forme di attuazione.

I riferimenti qui utilizzati sono soltanto per comodità e non definiscono dunque l’ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione.

Con riferimento alle figure 1 e 6, con 10 e 10’ sono indicati due procedimenti produttivi per la costruzione di strutture assorbenti o parti di esse, che impiegano un dispositivo 20, secondo la forma di attuazione preferita illustrata in figura 2, che li rende capaci di effettuare delle applicazioni discontinue a passo costante P di quantità discrete e controllate in peso e dimensioni 250 di materiale in granuli di polimero assorbente 310 su di un nastro continuo 50, 60 che si muove nella direzione di avanzamento X sostenuto con opportuni mezzi di supporto che possono essere o un rullo o un nastro trasportatore 40, 600.

Suddetto telo 50, 60, una volta addizionato con il materiale assorbente in granuli 310 può essere vantaggiosamente utilizzato, da solo, o in combinazione con altri materiali, come struttura assorbente nei prodotti igienici sanitari monouso. Suddetto nastro o telo 50 o 60 può essere costituito da fibre sintetiche e/o naturali che possono essere assorbenti, quali ad esempio delle fibre di cellulosa come mostrato nel procedimento produttivo di figura 1 o, in alternativa, possono utilizzare un telo di fibre non assorbenti quale ad esempio un nastro di tessuto non tessuto o Non-Woven, come illustrato nel procedimento produttivo di figura 6.

I procedimenti produttivi 10 o 10’ schematizzati rispettivamente in figura 1 e in figura 6, possono essere composti da un dosatore 30, predisposto a fornire un flusso 320 continuo e costantemente controllato in peso di materiale assorbente in granuli 310 ad un dispositivo 20, realizzato secondo la forma di attuazione preferita illustrata nelle figure da 2 a 5.

Un tipo di materiale assorbente in granuli 310 frequentemente utilizzato nella costruzione di strutture assorbenti per prodotti igienici monouso, che può essere vantaggiosamente gestito dal dispositivo 20, secondo la forma di attuazione illustrata in figura 2, può essere il polimero super assorbente a media permeabilità Z3403 prodotto e commercializzato dalla Evonik Industies AG, Rellinghauser Strasse 1—11, 45128 Essen, Germany.

Un dosatore continuo 30 particolarmente adatto per questa tipologia di procedimenti produttivi può essere il sistema di dosaggio a sottrazione di peso modello AI-405-105R-1 prodotto e commercializzato dalla Acrison. Inc., 20 Empire Blvd., Moonachie, NJ 07074 U.S.A.

Questa tipologia di dosatori 30 à ̈ in grado di fornire un flusso 320 di massa costante del materiale in granuli di polimero assorbente 310, indipendentemente da qualsiasi variabile che può influenzarlo, come ad esempio la variazione di battente nel serbatoio di carico, o la variazione di densità apparente legata ad uno qualsiasi dei fattori che possono condizionarla. Infatti, il dosatore 30 à ̈ normalmente provvisto di un sistema di controllo del peso, che ne verifica costantemente la variazione in funzione della quantità di materiale 310 che cede nell’unità di tempo al processo a valle. Suddetto controllo à ̈ capace di modulare opportunamente il flusso 320 in modo da mantenere la massa di materiale 310, fornita al processo a valle, sempre nei limiti di tolleranza predefiniti.

Il dimensionamento e la selezione del dosatore continuo 30 si effettua moltiplicando il numero di strutture assorbenti che la linea deve produrre nell’unità di tempo per la quantità di materiale assorbente in granuli 310 di ciascuna dose 250 applicata su ciascuna di dette strutture assorbenti.

A titolo di esempio, considerando che i procedimenti e apparati atti alla costruzione delle strutture assorbenti illustrati nelle figure 1 e 6 possono vantaggiosamente costruire 700 strutture assorbenti al minuto, con dosi 250, ad esempio, da 10 grammi di materiale assorbente in granuli 310, ne deriva che il dosatore continuo 30 dovrà essere in grado di fornire un flusso 320 continuo e controllato di 420 Kg/ora del suddetto materiale in granuli 310.

A valle del sistema di dosatura 30 può essere collocata l’unità o dispositivo 20, che trasforma il flusso continuo 320 di polimero in granuli 310 in un flusso intermittente costituito da una pluralità di quantità determinate e discrete (o dosi) 250 di suddetto materiale assorbente in granuli 310 e applica le suddette dosi 250 a passo costante P sul relativo substrato in movimento 50, 60.

