Impianto automatico ad alta velocità per il dosaggio e confezionamento di additivi per l’industria della gomma

Impianto automatico ad alta velocità per il dosaggio e confezionamento di additivi per l’industria della gomma

  • Il processo tecnologico di lavorazione della gomma, sia essa naturale (caucciù) o sintetica.

Il processo tecnologico di lavorazione della gomma, sia essa naturale (caucciù) o sintetica. Il processo di produzione è complesso ed articolata, il cui ciclo produttivo completo è in sintesi il seguente:

  1. Plastificazione: rammollimento e pre-lavorazione della gomma (naturale o sintetica) condotte combinando gli effetti del riscaldamento del materiale grezzo con l’azione chimica di sostanze peptizzanti;
  2. Predisposizione degli additivi: dosaggio, pesatura e miscelazione degli additivi, delle cariche e dei coloranti da aggiungere alla materia di base in fase di mescolatura; 
  3. Preparazione delle mescole: fase che ha lo scopo di rendere la gomma (naturale od elastomero) molle e plastica, abbassandone il peso molecolare allo scopo di facilitare l’incorporazione degli additivi e delle cariche necessarie al prosieguo del ciclo produttivo. Si esegue normalmente in mescolatori chiusi a ruote dentate (“banbury”), di capacità variabile tra 150 e 500 Kg., ad una temperatura compresa tra 100 e 120 °C, aggiungendo nell'ordine e nelle quantità prestabilite i vari additivi, quali cariche rinforzanti, stabilizzanti, protettivi, antiossidanti, plastificanti, l'agente vulcanizzante e i relativi acceleranti e infine i coloranti (normalmente “carbon black”);
  4. Formatura: la massa omogenea di gomma viene lavorata a caldo per mezzo di calandratura o di processi di estrusione, ottenendo una gamma di semilavorati piani o a spessore adatti alle successive lavorazioni;
  5. Stampaggio e vulcanizzazione: sono operazioni con le quali si attribuisce all’oggetto in gomma la forma e le dimensioni definitive (ad esempio per stampaggio), fissando tali caratteristiche in modo irreversibile (vulcanizzazione).

foto 2.1

Tutte le fasi precedenti sono altamente automatizzate, ad eccezione della fase di predisposizione degli additivi. Infatti, pesatura e dosaggio degli additivi sono normalmente effettuati manualmente con il solo utilizzo di bilance di precisione, a volte associato all’utilizzo di altri strumenti mutuati da impianti progettati per altre tipologie produttive. Il settore della produzione di attrezzature e impianti di pesatura e dosaggio per l’industria della gomma è tecnologicamente immaturo ma propizio all’innovazione tecnologica. 

Questo progetto si rivolge quindi all’innovazione del processo di fabbricazione della gomma.
Come già citato il processo produttivo di manufatti in gomma è altamente automatizzato, ad eccezione della fase della predisposizione degli additivi che generalmente viene effettuata manualmente con il solo utilizzo di bilance di precisione. Il presente progetto riguarda esattamente questo problema: durante il processo di fabbricazione della gomma, il dosaggio di precisione riguarda un numero anche elevato di additivi (fino a 50 prodotti diversi) che devono essere aggiunti alla gomma fluida che si mescola all’interno del banbury in quantità ben definite, in base alla “ricetta” caratteristica di ogni produttore e in relazione alla tipologia di prodotto che si intende ottenere. Le cariche da additivare, che rappresentano dal 3 al 10% del contenuto del banbury, sono normalmente predisposte precedentemente alla realizzazione delle mescole, non essendo il tempo di passaggio della gomma fluida nel banbury (3-7 minuti) sufficiente alla preparazione dei dosaggi. La pesatura delle cariche avviene normalmente per mezzo di una bilancia di precisione (cella di carico), con la quale l’operatore riempie manualmente un contenitore plastico con un singolo additivo e verifica quindi la congruità del peso.

foto 2.2

Questa operazione viene ripetuta per ciascun additivo, effettuando un nuovo dosaggio e una nuova pesata del sacchetto fino al completamento della ricetta. A questo punto il sacchetto viene sigillato, stoccato e inviato al banbury secondo le necessità produttive. E’ evidente che l’abilità e l’attenzione dell’operatore giocano un ruolo determinante: non solo gli additivi da misurare sono spesso numerosi, ma le quantità degli spessi differiscono tra loro. Inoltre, qualora al termine dei dosaggi il peso del sacchetto non dovesse corrispondere alla sommatoria dei pesi delle sostanze in esso inserite, il sacchetto non potrebbe essere immesso nel banbury, onde evitare alterazioni della qualità della gomma rispetto alle specifiche richieste. Occorre quindi considerare l’impegno dell’operatore in termini temporali per completare l’intera fase di dosaggio, con i relativi oneri e necessità di un’esatta programmazione dei cicli di lavoro. E’ purtroppo presente un rischio per la salute dell’operatore rappresentato dall’ambiente nel quale le sostanze vengono dosate, alcune della quali, come ad esempio i composti dello zolfo, risultano dannose all’uomo. Alcuni produttori hanno recentemente messo a punto piccoli impianti di dosaggio e pesatura che presentano tuttavia limiti evidenti sia nella perdurante necessità di presidio umano, sia nella limitatezza delle opzioni di dosaggio, sia nei tempi di lavorazione ancora incompatibili con il timing del banbury. In questo contesto si è sviluppato e commercializzato commercializzato un impianto di miscelazione altamente automatizzato che rappresenta ora lo stato dell’arte del settore con le seguenti caratteristiche:

  • sistema di formatura del contenitore plastico automatica; 
  • sistema di dosaggio e pesatura ad elevata precisione e completamente automatico;
  • sistema di movimentazione automatizzato tramite un trasportatore orizzontale e cassone di carico;
  • elevata produttività oraria (circa un contenitore al minuto), indipendente dal numero di additivi.

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