TRATTAMENTO A FIAMMA POLARIZZATA SU FILM DI BOPP COESTRUSI E BIANCHI PERLIZZATI BENEFICI E AGGIORNAMENTI TECNOLOGICI - DR. DANIELE FERRARI ...
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TRATTAMENTO A FIAMMA POLARIZZATA
SU FILM DI BOPP COESTRUSI E BIANCHI PERLIZZATI
BENEFICI E AGGIORNAMENTI TECNOLOGICI.
DR. DANIELE FERRARI – RESPONSABILE R&D esseCI
Relazione per 9° Meeting esseCI – 26/06/2003Questa relazione ha lo scopo prevalente di fornire una informazione più completa
sull’evoluzione e lo stato dell’arte del trattamento a fiamma nel settore dei film
coestrusi e bianchi opachi, ancora non del tutto conosciuto nella sue espressioni più
recenti da buona parte degli operatori del settore.
Iniziamo mostrando in diapositiva uno schema tipico del nostro sistema, noto ai più
ma utile per entrare in argomento.
All’interno del generatore di miscela uno dei punti basilari della nostra tecnica è lo
JONOFLAME che rappresenta il controllore di processo di uno dei parametri più
importanti, e cioè il giusto rapporto fra aria e gas nella miscela di combustione.
Il principio di funzionamento è quello della determinazione delle condizioni di
fiamma: stechiometrica – ossidante – riducente, attraverso una misurazione indiretta
della temperatura di una fiamma pilota prelevata dalla miscela già pronta per il
bruciatore.
I diagrammi A6, B6, C6, D6, E, F, (vedi lucidi) ci mostrano anche gli altri parametri
fondamentali e ci aiutano a rimarcare la grande accuratezza e flessibilità del nostro
sistema, ciò che poi ha fornito una delle armi fondamentali per ottenere buoni
risultati sopratutto sui film più delicati come i termosensibili.
Si tratta dei diagrammi di bagnabilità (sec ASTM D2578) di film BOPP ottenuti da
prove sulla nostra stazione pilota tradizionale.
Vorremmo che poneste la vostra attenzione sull’ampio campo di condizioni operative
applicabili, tali da poter soddisfare qualsiasi tipo di film ed anche le esigenze dei più
sofisticati ricercatori:
- Si possono scegliere vari livelli assoluti di trattamento/bagnabilità
- Per uno stesso livello si possono cercare condizioni diversificate di contenuto in
02 libero
- Posizionando il film in diverse zone/piani di fiamma si possono incontrare
condizioni chimico – fisiche diverse.
Questa base di ragionamento ci permette di chiarire concetti non nuovi ma tuttora
validi e soprattutto ci consente di mostrare la grande evoluzione, avvenuta anche in
un breve lasso di tempo, indicando due nostre importanti novità tecnologiche:
esseCI s.r.l.
1- L’approntamento di una NUOVA STAZIONE PILOTA con le seguenti caratteristiche
tecniche:
- Velocità di macchina = max. 1000 m/1'
- Energia di fiammatura disponibile = 200 Nm³/h·m
- Stazioni di trattamento intercambiabili per testare sistemi singoli e doppi,
in posizione top o bottom
- Sistema di smaltimento del calore completo di estrazione degli esausti
potenziato.
- Rullo di trattamento SCR (scambiatore di calore rotante)Questo adeguamento è stato necessario perché, come si vedrà più avanti, quelle
indicate sono poi le condizioni di processo attualmente richieste ai nostri impianti,
avendo previsto anche qualche margine di proiezione per l’immediato futuro.
2- L’inserimento, in appoggio al classico controllore di processo Jonoflame, degli
ANALIZZATORI di miscela (analizzatori di 02 e misuratori di portata massici),
sotto forma di attrezzature portatili o di quadri fissi nella zona del generatore di
miscela (vedi lucido).
Questa la gamma di prodotti a disposizione:
JCS 122 – Stazione portatile o da banco per il controllo passivo della
composizione di miscela (con analizzatore di 0 2).