Nella forma di attuazione preferita, come illustrato nelle figure da 3 a 5, il flusso 320 di massa costante del materiale in granuli di polimeri assorbenti 310 viene fornito all’apparato o dispositivo 20 attraverso la bocca 215 del collettore di alimentazione 210 e ne fuoriesce in dosi 250, controllate in peso e dimensioni, dalla bocchetta di uscita 500 dopo aver attraversato il corpo principale 200 posto tra suddetto collettore di alimentazione 210 e suddetta bocchetta d’uscita 500. Il materiale assorbente in granuli 310, nell’attraversamento del dispositivo 20, fluisce lungo una direzione Y’-Y’ coincidente con i rispettivi assi di simmetria del collettore di alimentazione 210, della bocchetta d’uscita 500 e del corpo principale 200, come ben illustrato in figura 2. Nella forma di attuazione preferita, il corpo principale 200 dell’apparato o dispositivo 20 presenta una sezione interna, trasversale alla direzione di attraversamento Y’-Y’ di detto materiale 310, di forma quadrilatera con tutti gli angoli retti.

Il corpo principale 200 presenta, inoltre, una parte superiore 270 ed una parte inferiore 271.

Il materiale in granuli 310 entra all’interno del corpo principale 200 del suddetto apparato 20 attraverso il collettore di alimentazione 210, come ben evidenziato in figura 3.

Nella forma di attuazione preferita illustrata in figura 2, all’interno di detto corpo principale 200 à ̈ alloggiato un elemento mobile 240, che può avere la forma di un cuneo avente una prima ed una seconda estremità 260, 290 e due facce laterali 241, 242, simmetriche lungo la direzione di attraversamento Y’-Y’ del flusso di materiale assorbente in granuli 310, convergenti verso la prima estremità a cuspide 260.

La prima estremità a cuspide 260 dell’elemento mobile 240, nella forma di attuazione preferita di figura 2, à ̈ orientata a monte rispetto alla direzione di attraversamento Y’-Y’ del flusso di materiale in granuli 310.

Sempre nella forma di attuazione preferita di figura 2, le due facce laterali 241, 242 dell’elemento mobile 240, formano con la seconda estremità più larga 290, rispettivamente, un primo bordo laterale 291 e un secondo bordo laterale 292; inoltre detto elemento mobile 240 può essere collegato in corrispondenza di detta seconda estremità 290 ad un albero 295 libero di ruotare intorno al proprio asse X’-X’, in modo da consentire all’elemento mobile 240 di effettuare una oscillazione 2q intorno al suddetto asse X’-X’ tra una prima posizione di lavoro rappresentata in figura 3 e una seconda posizione di lavoro illustrata in figura 5.

L’albero 295 à ̈, a sua volta, connesso al corpo principale 200 per mezzo di una coppia di opportuni supporti 235, che possono essere costituiti da cuscinetti di qualsiasi tipologia, nella forma di attuazione preferita di figura 2 essi sono dei cuscinetti rigidi a sfera.

Il suddetto albero 295 Ã ̈, inoltre, connesso con mezzi meccanici di collegamento 265 a opportuni mezzi attuatori 245.

Nella forma di attuazione preferita di figura 2, suddetti mezzi meccanici di collegamento 265 possono essere costituiti dai componenti di un giunto omocinetico del tipo ROTEX GS28 98SH prodotto e commercializzato dalla KTR KUPPLUNSGSTECHNIK Gmbh, Rodder Damm 170, 48432 Germany.

Sempre nella forma di attuazione preferita di figura 2, opportuni mezzi attuatori 245 idonei per questa tipologia di impiego possono essere un servomotore del tipo MSK 071 E – 0300 ed un sistema di controllo HMS 54A BASIV V3 (non illustrato nelle figure), prodotti e commercializzati dalla Bosch Rexroth AG, Electric Drives and Controls, P.O. Box 1357, 97803 Lohr, Germany.

Nella forma di attuazione preferita, come già detto e come ben evidenziato nelle figure da 3 a 5, i mezzi attuatori 245 sono in grado di muovere l’elemento mobile 240 tra una prima ed una seconda posizione di lavoro, facendolo oscillare di un angolo 2q che può essere compreso tra 10° e 30°, con un valore preferito di 20°(q = 10°), come rappresentato schematicamente in figura 9.

Il tecnico esperto apprezzerà che la superficie interna 275 dell’estremità superiore 270 del corpo principale 200 nella forma di attuazione preferita à ̈ opportunamente sagomata per consentire alla prima estremità 260 dell’elemento mobile di spostarsi tra le due posizioni di lavoro, rimanendo sempre aderente alla suddetta superficie interna 275.

