Estratto dalla relazione presentata durante i P&E Express Caserta di
Martina D’Alessandro, Laminazione Sottile
Durante i P&E Express Caserta (Italia) la relatrice ha presentato e guidato i partecipanti alla visita a un’avanzata linea di verniciatura dei laminati d’alluminio installata in Italcoat, l’azienda di verniciatura del gruppo Laminazione Sottile. Di seguito il dettaglio tecnico della più recente linea di coil coating, che integra le più avanzate tecnologie per applicazioni critiche
Laminazione Sottile è un gruppo di aziende integrate per la produzione, verniciatura e trasformazione di coil d’alluminio per applicazioni critiche, dal packaging alimentare e farmaceutico alla produzione di pannelli compositi per impieghi nell’industria aerospaziale.
Il gruppo è integrato verticalmente – dalla fonderia al prodotto finito – adotta il ciclo chiuso dell’alluminio risultante dalle lavorazioni delle aziende del gruppo e dalla raccolta selettiva dei prodotti d’alluminio a fine vita.
Fa parte del processo integrato la fase di pretrattamento e verniciatura, effettuata da Italcoat, azienda con 3 linee di coil coating (le prime due già oggetto di un reportage pubblicato sulle pagine della nostra rivista), l’ultima delle quali integra le più avanzate tecnologie per il coil coating, oggetto di analisi e visita da parte dei presenti all’edizione 2025 del P&E Express organizzato nella sede centrale della capogruppo. Di seguito pubblichiamo l’intervento di Martina D’Alessandro, process engineering specialist di Laminazione Sottile a introduzione della successiva visita alla sede di Italcoat.
Italcoat
«Italcoat ha una capacità produttiva di circa 35 mila tonnellate/anno di coil d’alluminio di differenti spessori; insiste su una superficie di 25 mila m², dove sono installate 3 linee di verniciatura, una delle quali di recente installazione e oggetto della nostra visita, 2 linee di taglio, 1 linea di imballo e, naturalmente, un laboratorio di ricerca che è fondamentale per continuare a sviluppare nuovi prodotti, anche dal punto di vista dei rivestimenti applicati.
Per quanto riguarda le vernici, Italcoat ha tutte le certificazioni che sono necessarie per il contatto alimentare, dato che vengono verniciati prodotti destinati al packaging alimentare; tutte le certificazioni necessarie per il contatto con i prodotti farmaceutici; le classiche certificazioni di conformità dei sistemi di gestione della qualità, ambientale, e così via.
Veniamo al punto focale di questo intervento, il nuovo impianto di coil coating.
Ogni nostra linea di verniciatura è specializzata per un determinato tipo di prodotti: una processa prevalentemente prodotti destinati al farmaceutico; l’altra prevalentemente prodotti destinati all’alimentare; ancora, una è dedicata a coil per differenti usi, sempre rimanendo nel capo dei prodotti destinati a impieghi specializzati e, per certi versi, “critici”. Le linee sono state progettate per verniciare coil di spessori e larghezze differenti.
Entriamo nel dettaglio della linea più recentemente installata, per definire che cosa la contraddistingue dalle altre.
La nuova linea di coil coating
Il primo elemento su cui concentrare l’attenzione è la zona di carico, con doppio aspo svolgitore. Il coil d’alluminio che proviene dalla laminazione viene caricato sull’aspo svolgitore, che permette di svolgerlo per farlo passare all’interno della linea di verniciatura. Poiché la linea è stata progettata per ottenere la maggiore efficienza anche dal punto di vista della produttività, il doppio aspo permette di caricare il coil successivo mentre la linea vernicia il precedente, così si velocizzano le operazioni di setup. Non è l’unico elemento volto a ottenere alta efficienza, ne vedremo in seguito altri.
Una volta inserito l’aspo svolgitore nella zona di carico, il coil passa per le teste di verniciatura. In questo caso abbiamo teste “bilaccatrici”. L’impianto è attrezzato con 2 teste bilaccatrici, ciascuna delle quali può verniciare contemporaneamente sia la superficie superiore che quella inferiore dell’alluminio.
