Imballaggio

Il Raffreddamento sincronizzato nel packaging plastico: oltre la termoregolazione tradizionale

Nel settore del packaging ad altissimi volumi e ad alta velocità, la gestione termica dello stampo non è semplicemente un'utenza ausiliaria, ma il fattore primario che determina la produttività oraria (OEE), la stabilità geometrica del pezzo e il margine economico dell'impianto. Dalle vaschette a parete sottile ai contenitori di grandi dimensioni, dai tappi ad alta cavitazione ai flaconi soffiati, l'evacuazione rapida e uniforme del calore dal polimero fuso è la chiave per ridurre il tempo di ciclo senza generare deformazioni o difetti estetici.
L'approccio Frigel supera i limiti strutturali delle soluzioni basate su temperature fisse e stabili introducendo il Raffreddamento Sincronizzato con il Processo. Combinando centrali adiabatiche ad altissima efficienza con termoregolatori intelligenti bordo macchina (Dynamico DY DP), dispositivi di post-raffreddamento (Cap Cooler) e deumidificatori per stampi (Mold Dryer), Frigel trasforma la gestione del fluido in un azionamento dinamico coordinato con la pressa.

Raffreddamento centralizzato: raffreddatore adiabatico Ecodry e l'alternativa modulare Hybreco

Il primo livello di ottimizzazione di uno stabilimento di imballaggio parte dalle utenze centralizzate. Le torri evaporative a circuito aperto consumano milioni di litri d'acqua per evaporazione, richiedono continui trattamenti chimici con biocidi e rappresentano un permanente rischio biologico per la proliferazione della Legionella Pneumophila.
Frigel risolve questa criticità offrendo due tecnologie adiabatiche a circuito chiuso, ciascuna progettata per rispondere a specifiche priorità di investimento e configurazione impiantistica:

• Ecodry  (Punti di forza centralizzati heavy-duty): Raffreddatore adiabatico con batterie rame o inox a V/W per grandi impianti centralizzati. Garantisce l'isolamento totale del fluido di processo e il funzionamento 100% Glycol-Free fino a -40 °C con tecnologia di scarico per gravità drain-in-back. Azzera il rischio Legionella, elimina i trattamenti chimici continuativi e riduce i consumi d'acqua del 95%.
• Hybreco HSM (Punti di forza modulari Plug & Play): Sistema adiabatico monoblocco compatto basato su batterie a microcanali 100% alluminio (All-aluminum micro-channel coils) che riducono nettamente il CAPEX (€/kW). Integra a bordo la pompa di processo VFD, i controlli parametrici e il filtro a Y, richiedendo solo due collegamenti idraulici (IN/OUT) senza stazioni di pompaggio esterne o costose opere di piping in cantiere.
• Versione diretta vs indiretta con glicole: Hybreco è disponibile in configurazione Diretta (pressurizzata) o Indiretta (con scambiatore a piastre saldobrasate BPHE e pompa di ricircolo integrati). La versione indiretta racchiude il circuito acqua-glicole all'interno dell'unità esterna, proteggendola dal gelo senza dover glicolare l'acqua di processo dello stabilimento.

Quattro architetture di raffreddamento per le applicazioni di packaging

Ogni specifica linea di prodotto all'interno della manifattura di imballaggi richiede flussi fluidodinamici dedicati per garantire la ripetibilità del pezzo ed evitare stress termici latenti nel polimero:

1. Contenitori di grandi dimensioni (casse, secchi, pallet e bidoni)
   Polimeri: polietilene ad alta densità (HDPE), polipropilene (PP) copolimero.
   Cicli: Cicli medi da 25 a 60 secondi con elevati spessori di parete. L'acqua troppo fredda (sotto i 15 °C) crea forte gradiente termico tra superficie e nucleo, causando risucchi, ritiri asimmetrici e deformazioni (warpage).
   Soluzione Frigel: Dynamico DP interfacciato a bordo pressa. Opera con acqua a 15-22 °C (100% senza glicole) e pompe booster HP ad alta pressione (fino a 5,5 bar e 50 m³/h) per vincere le elevate perdite di carico dei lunghi canali e garantire il flusso turbolento (alto numero di Reynolds), riducendo il ciclo del 20-30%."
2. Imballaggio a Parete Sottile (Vaschette Alimentari, Bicchieri, Dairy Products)
   Polimeri: PP omopolimero ad alta fluidità, Polistirene Cristallo/Antiurto (GPPS/HIPS), PET.
   Cicli: Cicli ultra-rapidi da 1,8 a 4,5 secondi su stampi ad alta cavitazione (fino a 64 impronte). Richiedono la massima asportazione di calore nella zona di iniezione.
   Soluzione Frigel: Dynamico DY (con refrigeratore integrato). Per temperature dell'acqua a 10 °C si opera in acqua pura senza glicole. Qualora il processo richieda acqua a 8 °C, l'unità gestisce miscele glicolate fino al 30%. L'algoritmo assistito da IA previene il congelamento del gate durante l'iniezione, incrementando la produttività del 20-40%."
3. Tappi e Chiusure (Closures per beverage e dispenser)
   Polimeri: HDPE, PP (chiusure flip-top ed erogatori).
   Cicli: Produzioni di massa ad alta cavitazione con cicli da 2,5 a 5,0 secondi. I tappi espulsi caldi tendono a ovalizzarsi durante il raffreddamento in cassone.
   Soluzione Frigel: Raffreddamento dello stampo a 10-14 °C tramite Dynamico DY abbinato al dispositivo esterno di post-raffreddamento ad aria forzata Cap Cooler (CAP). Cap Cooler tratta fino a 70.000 tappi/ora in continuo con ingombro a terra minimo (0,95 m²), stabilizzando la geometria del filetto ed eliminando l'ovalizzazione."
4. Contenitori Soffiati (flaconi, bottiglie e taniche - EBM / IBM)
   Polimeri: HDPE, PP, PET, PVC.
   Cicli: Processi continui o ciclici veloci per il mercato personal care e pharma. Richiedono acqua fredda (7-12 °C) per consolidare rapidamente la parison soffiata.
   Soluzione Frigel: Centralina bordo macchina Dynamico DP integrata con il deumidificatore d'aria per stampi Mold Dryer (MDE). Mold Dryer crea un microclima ad aria secca a bassissimo dew-point attorno allo stampo, consentendo di lavorare con acqua a 7 °C senza alcuna formazione di condensa estiva (sweating), azzerando gli scarti per macchie d'acqua.

Industria 4.0: monitoraggio digitale con Netgel 3PR 4.0 e MiND

Le moderne fabbriche di imballaggi ad altissima produttività richiedono una supervisione digitale totale. Il sistema centralizzato Netgel (3PR 4.0) interconnette tutti gli elementi dell'Ecodry, ottimizzando automaticamente la velocità dei ventilatori EC e l'intervento adiabatico in funzione della carica termica reale dello stabilimento e delle condizioni meteo. A livello di impianto, la piattaforma MiND assicura la piena connettività OPC-UA / Euromap 82.1, tracciando in tempo reale consumi energetici, portate e temperature per ciascuna linea di confezionamento.

Caso Reale: Azienda del nord-est specializzata in stampaggio tecnico e packaging 

Efficienza energetica, produttività e flessibilità nel packaging e nello stampaggio tecnico
Questa società (nord-est Italia) produce componenti in plastica di alta precisione destinati ai settori del packaging, dell'automotive e dei componenti tecnici, gestendo un parco macchine di circa 70 presse a iniezione e un reparto interno dedicato alla progettazione di stampi speciali. Con l'obiettivo di ampliare la propria capacità produttiva, abbattere i costi di esercizio e ottimizzare la logistica dei flussi termofluidodinamici del proprio stabilimento, l'azienda si è affidata a Frigel per la riprogettazione e l'ottimizzazione dell'intero sistema di raffreddamento.
Frigel ha proposto e installato un'architettura Ecodry System integrata composta da:
Raffreddatori adiabatici centralizzati auto-drenabili e senza antigelo della serie ECODRY, installati all'esterno per lo smaltimento efficiente del calore di stabilimento.
Gruppi frigoriferi condensati ad acqua a doppia zona bordo pressa della serie MICROGEL RCD (ora Dynamico DY), posizionati su ogni singolo stampo per un controllo termico indipendente.
Centraline di termoregolazione ad alta portata a doppia zona della serie TURBOGEL RBD (ora Dynamico DP), dedicate agli stampi termoregolati per garantire la massima stabilità termica.
I risultati certificati sul campo hanno validato metriche prestazionali di assoluto rilievo:

• Risparmio Energetico del 30%: L'adozione del sistema adiabatico ECODRY, in alternativa ai gruppi frigoriferi centralizzati tradizionali, ha permesso di ridurre i consumi complessivi di energia elettrica del 30%.
• Riduzione dei Tempi di Ciclo: La differenziazione dei set-point di lavoro bordo pressa per ogni singola zona dello stampo ha ottimizzato l'estrazione del calore, massimizzando la produttività oraria.
• Qualità Estetica e Dimensionale: La costanza e la ripetibilità assoluta del raffreddamento hanno azzerato le derive dimensionali dei pezzi stampati, eliminando gli scarti e garantendo tolleranze rigorose.
• Efficienza Operativa e Sostenibilità: Il circuito chiuso pressurizzato ha ridotto drasticamente i consumi di acqua e i costi di manutenzione legati al trattamento idrico.