Quando detto elemento mobile 240 si trova nella prima posizione di lavoro, che nella forma di attuazione preferita à ̈ illustrata in figura 3, esso forma con la prima superficie laterale interna 220 e con le pareti trasversali interne 221 e 222 del corpo principale 200 dell’apparato 20 una prima camera di accumulo 230 che à ̈ delimitata trasversalmente dalle due suddette pareti trasversali 221 e 222 (figura 2) e lateralmente dalla prima superficie laterale interna 220 e dalla prima faccia laterale 241 dell’elemento mobile 240, in quanto la prima faccia laterale 241 di detto elemento mobile 240 si estende tra le due pareti trasversali interne 221 e 222 del corpo principale 200, e congiunge, con la sua prima estremità a cuspide 260 e con il suo primo bordo laterale 291 della seconda estremità 290, la superficie interna 274 della estremità superiore 270 del corpo principale 200 alla parte inferiore della prima superficie laterale interna 220 del corpo principale 200.

Quando l’elemento mobile 240 si trova nella prima posizione di lavoro, oltre a formare la prima camera di accumulo 230, esso forma con la sua seconda faccia laterale 242 in cooperazione con le due pareti trasversali interne 221, 222 e con la seconda superficie laterale interna 223 del corpo principale 200 un primo condotto di espulsione 233, come ben illustrato sempre in figura 3.

L’apparato 20 rimane in questa configurazione per il tempo necessario a raccogliere all’interno della prima camera di accumulo 230 la quantità di materiale in granuli di polimero assorbente 310 necessaria per la formazione della singola dose 250.

Terminata l’operazione di caricamento del materiale di polimero assorbente in granuli 310 nella prima camera di accumulo 230, l’elemento mobile 240, grazie al servomotore 245, viene mosso, con un opportuno profilo di velocità, verso la seconda posizione di lavoro, rappresentata nella figura 5, in cui l’elemento mobile 240 viene a formare la seconda camera di accumulo 251 e il secondo condotto di espulsione 253. In questa seconda posizione di lavoro l’elemento mobile 240 forma con la seconda superficie laterale interna 223 e le pareti trasversali interne 221 e 222 del corpo principale 200 dell’apparato 20 una seconda camera di accumulo 251 che à ̈ delimitata trasversalmente dalle due suddette pareti trasversali 221 e 222 e lateralmente dalla seconda superficie laterale interna 223 e dalla seconda faccia laterale 242 dell’elemento mobile 240, in quanto suddetta seconda faccia laterale 242 di detto elemento mobile 240 si estende tra le due pareti trasversali interne 221 e 222 del corpo principale 200, e congiunge, con la sua prima estremità a cuspide 260 e con il suo secondo bordo laterale 292 della seconda estremità 290, la superficie interna 274 della estremità superiore 270 del corpo principale 200 alla parte inferiore della seconda superficie laterale interna 223 del corpo principale 200.

Contemporaneamente, l’elemento mobile 240 spostandosi dalla prima verso la seconda posizione di lavoro, forma con la sua prima faccia laterale 241 in congiunzione con le due pareti trasversali interne 221 e 222 e con la prima superficie interna 220 del corpo principale 200 un secondo condotto di espulsione 253, dal quale fluisce il materiale assorbente in granuli 310 della dose 250 raccolto in precedenza nella prima camera di accumulo 230.

Nella forma di attuazione preferita 20, illustrata in figura 2, la prima e la seconda camera di accumulo 230, 251 formate dallo spostamento tra le prima e la seconda posizione di lavoro dell’elemento mobile 240 con le superfici interne 220, 221, 222, 223 del corpo principale 200 sono caratterizzate dal fatto di garantire la tenuta del materiale assorbente in granuli 310. Suddetta tenuta può essere efficacemente ottenuta con opportune tolleranze di accoppiamento tra le superfici 241, 242, 243, 244 dell’elemento mobile 240 e le superfici interne 220, 221, 222, 223 del corpo principale 200. Nella forma di attuazione preferita 20 à ̈ possibile avere una distanza tra le due superfici di collegamento 243, 244 tra la prima e la seconda faccia laterale 241, 242 dell’elemento mobile 240 e le rispettive pareti trasversali interne 221, 222 compresa tra 0,05 e 0,2 mm. Analogamente, si potrà avere la stessa distanza tra la prima estremità a cuspide 260 dell’elemento mobile 240 e la superficie interna 274 dell’estremità superiore 270 del corpo principale 200. Sempre nella forma di attuazione preferita 20 di figura 2, invece, il primo ed il secondo bordo laterale 291, 292 della seconda estremità 290 dell’elemento mobile 240 possono entrare a contatto con le rispettive prima e seconda superficie interna 220, 223 del corpo principale 200.

Nella forma di attuazione preferita, l’elemento mobile 240 viene mosso tra le due posizioni di lavoro, ben evidenziate nelle figure 3 e 5, con un profilo di velocità che à ̈ rappresentato nella parte superiore del grafico di figura 6, dal quale si apprezzerà, a titolo di esempio, che a fronte di un tempo di ciclo T = 0,00857 secondi, necessario per la produzione di una struttura assorbente 310 in una linea che lavora a 700 articoli al minuto, il tempo t che impiega l’elemento mobile 240 a muoversi tra le due suddette posizioni di lavoro può essere compreso tra il 15% ed il 40% del tempo di ciclo, con un valore preferito del 25% che nel caso specifico può essere di t = 0,00214 secondi.