Sono due, la ragione è la stessa degli aspi svolgitori: mentre viene processato un coil, è già possibile preparare le vernici e i rulli per l’altra bilaccatrice. In questo modo, al termine di una lavorazione si può entrare direttamente con la testa e la bilaccatrice pronta per la lavorazione successiva, minimizzando i tempi di setup.
Abbiamo dunque ottenuto una maggiore efficienza preparando la testa bilaccatrice “in ombra” rispetto alla produzione, cosa che ci permette di organizzare meglio la squadra degli operatori e dare i tempi corretti per le operazioni di setup.
Torniamo al nostro processo: il coil attraversa la testa che applica la vernice sulle due facce del nastro contemporaneamente, con gli spessori definiti. Vedremo nel dettaglio come funziona l’applicazione, ora seguiamo il processo, che prevede la polimerizzazione delle vernici nei forni di riscaldamento. Qui abbiamo un forno a 8 stadi successivi, che permettono di raggiungere la Peak Metal Temperature, la temperatura di picco del metallo in corrispondenza della quale si ottiene la polimerizzazione della vernice applicata. Di seguito il materiale passa attraverso un segmento di raffreddamento a 3 stadi successivi (le brighe di raffreddamento utilizzano acqua a circuito chiuso), per portare il materiale alla temperatura adatta alla fase di stampa successiva e/o al suo riavvolgimento, indipendentemente dalla temperatura ambiente.
In questa linea è stata integrata una sezione di stampa flessografica che applica in quadricromia la grafica definita direttamente sulla superficie del materiale verniciato in uscita dalle brighe di raffreddamento.
Termina il processo il riavvolgimento su aspo avvolgitore del supporto verniciato.
Da qui il coil viene prelevato e portato a una delle linee di taglio, che lo taglierà secondo quanto previsto per ciascun cliente.
Applicazione vernici
Entriamo nel dettaglio di come viene applicata la vernice. La testa di laccatura è costituita da 3 rulli superiori che applicano la vernice nella parte superiore dell’alluminio e 3 rulli inferiori che l’applicano nella parte di sotto. Ciascun rullo ha una sua funzione, una sua velocità di contro-rotazione/rotazione, ed esercita una sua pressione (pure regolabile) sul rullo vicino e sul materiale da verniciare. La vernice viene immessa tra il rullo 1 e 2. Modificando i diversi parametri di processo (velocità della linea, di ciascun rullo, la loro direzione di rotazione e la pressione esercitata da ciascuno) è possibile effettuare tutti i necessari aggiustamenti in funzione degli spessori dell’alluminio, delle quantità di vernici che vogliamo trasferire sull’alluminio secondo il tipo di prodotto applicato e delle specifiche del coil in lavorazione, della velocità della linea.
Teniamo conto, tra i fattori variabili, che questa linea può processare spessori di coils d’alluminio compresi tra gli 80 e 400 micron, con una larghezza fino a 1500 mm, e la velocità della linea può essere regolata fino a 300 m/min.
Le grammature che possiamo applicare sono le più varie, nell’intervallo tra 0,5 e 30 g, a seconda della specifica di prodotto. La quantità minima è tipica per l’applicazione di vernici all’acqua, in ogni caso le differenti grammature dipendono anche dalla natura delle vernici applicate, idrofile, poliuretaniche, viniliche, epossidiche e via dicendo. L’architettura del forno, 8 moduli in sequenza, permette di regolare con precisione le curve termiche in funzione del prodotto, delle grammature applicate, della velocità della linea.
Il controllo delle grammature applicate sono regolabili anche mediante direzione di rotazione dei rulli applicatori.
