ITMI20111243A1 - Apparato di lavorazione di fogli in materiale cartaceo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

APPARATO DI LAVORAZIONE DI FOGLI IN MATERIALE CARTACEO

La presente invenzione ha per oggetto un apparato di lavorazione di fogli in materiale cartaceo, in particolare di cartone ondulato, del tipo precisato nel preambolo della prima rivendicazione.

Sono attualmente note diverse tipologie di apparati di lavorazione di fogli in materiale cartaceo atti a realizzare cartone ondulato, o anche cartone multistrato, fogli accoppiati, pannelli in carta o altre lavorazioni ancora legate a fogli in materiale cartaceo.

In particolare, il cartone ondulato à ̈ costituito da almeno un foglio ondulato opportunamente connesso a uno o più fogli lisci, incollati allo stesso foglio ondulato lungo una o entrambe le facce.

Esso à ̈ realizzato tramite appositi apparati atti a ondulare almeno un foglio in materiale cartaceo ed a realizzare l’accoppiamento tra detto foglio ondulato ed un foglio liscio, tramite incollaggio.

In particolare un foglio in materiale cartaceo à ̈ fatto passare attraverso una prima calandra, nella quale almeno uno dei cilindri che la compone à ̈ dotato di una superficie ondulata e atta a realizzare le ondulazioni del foglio ondulato. Lo stesso foglio viene inoltre fatto passare attraverso una seconda calandra, avente preferibilmente un cilindro in comune con la prima calandra e atta a spalmare un film di colla sul foglio ondulato.

Un foglio in materiale cartaceo liscio viene successivamente incollato al foglio ondulato.

L’incollaggio avviene tramite il passaggio dei due fogli attraverso una terza calandra, comprendente uno dei cilindri della prima calandra ed un cilindro in acciaio e riscaldato a vapore, atto a consentire l’incollaggio dei due fogli.

La tecnica nota sopra citata presenta alcuni importanti inconvenienti.

Infatti, le velocità di lavorazione dei detti apparati sono molto elevate, tanto che i detti cilindri lavorano a velocità ipercritiche, ossia al di sopra della frequenza di risonanza, alla quale le vibrazioni degli stessi cilindri hanno un valore massimo.

Conseguentemente i detti cilindri, ed in particolare il cilindro in acciaio parte della terza calandra, attraversano, nella loro accelerazione, la detta velocità critica e le armoniche relative.

Tale velocità critica può provocare la rottura dei fogli in materiale cartaceo. In particolare, recenti realizzazioni di cartoni ondulati ottenuti tramite fogli in materiale cartaceo molto fini presentano problemi di rottura con i detti apparati di tipo noto.

La rottura determina una riduzione di qualità del cartone prodotto e, a volte, l’arresto della produzione ed un relativo incremento di costi; ne consegue l’impossibilità di ridurre la grammatura delle carte.

Il detto inconveniente à ̈ stato parzialmente ovviato per mezzo di apparati che realizzano l’incollaggio tramite sovrapposizione di un cilindro e di un nastro in tensione atto a premere i fogli in materiale cartaceo contro il cilindro.

Tuttavia, tali apparati, sono in grado di applicare ridotte pressioni di incollaggio, non sufficienti a realizzare l’incollaggio di alcune tipologie di cartone ondulato. Un'altra soluzione parziale nota, consiste nel realizzare un primo cilindro esterno avente diametro interno superiore ad un secondo cilindro coassiale al primo e supportante il primo. Quindi il primo cilindro si muove liberamente intorno al secondo, oscillando e deformandosi parzialmente.

Questo primo cilindro non à ̈ quindi intimamente legato all’asse e non conferisce eccessiva pressione alla carta evitando le dette rotture.

Tuttavia, anche questi apparati, sono in grado di applicare ridotte pressioni di incollaggio, non sufficienti a realizzare l’incollaggio di alcune tipologie di cartone ondulato.

L’inconveniente à ̈ stato poi parzialmente ovviato anche dall’apparato descritto nella domanda di brevetto EP-A-0970805, che presenta una terza calandra in cui il cilindro in acciaio à ̈ contornato da uno strato superficiale in materiale cartaceo o composito.