La persona esperta apprezzerà che detto profilo di velocità in combinazione con il controllo costante sia della massa del materiale in granuli 310 del flusso 320 effettuata dal dosatore 30, che del tempo di esposizione al suddetto flusso 320 della relativa camera di accumulo 230, 251, consente al dispositivo 20, nella forma di attuazione preferita illustrata in figura 2, di produrre una molteplicità di dosi 250 aventi tutte la stessa quantità in peso di materiale in granuli assorbente 310.

La figura 4 fa ben comprendere come il movimento veloce dell’elemento mobile 240 tra le due posizioni di lavoro riduca al minimo il rischio che vi possa essere una contaminazione di granuli di materiale assorbente 310 in quelle aree del telo 50, 60 che ne devono rimanere prive, infatti la velocità del movimento riduce al minimo la quantità di materiale che dovesse accidentalmente cadere nel condotto di espulsione prima che esso venga chiuso nella rispettiva camera di accumulo, come ben illustrato in figura 5.

Sempre la figura 4 illustra chiaramente che, nella forma di attuazione preferita, l’operazione di scarico del materiale in granuli 310 à ̈ favorita dalla presenza di prese d’aria 280 poste nella parte superiore 270 del corpo principale 200.

Infatti, le suddette prese d’aria 280, che nella forma di attuazione preferita possono essere delle asole o fori, consentono al flusso d’aria 285 di riempire il vuoto che si genera nei rispettivi condotti di espulsione 233, 253 quando il materiale granulare 310 fluisce verso la bocchetta d’uscita 500, che, a sua volta, provvede a convogliarlo sul telo in movimento 50, 60.

La persona esperta apprezzerà il fatto che le suddette aperture 280 favoriscono anche la fase di caricamento del materiale 310, facilitando l’evacuazione dell’aria presente nelle rispettive camere di accumulo 230, 251, come schematizzato nelle figure 3 e 5.

Mentre l’apparato 20 attua le suddette operazioni, il dosatore 30 versa un flusso continuo di massa costante 320 di materiale in granuli di polimero assorbente 310 nella bocca 215 del collettore di alimentazione 210, riempiendo, così, alternativamente, le due camere di accumulo 230, 251, che, successivamente, si svuoteranno quando si trasformeranno nei rispettivi condotti di espulsione 233, 253.

Il ripetersi ciclico delle operazioni appena descritte consentirà di trasformare il flusso continuo di massa costante 320 del materiale assorbente in granuli di polimero 310 in un flusso intermittente costituito da una pluralità di quantità determinate discrete o dosi 250 di materiale assorbente in granuli 310 che possono essere deposte su di un substrato o telo 50, 60 che, nei procedimenti produttivi di figura 1 e 6 che utilizzano il dispositivo 20 secondo la forma di attuazione preferita di figura 2, a titolo di esempio, può muoversi lungo la direzione di lavoro X ad una velocità lineare di 4,667 m/s, che risulta, per l’appunto, essere la velocità necessaria per produrre 700 strutture assorbenti al minuto aventi una lunghezza di 400 mm ciascuna.

Non sfuggirà alla persona esperta che il verso da sinistra a destra della direzione X utilizzato nelle figure annesse alla presente descrizione à ̈ utilizzato a solo scopo indicativo, in quanto l’apparato oggetto della presente invenzione può lavorare indifferentemente anche nel verso opposto, ossia da destra a sinistra.

Nella forma di attuazione preferita del dispositivo 20, come ben rappresentato nelle figure da 1 a 6, la bocchetta d’uscita 500 può essere connessa alla parte inferiore 271 del corpo principale 200 per mezzo di un collettore 400 interposto tra suddetti due elementi 500, 200.

Il collettore 400, nella forma di attuazione preferita di figura 2, à ̈ provvisto di un serbatoio per aria in pressione 410, che avvolge il perimetro esterno del collettore 400 stesso, e che provvede ad alimentare delle aperture 420 poste in corrispondenza del bordo di collegamento 520 della bocchetta 500 con il collettore 400, e capaci di generare un flusso d’aria 450 ad elevata velocità all’interno di suddetta bocchetta d’uscita 500. La velocità del flusso d’aria 450 può variare da 100 a 300 m/s.

Nella forma di attuazione preferita, tale caratteristica si ottiene con dei fori 420, realizzati sui quattro lati del collettore 400, aventi un diametro compreso tra 1 e 2,5 mm e posti ad un interasse compreso fra 5 e 15 mm; in una configurazione ulteriormente preferita suddetti fori possono avere un diametro di 1,5 mm ad un interasse di 10 mm.