I rulli possono girare come vogliamo noi, cioè in senso anti-orario oppure in senso orario: noi chiamiamo i versi di rotazione “concord” e “reverse”, in riferimento alla rotazione del rullo rispetto al nastro di alluminio. Se ruota nello stesso verso del nastro di alluminio è concord altrimenti è reverse. In modo reverse possiamo applicare qualsiasi tipo di grammatura, da 0,5 a 30 g, invece in modo concord, proprio perché le forze di attrito sono minori e accompagniamo il nastro di alluminio nel suo movimento, possiamo applicare (“spalmare”) fino un massimo di 4-4,5 g di vernice. Ovviamente, il tipo di “spalmatura” sarà diversa nel caso reverse rispetto a concord: nel caso concord tende a essere molto più “aperta” rispetto al reverse, che crea uno strato molto più compatto. In molte applicazioni, dove le grammature (e gli spessori richiesti) sono molto bassi, è comodo avere la possibilità di laccare in modalità concord, perché in questi casi laccare a reverse comporterebbe avere pressioni di contatto tra i rulli troppo alte, rischio di generare spezzature e tempi lunghi per il loro recupero.
Anche il diametro dei rulli è un fattore tipico di ciascun impianto di coil coating. In questo caso abbiamo un diametro “intermedio” rispetto ai rulli installati sulle altre due linee che abbiamo a disposizione.
Forno di polimerizzazione e sezione di raffreddamento
Come detto, sono costituiti, rispettivamente da 8 moduli e 3 stadi di raffreddamento in successione.
La temperatura massima raggiungibile è di 350 °C, i diversi moduli permettono di ottenere curve di riscaldamento regolabili con precisione.
I moduli del forno hanno una tecnologia particolare, molto più efficiente rispetto a quella delle altre due linee. Si tratta, anche in questa linea, di un forno a flottazione: all’interno di ciascun modulo ci sono delle bocchette superiori e inferiori che soffiano aria calda, tra di esse passa il nastro di alluminio, sostenuto da quest’aria, che gestiamo controllando 3 diversi parametri: quantità d’aria, la sua temperatura e la distanza delle bocchette dal nastro d’alluminio.
In ogni modulo calibriamo molto precisamente la distanza tra le bocchette: nei primi moduli c’è una distanza tra le bocchette inferiori e quelle superiori fino a 20 cm, mentre nell’ultimo modulo di riscaldamento tale distanza si può ridurre fino a 4 cm. In questi 4 cm l’alluminio passa senza mai toccare le bocchette, in questo modo massimizziamo lo scambio termico aria/superfici, con significativi risparmi in confronto con un forno più tradizionale, perché riusciamo a concentrare tutto il calore necessario sulla sola superficie d’alluminio. Ovviamente ciò avviene in condizioni di massima sicurezza, controllando in modo rigoroso il LEL (Lower Explosive Limit), il limite inferiore di esplosività, dato che applichiamo anche vernici al solvente. Nel nostro caso i solventi sono espulsi nei primi 4 moduli del forno, dove le temperature fanno evaporare sia quelli basso bollenti che gli alto bollenti. Il limite superiore di concentrazione solventi che abbiamo impostato per il fermo automatico del sistema – la linea si blocca automaticamente al di sopra di questo limite – è del 34% (secondo le normative applicabili, il limite di concentrazione è del 45%), in fase di processo normale lavoriamo a concentrazioni comprese tra 20-25%.
Controllo di processo
Il controllo di processo si effettua in tempo reale. Nella foto è visibile una delle configurazioni che può assumere la sala di controllo. Negli schermi indicati con il numero 1 è visualizzato il supervisore. Tramite il supervisore controlliamo tutto, la velocità dei rulli, le pressioni di accostamento dei rulli, la loro posizione, il profilo termico, tutti i parametri relativi all’aria che sta all’interno dei forni, se i forni sono in depressione o sotto pressione, la configurazione dell’apertura-chiusura delle valvole di ogni modulo del forno, il tiro applicato al materiale in ingresso e in uscita, in definitiva, qualsiasi tipo di problema può essere gestito tramite il supervisore, che è un sistema completamente integrato nel PLC della macchina.