Tale cilindro à ̈ poi sostenuto da un cilindro pressore, atto a sostenere in direzione di spinta lo stesso cilindro.

Inoltre, durante l’utilizzo, lo strato superficiale si deforma parzialmente in corrispondenza della zona a contatto della carta e quindi riscaldata e può essere conseguentemente danneggiato.

Inoltre, se l’apparato alterna lavorazioni di una carta a ridotta larghezza ad una carta a maggiore larghezza, la seconda subisce delle lavorazioni disomogenee proprio a causa delle dette deformazioni.

In questa situazione il compito tecnico alla base della presente invenzione consiste nell’ideazione di un apparato di lavorazione di fogli in materiale cartaceo in grado di ovviare sostanzialmente agli inconvenienti citati.

Nell'ambito di detto compito tecnico à ̈ un importante scopo dell'invenzione ottenere un apparato di lavorazione di fogli in materiale cartaceo che non presenti inconvenienti di processo quali le rotture o i danneggiamenti degli stessi fogli. Un altro importante scopo dell'invenzione à ̈ l’ideazione di un apparato di lavorazione di fogli in materiale cartaceo che consenta di ottenere elevate pressioni di lavorazione e in particolare di incollaggio.

Un ulteriore scopo dell'invenzione à ̈ realizzare un apparato di lavorazione di fogli in materiale cartaceo semplice ed economico.

Il compito tecnico e gli scopi specificati sono raggiunti da un apparato di lavorazione di fogli in materiale cartaceo come rivendicato nella annessa Rivendicazione 1.

Esecuzioni preferite sono evidenziate nelle sottorivendicazioni.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell’invenzione sono di seguito chiariti dalla descrizione dettagliata di una esecuzione preferita dell’invenzione, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la Fig. 1 schematizza una vista laterale in sezione dell’apparato secondo l’invenzione;

la Fig. 2a mostra una sezione longitudinale di una porzione di apparato per lavorare secondo l’invenzione in una prima configurazione;

la Fig. 2b evidenzia una sezione longitudinale di una porzione di apparato per lavorare secondo l’invenzione in una seconda configurazione;

la Fig. 3 illustra una sezione normale della porzione illustrata in Fig.2; e la Fig. 4 mostra un ulteriore dettaglio dell’apparato secondo l’invenzione. Con riferimento alle Figure citate, l’apparato di lavorazione di fogli in materiale cartaceo secondo l'invenzione à ̈ globalmente indicata con il numero 1.

Esso à ̈ opportunamente costituito da un apparato 1 atto a realizzare almeno parte di membrane in cartone ondulato 20, ad esempio a singola faccia o onda nuda.

L’apparato 1 comprende una calandra 2 atta a lavorare almeno un foglio in materiale cartaceo e includente un primo cilindro 3 ed un secondo cilindro 4.

Il primo cilindro 3 comprende, per sommi capi, una parete di lavoro 3a costituente la superficie esterna 3c di lavoro del primo cilindro 3, e un corpo di supporto 3b avente una superficie esterna coassiale e a contatto con la parete di lavoro 3a (Figg. 2a, 2b e 3).

Anche il corpo di supporto 3b à ̈ preferibilmente cavo. La parete di lavoro 3a e la porzione di corpo di supporto 3b a contatto con la stessa costituiscono quindi sostanzialmente la parete laterale del primo cilindro 3, come illustrato nelle Figg. 2a, 2b e 3. Il corpo di supporto 3b comprende inoltre opportunamente: colli laterali 3d atti a connettere girevolmente il primo cilindro 3 alla restante parte dell’apparato 1 e sostegni laterali 3e atti a contenere in direzione assiale detta parete di lavoro 3a, come in seguito meglio specificato.

La parete di lavoro 3a à ̈ sostanzialmente realizzata in materiale composito, più preferibilmente in materiale fibro-composito a matrice polimerica. I materiali costituenti detta parete di lavoro 3a hanno un coefficiente di espansione termica opportunamente compreso tra 10<-5>[1/°C] e 10<-4>[1/°C] alle temperature di utilizzo.

Inoltre la parete di lavoro 3a ha spessori opportunamente compresi tra 5 mm e 100 mm, un diametro di base ed una lunghezza prossimi a quelli dei cilindri noti, ed in particolare rispettivamente compresi tra 0.3 m e 0.6 m e tra 1.2 m e 3.5 m.