Il flusso d’aria 450 svolge due fondamentali funzioni: la prima à ̈ di generare un livello di pressione sub atmosferica all’imbocco della bocchetta d’uscita 500 grazie all’effetto Venturi, generato dall’aria ad alta velocità, che, in cooperazione con il flusso d’aria 285 che scorre attraverso le prese d’aria o aperture 280, riesce a estrarre con maggior energia la dose 250 del materiale in granuli 310 accumulato all’interno delle rispettive camere di accumulo 230 e 251, come ben illustrato in figura 4; la seconda funzione à ̈ di effettuare una laminazione di ogni singola dose 250. Infatti, nel momento in cui l’elemento mobile 240 si sposta tra le due posizioni di lavoro, ed apre il relativo condotto di espulsione 233, 253, il materiale in granuli 310 della singola dose 250 contenuto in precedenza nella corrispondente camera di accumulo 230, 251 viene estratto in blocco, in virtù anche del gradiente di pressione generato dall’effetto Venturi del flusso d’aria 450. Non appena i granuli 310 della dose 250 vengono catturati dal flusso d’aria 450, essi sono accelerati ad una velocità superiore rispetto a quella posseduta dall’intera dose 250 nella fase iniziale dello scarico, con la conseguenza di effettuare un allungamento o laminazione della dose 250 stessa. Grazie a questo effetto, ossia grazie alla regolazione della velocità del flusso d’aria 450, si può controllare ed eventualmente variare, se necessario, la lunghezza 72, 82 della singola dose 250.

Nella forma di attuazione preferita, la velocità del flusso d’aria 450 può essere variata regolando opportunamente il valore della pressione dell’aria all’interno del serbatoio 410. Valori di pressione dell’aria adeguate sono compresi tra 0,3 e 4 bar, valori particolarmente preferiti sono compresi tra 0,7 e 1,5 bar.

Un sistema semplice ed efficace per regolare suddetto livello di pressione à ̈ quello di collegare il serbatoio 410 all’apparato di generazione dell’aria in pressione, interponendo tra essi un dispositivo di regolazione della pressione del tipo R73G-3Gk-RMN prodotto e commercializzato dalla Norgren SpA, via Trieste 16, 20871 Vimercate (MB).

La bocchetta di uscita 500, nella forma di attuazione preferita, oltre che svolgere le funzioni di convogliare la dose 250 di materiale granulare assorbente 310 verso il telo in movimento 50, 60 e di definirne e controllarne la lunghezza 72, 82, svolge anche la funzione di controllare la larghezza 75, 85 di ogni singola dose 250 di materiale granulare 310 applicato su suddetto telo 50, 60, in quanto la larghezza 75, 85 delle suddette dosi 250 Ã ̈ determinata proprio dalla larghezza 550 della parte terminale della bocchetta di uscita 500.

In un’ulteriore configurazione preferita, non mostrata nelle figure allegate, per garantire un miglior controllo della suddetta larghezza 75, 85 delle dosi 250, gli elementi principali dell’apparato 200, ossia il collettore di alimentazione 210, l’elemento mobile 240, il corpo principale 200, il collettore d’aria compressa 400 e la bocchetta d’uscita 500, sono realizzati in modo che tutti essi abbiano la larghezza interna dei condotti di passaggio del materiale in granuli assorbente 310 uguale alla larghezza 75, 85 richiesta per la singola dose 250. Infatti, in questa ulteriore configurazione, non vi sono variazioni di larghezza nei passaggi interni del materiale assorbente in granuli 310 che, pertanto, non à ̈ soggetto a cambi di direzione trasversali; questo garantisce, quindi, un flusso più costante e regolare del materiale in granuli 310 e, in ultima analisi, un miglior controllo della larghezza 75, 85 delle dosi 250.

La persona esperta apprezzerà che il dispositivo 20, nella forma di attuazione preferita illustrata in figura 2, potrà essere realizzato in acciaio inox AISI 304, in particolare quei componenti che vengono in diretto contatto con il materiale assorbente in granuli 321. Infatti quest’ultimo, essendo altamente igroscopico, può innescare eventuali processi di corrosione se venisse in contatto con metallurgie non resistenti alla corrosione e a nulla varrebbero possibili trattamenti superficiali di protezione poiché verrebbero rimossi in poco tempo dall’azione abrasiva del materiale 321 stesso.