JCS 123 – Stazione portatile o da banco per funzione attiva di taratura
Jonoflame (con indicatori di portata massicci).
JCS 124 – Stazione mobile con funzioni sia attiva che passiva (con
analizzatore di 02)
JCS 125 – Stazione fissa con funzioni sia attiva che passiva (con analizzatore
di 02)
JCS 126 – Stazione fissa completa di supervisione tramite PLC e pannello
operatore.
Se noi avessimo la possibilità di confrontare film di BOPP da noi trattati a fiamma
(sia plain che coestrusi) di qualche anno fà con le produzioni attuali probabilmente la
cosa che più ci colpirebbe sarebbe la differenza nell’aspetto superficiale e di massa:
IL FILM ATTUALE APPARE COME INTATTO, pur con valori di tensione superficiali
anche superiori alle 50 dyne/cm, mentre in passato ci si accontentava delle 42
dyne/cm utili per la stampa.
Si può affermare infatti che uno dei progressi più consistenti del trattamento a
fiamma sia stato il grado di smaltimento della energia termica totale fornita. Basti
pensare che su 100 parti di energia, solo 10 −4 parti servono a modificare il film
mentre le restanti 99,9999 devono essere totalmente eliminate. Se è in questa fase
del processo che più abbiamo lavorato ne consegue che i successi più rilevanti li
abbiamo ottenuti ultimamente proprio nel trattamento dei film termosensibili in
particolare dei “coestrusi saldabili” dei “bianchi perlizzati senza curling” e dei “cast
PP”.
esseCI s.r.l.
Le tabelle A e B (vedi lucidi), rappresentano nostre recenti prove effettuate su
bruciatori singoli, mentre la tabella C mostra risultati più aggiornati ottenuti sia sulla
stazione tradizionale che sulla nuova, ma sempre con doppio bruciatore in posizione
BOTTOM.
Osservazioni notevoli relative ai test di Tabella C:
1- Le PORTATE specifiche sono molto più basse che in passato poiché ottenute per
mezzo di griglie più appropriate, applicate ai sistemi doppi; per contro i valori di
trattamento sono più elevati.2- Le FIAMME sono più povere (mV di 02 libero c.a 80 mentre la stechiometria porta a
c.a 500÷600 mV).
3- I GAP sono più bassi; in realtà negli impianti industriali, come si vedrà più avanti si
usano gap di maggior sicurezza (c.a. 4.0 mm) con una certa perdita di resa.
4- Le temperature dell’ACQUA DEL RULLO sono abbastanza più elevate della prima
serie di prove per avere minor presenza di condensa nelle condizioni industriali reali.
5- Le temperature SIT (Sealing Initial Temperature) sono più basse, in condizioni di
resistenza accettabili come prima; questo testimonia assieme alla temperatura di
lavoro più elevata dell’acqua, una ulteriore migliorata efficienza di scambio del rullo
di trattamento e di evacuazione globale del calore.
6- Nel trattamento del bianco opaco si nota, in generale, un trattamento più elevato e
una “forchetta operativa” meno critica con i sistemi doppi, soprattutto quando si
deve utilizzare un impianto bottom.
7- Per il trattamento dei bianchi e dei cast, le temperature di lavoro del rullo di
trattamento deve essere mediamente più bassa (15 ÷18° max.) per avere risultati
ottimali.
A questo punto mi sembra opportuno trasferire la nostra attenzione direttamente
sulle linee di produzione, anche perché, soprattutto per quanto riguarda i film
termosensibili, notiamo spesso degli inaspettati vuoti di informazione.
Queste alcune segnalazioni che ci sembrano rimarchevoli:
1- Il nostro processo di trattamento alla fiamma viene usato indifferentemente
sia per il film PLAIN che per i prodotti termosensibili (COESTRUSI, BIANCHI
CAST etc…).