La parete di lavoro 3a à ̈ inoltre realizzata indipendentemente da detto corpo di supporto 3b, e non à ̈ quindi un semplice rivestimento superficiale applicato su quest’ultimo. Essa à ̈ inoltre vantaggiosamente accoppiata a detto corpo di supporto 3a tramite un procedimento di calettamento. Ossia tramite una nota procedura consistente nel realizzare due parti da accoppiare in modo tale che l’accoppiamento sia con interferenza meccanica.

Il corpo di supporto 3b à ̈ invece in materiale metallico, in particolare in acciaio e più in particolare in acciaio al carbonio. Esso ha quindi un coefficiente di espansione termica opportunamente compreso tra 12∙10<-6>[1/°C] e 14∙10<-6>[1/°C] [1/°C] alle temperature di utilizzo.

Esso preferibilmente non à ̈ riscaldato, ma in alternativa potrebbe essere scaldato a vapore all’interno della cavità del corpo di supporto 3b, come realizzato nei cilindri metallici della tecnica nota.

La calandra 2 Ã ̈ preferibilmente atta ad accoppiare per incollaggio, in particolare tramite incollaggio a caldo, un primo foglio 21 ed un secondo foglio 22.

Entrambi i fogli 21 e 22 sono in materiale cartaceo e il secondo foglio 22 Ã ̈ opportunamente ondulato, mentre il primo foglio 21 Ã ̈ preferibilmente liscio.

Inoltre, il primo cilindro 3 Ã ̈ preferibilmente a diretto contatto con il primo foglio 21, mentre il secondo cilindro 4 Ã ̈ preferibilmente a diretto contatto con il secondo foglio 22.

A tal fine il secondo cilindro 4 ha una superficie di lavoro opportunamente ondulata.

L’apparato 1 comprende poi mezzi di spalmatura 5 di colla.

Essi sono atti a spalmare colla sul secondo foglio 22 ed in particolare uno strato di colla 23 sulla faccia del secondo foglio che entrerà in contatto con il primo foglio 21. Essi sono disposti a monte della calandra 2 ed in prossimità della stessa, in modo che la colla non reagisca prima del contatto tra i fogli 21 e 22. I mezzi di spalmatura 5 sono preferibilmente di per sé noti ed utilizzati negli apparati di realizzazione di membrane in cartone ondulato 20. In particolare sono costituiti da una calandra di incollaggio 6 costituita da un cilindro di incollaggio 7 e dal secondo cilindro 4. Il cilindro di incollaggio 7 à ̈ atto a pescare in una vasca di incollaggio 8 e a disporre uno strato di colla 23 sul secondo foglio 22. L’apparato 1 comprende inoltre preferibilmente una calandra 9, a monte della calandra 2 e della calandra di incollaggio 6, e atta a realizzare l’ondulazione sul secondo foglio 22.

La calandra 9 comprendente il secondo cilindro 4 e un terzo cilindro 10 a sua volta dotato di una superficie di lavoro opportunamente ondulata. Il terzo cilindro ha inoltre preferibilmente dimensioni inferiori al primo ed à ̈ opportunamente ammortizzato, come descritto nel paragrafo 18 e in Fig.1 del brevetto Europeo EP-B-0970805.

Il secondo e terzo cilindro 4 e 10 sono inoltre preferibilmente in acciaio e riscaldati internamente a vapore, in modo atto a consentire l’ondulazione del secondo foglio 22.

Inoltre, l’elevata temperatura del secondo cilindro 4 influisce anche sull’incollaggio dei due fogli 21 e 22 e consente che avvengano le corrette reazioni fisico-chimiche che consentono lo stesso incollaggio.

Il primo cilindro 3 Ã ̈ invece, come citato, preferibilmente a temperatura ambiente.

Possono poi essere previsti ulteriori cilindri di alimentazione 11, atti a orientare i fogli 21, 22 e la membrana 20 ed eventualmente anche a scaldare la stessa o lo strato di colla 23.