La persona esperta apprezzerà, inoltre, che l’estremità di uscita 510 della bocchetta 500 da cui fuoriesce il materiale granulare assorbente 310 può essere collocata a una distanza 110 dal rispettivo nastro in movimento 50, 60, che può essere variabile, da un valore minimo di 0,1 millimetri fino ad un valore massimo di 40 millimetri. È chiaro che questa variabilità dipende da diversi fattori quali ad esempio la dimensione dei granuli del materiale 310, la quantità di materiale 310 richiesta per ciascuna dose 250, oltre che da parametri di processo quali ad esempio il tipo e la natura del nastro 50, 60 su cui si va ad applicare detto materiale assorbente in granuli 310.

Nel metodo di produzione 10 illustrato in figura 1, l’apparato 20 di applicazione discontinua di quantità controllate 250 di materiale in granuli di polimero assorbente 310, secondo la forma di attuazione preferita di figura 2, può essere impiegato in combinazione con un nastro continuo 50 costituito da uno strato si fibre assorbenti di cellulosa, e suddetto procedimento di applicazione delle dosi 250 può avvenire sia quando detto strato 50 di fibre di cellulosa à ̈ già formato, come appunto rappresentato in figura 1, oppure durante la fase di formazione dello strato 50 stesso.

In questa tipologia di procedimento di produzione della struttura assorbente 70, la distanza 110 tra l’estremità d’uscita 510 della bocchetta 500 e il telo 50 può essere compresa in un intervallo che va da un minimo di 15 ad un massimo di 40 millimetri, con un valore preferito di 30 millimetri, questo per favorire una più intima miscelazione dei granuli 310 con le fibre costituenti lo strato si supporto 50, soprattutto nel caso in cui si applicano i granuli di polimero assorbente 310 durante la fase di costruzione del suddetto strato 50.

Nell’esempio di procedimento produttivo 10’ illustrato in figura 6, l’apparato 20 di applicazione discontinua di quantità controllate 250 di materiale in granuli di polimero assorbente 310, secondo la forma di attuazione preferita di figura 2, potrà essere utilizzato per produrre la struttura assorbente 80 che à ̈ realizzata riempiendo di materiale assorbente in granuli 321 le formazioni a conca o pozzetto 820 presenti su di un telo 60, tipicamente costituito da un nastro di Non-Woven. Le formazioni a conca o pozzetto 820 di ogni singola struttura assorbente 80, si possono presentare sotto forma di una schiera 810 di file parallele 850 di celle o conche o pozzetti 820.

Ciascuna delle suddette celle o conche 820 presenta un profilo di bocca 825 che può essere circolare, come illustrato nella figura 8, o esagonale o di qualsiasi altra forma.

Un telo idoneo per produrre la struttura assorbente 80 à ̈ l’SMS 10 g/m2 idrofilo codice IC3EW-100 010 DB W prodotto e commercializzato dalla Fitesa 840 SE Main Street, Simpsonville, SC 29681 U.S.A.

Per la realizzazione della struttura assorbente 80, sopra sommariamente descritta, il telo di supporto 60 à ̈ convogliato su di un apparato di supporto, che potrà essere o un tamburo o, come illustrato nella figura 6, un nastro 600, provvisto sulla sua superficie esterna 650 di una pluralità di raggruppamenti 610 di recessi 620 dal profilo che riproduce la forma desiderata delle cavità o pozzetti 820. Le schiere 810 sono distanziate tra di loro ad un passo costante P che à ̈ equivalente alla lunghezza 83 della struttura assorbente 80. Il telo di supporto 60 à ̈ deposto sul nastro formatore 600, e su di esso deformato, ad esempio anche dall’azione di un eventuale rullo pressore (non presente nel procedimento illustrato in figura 6), provvisto sulla sua superficie esterna di una pluralità di protrusioni corrispondenti per forma e posizione ai recessi 610 presenti sulla superficie esterna 650 del nastro o tamburo 600, in combinazione con l’azione di una sorgente di pressione sub atmosferica 660 applicata sulla superficie interna 640 del nastro o tamburo 600 attraverso un distributore del vuoto 670. Il vuoto generato dalla sorgente sub atmosferica 660, grazie alla presenza sul fondo delle cavità 620 di superfici permeabili all’aria 625, allorquando queste ultime vengono a trovarsi in corrispondenza del distributore del vuoto 670, risucchia all’interno delle suddette cavità 620 del nastro formatore 600 il telo 60, determinandone la deformazione con la conseguente formazione delle cavità o pozzetti 820.

Non sfuggirà alla persona esperta che suddetta operazione di deformazione può essere attuata anche da uno solo dei due apparati appena descritti, infatti, come evidenziato nello schema di figura 6, la deformazione del telo 60 à ̈ attuata solo mediante l’azione del vuoto.

Il processo di formatura appena descritto à ̈ sostanzialmente affine alle tecniche di deformazione a vuoto di film di materiale plastico e può essere vantaggiosamente attuato sia su sistemi a nastro sia su apparati a tamburo come ad esempio descritto nei documenti EP 1 974 705 A1 ed EP 2286 776 A1.