2- Senza far riferimento a nessun utilizzatore in particolare, questi sono i
PARAMETRI OPERATIVI mediamente in uso per i coestrusi saldabili e i bianchi:
A – VELOCITA’ di linea: 250÷350 m/1'
B – BAGNABILITA’ ottenute: 46÷48 dyen/cm (42÷44 dyne/cm per bianchi
senza curling)
C – ENERGIA richiesta 13,5÷16,0 KJ/m²
D - AIR GAP 4.0÷5.0 mm
E – TIPO DI FIAMMA: leggermente ossidante con valori di 0 2 in mV di c.a
80÷100 e λ (rapporto fra aria reale e aria stechiometrica) c.a. 1,010
F – TEMPERATURA ACQUA DEL RULLO di trattamento: circa 20°.
Vanno verificate caso per caso le condizioni di condensazione e presenza
di umidità nella bobina avvolta.
esseCI s.r.l.
G– Caratteristiche di SALDABILITA’:
- SIT = c.a. 120° C (facce TR/TR)
- SIT = c.a 115° C (facce TR/NTR)
- ΔT fra film trattato e film T.Q = c.a. 5 – 10° C (facce TR/TR)
- RESISTENZA alla trazione ≥ 100 gr/cm (facce TR/TR)
3 - Gli aggiornamenti tecnologici più rilevanti alla base degli ultimi successi nel
trattamento dei film termosensibili possono ritenersi:
3.1 - La proprietà di scambio termico dei nostri rulli SCR con coefficiente di scambio
di 1800 W/°C· m². Per avere il risultato, il ΔT fra acqua interna al rullo e
la superficie esterna non deve superare i 10° C.3.2 - Il sistema di estrazione degli esausti che è ormai diventato un nostro standard
e ha subito un consistente potenziamento di efficienza soprattutto per le
stazioni BOTTOM.
3.3 – Il sistema a doppio bruciatore e le nuove griglie, che permettono regimi di
fiamma “laminari” con migliori rese termiche anche ad elevati livelli di energia
fornita.
Infine facciamo notare che riveste un importanza sempre crescente una buona
ingegneria di installazione del rullo pressore gommato, maggiormente in ragione
delle attuali alte velocità e grandi sollecitazioni meccaniche. Anche un sottile velo di
aria non completamente espulso nell’azione di contatto con il rullo di trattamento
può compromettere tutte le azioni tecniche di smaltimento termico adottate.
Inoltre anche i moderni sistemi si misurazione della temperatura (per esempio i
termometri IR) nei vari punti nevralgici dell’impianto possono fornire un aiuto
tecnico rilevante.
Noi tuttavia ci permettiamo di segnalare ai tecnici supervisori di processo di non
trascurare certe osservazioni di carattere pratico che danno risposte certe in tempi
rapidi. Una di queste é l’osservazione dell’ IMMAGINE DI CONDENSA sul film in
uscita dalla fiamma quando si lavora a basse temperature del rullo di trattamento.
Un immagine CONSISTENTE (circa 2 – 3 m di lunghezza nel senso di macchina) ed
UNIFORME (su tutta la larghezza) informa immediatamente sul buon lavoro di
pinzatura del nip roll e sull’efficienza di scambio del rullo di trattamento.
E’ naturale che la presenza eccessiva di umidità sulla bobina avvolta può causare
inconvenienti e il controllo di qualità dovrà fare i rilievi appropriati sul film. La
condensa può evaporare da sola se c’è sufficiente tragitto fra il bruciatore e
l’avvolgitore ma in caso contrario si può anche intervenire inserendo una appropriata
lama d’aria in controcorrente per facilitare l’eliminazione dell’umidità sul film.
Gli spunti per ulteriori approfondimenti sono molti e noi ci mettiamo a vostra
disposizione per qualsiasi ulteriore chiarimento o puntualizzazione riteniate
opportuna.
In ogni caso vi ringraziamo per la cortese attenzione che ci avete riservato durante
tutta l’esposizione della nostra relazione.Puoi anche leggere