Non si rendono invece necessari cilindri pressori atti a contrastare il primo cilindro 3, in contrasto alla forza applicata dallo stesso in quanto parte della calandra 2. Il cilindro 3 ha infatti un’elevata resistenza alla flessione ed à ̈ anche opportunamente bombato. In particolare il diametro della porzione centrale à ̈ diverso dal diametro delle porzioni periferiche.

Infine, l’apparato 1 comprende preferibilmente dei mezzi di profilatura 12 (Fig. 4), atti a profilare la superficie esterna 3c in materiale composito del primo cilindro 3.

Tali mezzi di profilatura comprendono un utensile 13, atto a entrare in contatto con la superficie esterna 3c della parete di lavoro e costituito da una mola o da un nastro abrasivo o da altra tipologia di utensile, movimentato da sostegni girevoli o fissi.

I mezzi di profilatura 12 comprendono poi dei mezzi di posizionamento 14 dell’utensile 13 rispetto alla superficie esterna 3c e dei mezzi di scorrimento 15 dell’utensile sulla superficie esterna 3c.

I mezzi di profilatura 12 consentono quindi la lavorazione dell’intera superficie 3c, sono completamente regolabili e sono infine opportunamente automatizzati tramite PLC o simile.

Il funzionamento dell’apparato di lavorazione di fogli in materiale cartaceo, sopra descritto in senso strutturale, à ̈ il seguente.

L’apparato 1 à ̈ attivato e vengono inseriti il primo foglio 21 ed il secondo foglio 22 attraverso gli appositi percorsi definiti dai cilindri di alimentazione 11.

In particolare, il secondo foglio 22 passa innanzitutto attraverso la calandra 9, dove viene ondulato dalla pressione, dalle superfici ondulate e dal riscaldamento del secondo cilindro 4 e del terzo cilindro 10.

Il secondo foglio 22 Ã ̈ quindi ondulato e attraversa i mezzi di spalmatura 5, che spalmano, per mezzo della calandra di incollaggio 6, del cilindro di incollaggio 7 e dalla vasca di incollaggio 8, uno strato di colla 23 sul secondo foglio 22.

Il secondo foglio 22 includente lo strato di colla 23 ed il primo foglio 21 passano quindi attraverso la calandra 2, dove sono reciprocamente incollati per mezzo della pressione del primo cilindro 3 e del secondo cilindro 4 in acciaio e riscaldato dall’interno.

La calandra 2 esercita quindi una pressione ed un calore sufficienti a consentire l’incollaggio dei fogli 21 e 22 che formano quindi un'unica membrana in cartone ondulato 20.

Durante il regolare utilizzo dell’apparato 1 i mezzi di profilatura 12 rimangono a distanza dal primo cilindro 3, ed in particolare l’utensile 13 à ̈ a distanza dalla superficie esterna 3c.

Tuttavia, la superficie esterna 3c del primo cilindro 3 che à ̈ parte della parete di lavoro 3a in materiale composito, si può usurare più rapidamente delle altre porzioni.

In tal caso à ̈ possibile azionare i mezzi di profilatura 12 e regolare la quantità di superficie totale del primo cilindro 3 da asportare lungo tutta la superficie del cilindro stesso, come precedentemente citato.

Tale operazione à ̈ realizzabile in particolare durante i tempi morti o ad impianto fermo, senza che ciò comporti delle imprecisioni, perché l’impianto à ̈ completamente automatizzato e perché tali lavorazioni sono realizzabili a macchina fredda.

L’invenzione comprende anche un nuovo procedimento di realizzazione di un apparato 1 includente un primo cilindro 3 come precedentemente descritto. Tale procedimento comprende le descritte fasi di calettamento della parete di lavoro 3a sul corpo di supporto 3b alle temperature indicate e di rettifica tramite i mezzi 12.

L'invenzione consegue importanti vantaggi.

Il primo cilindro 3, realizzato nei materiali indicati, ha infatti una superficie di durezza inferiore a quella dell’acciaio, e, conseguentemente non provoca danneggiamenti o rotture ai fogli 21 e 22, nemmeno se gli stessi hanno una grammatura molto ridotta.

Sì à ̈ inoltre verificato che i fogli 21 e 22 sono incollati nonostante il primo cilindro 3 sia sostanzialmente a temperatura ambiente, come precedentemente citato.