Nell’esempio di procedimento produttivo 10’, illustrato in figura 6, l’apparato 20 provvederà a depositare la dose 250 di materiale in granuli di polimero assorbente 310 all’interno delle cavità 820 della relativa schiera 810 precedentemente formata sul nastro 60. In questo particolare processo la distanza 110 tra l’estremità d’uscita 510 della bocchetta 500 e il telo 50 può essere compresa in un intervallo che va da un minimo di 0,1 ad un massimo di 5 millimetri, con un intervallo preferito compreso tra 0,5 e 1 mm, in modo da evitare eventuali rimbalzi del materiale assorbente in granuli 310 sul telo 60 sorretto dal nastro 600, e quindi contaminazioni in aree dove il materiale in granuli non deve essere presente.

Nel procedimento 10’, la fase di deposizione della dose 250 del materiale in granuli assorbente 310 coinciderà con la fase di costruzione della schiera 810 di cavità 820; pertanto, il dispositivo 20 inizierà a depositare il materiale in granuli 310 della dose 250 nell’istante in cui le prime cavità o conche 820 si presenteranno sotto la bocca o estremità d’uscita 510 della bocchetta 500 e cesserà l’operazione di scarico allorquando tutte le cavità 820 della relativa schiera 810 saranno transitate sotto suddetta bocca o estremità d’uscita 510 e pertanto saranno state riempite di materiale in granuli assorbente 310.

In un’ulteriore forma di attuazione particolarmente preferita del dispositivo 20, la bocchetta di uscita 500 può essere suddivisa in una pluralità di condotti separati tra di loro lungo la rispettiva larghezza 550 e disposti uno di fianco all’altro atti a realizzare un’applicazione di materiale in granuli che risulta essere discontinua anche nella direzione Y trasversale alla direzione di applicazione/avanzamento X e al suddetto telo 50, 60.

Risulta evidente alla persona esperta che detta ulteriore forma di attuazione può essere vantaggiosamente applicata nel procedimento produttivo 10’ illustrato in figura 6, ossia nel caso in cui l’apparato 20 debba riempire con le singole dosi 250 di materiale in granuli assorbente 310 le corrispondenti schiere 810 costituite, a loro volta, da una pluralità di file 850 di pozzetti o cavità 820 parallele tra di loro; in questo caso si può, infatti, usare una bocchetta di uscita 500 provvista di una serie di condotti disposti uno di fianco all’altro, in cui ciascun condotto di uscita risulta essere coassiale con la rispettiva fila 850.