La grammatura della vernice applicata si regola tramite i parametri di processo prima visti, però monitoriamo in continuo l’effettiva grammatura applicata mediante uno strumento speciale, lo Specmetrix (nella foto visibile nello schermo indicato come 2), un sistema che analizza i dati rilevati in continuo da sonde laser posizionate all’uscita della linea di verniciatura (subito dopo le brighe di raffreddamento), che misurano in tempo reale lo spessore della vernice al centro e ai due lati del coil verniciato, sia sopra che sotto.
Oltre al controllo degli spessori applicati dobbiamo anche assicurarci che non ci siano difetti sul nostro nastro verniciato. Questo controllo viene effettuato con il sistema denominato Ametek, la cui schermata è visibile, sempre nella figura 8, nel monitor indicato con il numero 3.
Il sistema Ametek è un sistema che, in questa linea, è composto da 8 telecamere (il doppio rispetto allo stesso sistema installato nelle altre due linee di Italcoat) 4 delle quali controllano la faccia superiore e 4 quella inferiore del nastro verniciato, in base al “classificatore” difetti prestabilito per quel tipo specifico di prodotto in lavorazione.
Il sistema evidenzia tutte le eventuali difettosità presenti sull’alluminio verniciato, ma è in grado di discriminare anche eventuali difettosità dipendenti dall’alluminio nudo. In entrambi i casi, a seguito di segnalazione del difetto fermiamo la linea e interveniamo per correggere l’errore, prima di proseguire con la lavorazione.
Infine, lo schermo indicato nella figura con il numero 4 è relativo al DCT Control System, che permette di tenere sotto controllo il funzionamento del post-combustore (RTO), LEL (consente, tra l’altro, di controllare se l’analizzatore LEL dei diversi moduli del forno sta lavorando correttamente), le diverse temperature dei flussi d’aria e il recupero del calore dell’aria depurata in uscita, che si effettua mediante due scambiatori di calore aria/aria. Il calore recuperato s’invia al sistema di riscaldamento dei diversi moduli del forno, aumentando l’efficienza energetica complessiva del processo.
Il combustore, termico rigenerativo (CTR o, in inglese, RTO) ha una capacità di trattamento di 80.000 Nm³/h.
Vantaggi dell’impianto rispetto a una linea di coil coating tradizionale
Nella figura riassumiamo i vantaggi competitivi del nuovo impianto, sia sotto il profilo del processo (tenuto conto, tra l’altro, che possiamo lavorare con larghezze del coil fino a 1.500 mm), sia sotto quello della sostenibilità.
Come opportunità, aggiungerei l’integrazione in linea della fase di decorazione flessografica per quadricromia [nel momento della visita in fase di test finale della quadricromia, ndr].
Nuove possibilità e applicazioni
Aumento della capacità produttiva, flessibilità ed efficienza del nuovo impianto ci stimolano e permettono di proporre i nostri laminati d’alluminio per applicazione in settori diversi da quelli tipici del nostro gruppo, il food & pharma packaging.
Un settore in forte espansione è quello degli scambiatori di calore, per i quali abbiamo testato diverse soluzioni avanzate di rivestimenti idrofili che offrono una superiore efficienza di trasferimento energetico.
Sono in fase di sviluppo anche le applicazioni in edilizia, in particolare per coperture e isolamenti, un ulteriore campo di applicazione per i laminati sottili d’alluminio verniciato, sia sotto il profilo tecnico (riflessione della radiazione solare), sia estetico.
Nel campo del general engineering abbiamo prospettive di sviluppo veramente notevoli, in particolare nelle applicazioni dei pannelli honeycomb, leggerissimi e ad alta caratterizzazione, per la produzione di strutture ad alto valore aggiunto, che possiamo fornire con rivestimento solo parzialmente polimerizzato, in modo da facilitare l’applicazione finale della finitura sulla struttura terminata.
Infine, il coil d’alluminio rivestito ha un impiego sempre maggiore anche in campo automotive, per le sue prestazioni di leggerezza (e lavorabilità), caratteristica sempre più apprezzata per compensare l’aumento dei pesi dovuti all’integrazione delle batterie nelle auto elettriche, ibride e pure».