Inoltre, il richiedente ha scoperto che, a causa della detta operazione di calettamento, a causa delle caratteristiche intrinseche dei materiali ed infine anche a causa delle dimensioni selezionate, le lavorazioni ed il calore apportato dalle stesse, non provocano una deformazione incontrollata in direzione radiale della parete di lavoro 3a.

Conseguentemente la parete di lavoro 3a rimane sempre saldamente vincolata al corpo di supporto 3b.

Inoltre, quando soggetta alle elevate temperature di lavoro, la parete di lavoro 3a si estende in modo controllato anche in direzione longitudinale (Fig.2b). Tale espansione non comporta alcuno svantaggio.

Un ulteriore importante vantaggio à ̈ infine conferito dai mezzi di profilatura 12 che consentono la rapida profilatura del primo cilindro 3 senza il fermo dell’apparato, come precedentemente descritto.

Infatti il primo cilindro 3, avendo una parete di lavoro 3a in composito, à ̈ sottoposto a usura più frequentemente dei cilindri 4 e 10 in acciaio.

L'invenzione à ̈ suscettibile di varianti rientranti nell'ambito del concetto inventivo espresso dalle rivendicazioni indipendenti.

In particolare l’invenzione à ̈ utilizzabile anche per la produzione di cartone multistrato, fogli accoppiati, pannelli in carta, in tutti i casi in cui almeno due strati cartacei devono essere impegnati tra loro per incollaggio tra calandre od altre lavorazioni ancora relative a fogli in materiale cartaceo.

Tutti i dettagli sono sostituibili da elementi equivalenti ed i materiali, le forme e le dimensioni possono essere qualsiasi.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato (1) di lavorazione di fogli in materiale cartaceo, comprendente: una calandra (2) atta a lavorare almeno un foglio in materiale cartaceo e includente un primo cilindro (3) ed un secondo cilindro (4) e caratterizzato dal fatto che detto primo cilindro (3) comprende una parete di lavoro (3a) in materiale composito, costituente la superficie esterna (3c) di lavoro di detto primo cilindro (3), e un corpo di supporto (3b) avente una superficie esterna coassiale e a contatto con detta parete di lavoro (3a) e dal fatto che detto primo cilindro (3) Ã ̈ realizzato tramite calettamento di detta parete di lavoro (3a) su detto corpo di supporto (3b).
2. 2. Apparato (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta parete di lavoro (3a) à ̈ in materiale fibro-composito a matrice polimerica e detto corpo di supporto à ̈ in metallo.
3. 3. Apparato (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta parete di lavoro (3a) ha un coefficiente di espansione termica compreso tra 10<-5>[1/°C] e 10<-4>[1/°C].
4. 4. Apparato (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta parete di lavoro (3a) ha uno spessore compreso tra 5 e 100 mm.
5. 5. Apparato (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di profilatura (12) atti a profilare detto primo cilindro (3).
6. 6. Apparato (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, atto a realizzare almeno parte di membrane in cartone ondulato (20).
7. 7. Apparato (1) secondo la rivendicazione 6, in cui detta calandra (2) Ã ̈ atta ad accoppiare per incollaggio un primo foglio (21) ed un secondo foglio (22) in materiale cartaceo ed in cui detto secondo foglio (22) Ã ̈ ondulato e in cui detto primo cilindro (3) Ã ̈ a contatto diretto di detto primo foglio (21).
8. 8. Apparato (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo cilindro (3) non à ̈ a diretto contatto di ulteriori cilindri, ad esclusione di detto secondo cilindro (4), ed à ̈ sostanzialmente a temperatura ambiente.
9. 9. Procedimento per realizzare un apparato (1) di lavorazione di fogli in materiale cartaceo, detto apparato (1) comprendendo: una calandra (2) atta a lavorare almeno un foglio in materiale cartaceo e includente un primo cilindro (3) ed un secondo cilindro (4) e caratterizzato dal fatto che detto primo cilindro (3) comprende una parete di lavoro (3a) in materiale composito, costituente la superficie esterna (3c) di lavoro di detto primo cilindro (3) , e un corpo di supporto (3b) avente una superficie esterna coassiale e a contatto con detta parete di lavoro (3a) e dal fatto che detta parete di lavoro (3a) Ã ̈ calettata su detto corpo di supporto (3b).