La struttura assorbente 80 può essere completata sigillando il materiale assorbente in granuli 310 all’interno delle conche 820 con un ulteriore telo di Non-Woven e provvedendo opportuni mezzi di chiusura e di ancoraggio del materiale assorbente in granuli 310 quali ad esempio sistemi meccanici 750 o sistemi di applicazione della colla 690, 700.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione così come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (20) atto a trasformare un flusso (320) continuo e controllato di materiale assorbente in granuli (310) in un flusso intermittente (250) da fornire a mezzi di ricevimento mobili (50, 60) lungo una direzione X comprendente un collettore di alimentazione (210), una bocchetta d’uscita (500) e un corpo principale (200), posto tra detto collettore di alimentazione (210) e detta bocchetta d’uscita (500), atti a far fluire detto materiale assorbente in granuli (310) lungo una direzione (Y’-Y’) coincidente con i rispettivi assi di simmetria di detto collettore di alimentazione (210), detta bocchetta d’uscita (500) e detto corpo principale (200); in cui all’interno di detto corpo principale (200) à ̈ alloggiato un elemento mobile (240) capace di muoversi alternativamente fra una prima e una seconda posizione di lavoro, in modo tale che quando detto elemento mobile (240) si trova nella prima posizione di lavoro forma una prima camera di accumulo (230) del materiale assorbente in granuli (310) alimentato in modo continuo (320) e un primo condotto di espulsione (233) di detto materiale (310) e quando suddetto elemento mobile si trova nella seconda posizione di lavoro forma una seconda camera di accumulo (251) ed un secondo condotto di espulsione (253).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto corpo principale (200), atto a essere attraversato da detto materiale assorbente in granuli (310), presenta una sezione interna trasversale a detta direzione di attraversamento (Y’-Y’) di detto materiale (310) di forma quadrilatera con tutti gli angoli retti.
3. 3. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto elemento mobile (240) presenta la forma di un cuneo avente una prima ed una seconda estremità (260, 290) e due facce laterali (241, 242), simmetriche lungo detta direzione di attraversamento (Y’-Y’) di detto flusso di materiale assorbente in granuli (310), convergenti verso detta prima estremità (260) a cuspide e formanti con detta seconda estremità (290), rispettivamente, un primo bordo laterale (291) e un secondo bordo laterale (292); essendo detto elemento mobile (240) collegato in corrispondenza di detta seconda estremità (290) a un albero (295) libero di ruotare intorno al proprio asse (X’-X’), atto a consentire all’elemento mobile (240) di effettuare un movimento oscillatorio (2q) intorno al suddetto asse (X’-X’) tra dette prima e seconda posizione di lavoro.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui detto elemento mobile (240) à ̈ connesso (265) a mezzi attuatori (245) atti a conferire a detto elemento mobile (240) suddetto movimento oscillatorio (2q) intorno a detto asse (X’-X’), essendo detti mezzi attuatori costituiti preferibilmente da un servomotore (245).
5. 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto corpo principale (200) nella sua parte superiore (270) à ̈ provvisto di prese d’aria (280), essendo dette prese d’aria (280) preferibilmente delle asole o fori.
6. 6. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta bocchetta d’uscita (500) à ̈ connessa alla parte inferiore (271) del corpo principale (200) per mezzo di un collettore (400) interposto tra suddetta bocchetta (500) e suddetto corpo principale (200), essendo detto collettore (400) provvisto di un serbatoio per aria in pressione (410) che lo avvolge intorno al perimetro esterno ed à ̈ in comunicazione fluida con l’interno di detto collettore (400).
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, in cui la pressione dell’aria all’interno di detto serbatoio per aria (410) à ̈ compresa tra 0,3 e 4 bar, preferibilmente tra 0,7 e 1,5 bar.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, in cui detto serbatoio di aria in pressione (410) à ̈ in comunicazione con detto collettore (400) attraverso aperture (420) poste in corrispondenza del bordo di collegamento (520) di detto collettore (400) con detta bocchetta d’uscita (500), e capaci di generare un flusso d’aria (450) a elevata velocità all’interno di suddetta bocchetta d’uscita (500).
9. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il collettore di alimentazione (210), l’elemento mobile (240), il corpo principale (200), il collettore d’aria in pressione (400) e la bocchetta d’uscita (500), presentano tutti la stessa larghezza trasversale interna (550).
10. 10. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la bocchetta di uscita (500) à ̈ suddivisa in una pluralità di condotti separati tra di loro e disposti uno di fianco all’altro atti a realizzare un’applicazione di detto materiale in granuli (310) su detti mezzi di ricevimento (50, 60) discontinua sia in detta direzione X che in una direzione Y trasversale a detta direzione X.
11. 11. Macchina per la produzione di una struttura assorbente (70, 80) per prodotti igienici sanitari monouso comprendente un dispositivo (20) atto a trasformare un flusso (320) continuo e controllato di materiale assorbente in granuli (310) in un flusso intermittente (250) secondo una delle rivendicazioni 1-10.
12. 12. Metodo per fornire un flusso intermittente (250) di materiale in granuli (310) su mezzi di ricevimento (50, 60) mobili lungo una direzione X partendo da un flusso continuo e controllato in peso (320) di detto materiale in granuli (310), comprendente le fasi di: muovere (245) un elemento mobile (240) alloggiato all’interno di un corpo principale (200), attraversato dal materiale in granuli (310), tra una prima ed una seconda posizione di lavoro, essendo detto elemento mobile (240) capace di formare con detto corpo principale (200), in dette prima e seconda posizione di lavoro, rispettivamente una prima camera di accumulo (230) ed un primo condotto di espulsione (233), ed una seconda camera di accumulo (251) ed un secondo condotto di espulsione (253); alimentare con detto flusso continuo e controllato in peso (320) di detto materiale in granuli (310) in modo da riempire alternativamente dette prima e seconda camera di accumulo (230, 251); espellere alternativamente il materiale granulare (310) contenuto in dette prima e seconda camera di accumulo (230, 251) mediante rispettivi secondo e primo condotto di espulsione (253, 233), formati mediante il movimento alternativo del suddetto elemento mobile (240) all’interno di detto corpo principale (200); fornire (250) il suddetto materiale in granuli (310) espulso da dette prima e seconda camera di accumulo (230, 251) su detti mezzi di ricevimento (50, 60) mobili.
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 12, in cui detto materiale in granuli (310) contenuto in dette prima e seconda camera di accumulo (230, 251) viene estratto con mezzi di estrazione pneumatici.
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 13, in cui detti mezzi di estrazione pneumatici (400) sfruttano l’effetto Venturi (450).
15. 15. Struttura assorbente (70, 80) per prodotti igienici sanitari monouso comprendente almeno un nastro continuo (50, 60) sul quale sono applicate quantità (250) discrete e controllate in peso e dimensione di materiale in granuli di polimero assorbente (310) realizzate con un metodo secondo una delle rivendicazioni 12-14.