IT201800004506A1 - Apparecchiatura perfezionata per stampaggio a reazione ed iniezione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione riguarda un'apparecchiatura perfezionata per stampaggio a reazione ed iniezione comprendente almeno una testa di miscelazione e dosaggio di resine termoindurenti espandenti ed uno stampo, detto stampo prevedendo:

- almeno una porzione di adduzione destinata ad accoppiarsi con una estremità operativa della testa di miscelazione e dosaggio,

- almeno un canale di alimentazione e distribuzione ed almeno un vano di formatura in comunicazione di fluido tra loro e con la porzione di adduzione.

Tale apparecchiatura è stata sviluppata per ottimizzare i tempi di produzione nei processi industriali di stampaggio a reazione ed iniezione nonché per un relativo procedimento industriale ad elevata resa.

L'invenzione riguarda in particolare un'apparecchiatura per consentire di eliminare i tempi morti dovuti all'attesa del termine dei tempi di reazione del materiale in un sistema che adotta una tecnologia di iniezione con miscelazione e dosaggio.

L’invenzione riguarda altresì procedimenti industriali di tipo HPRTM (High Pressure Resin Transfer Moulding) nei quali vengono ottimizzate le tempistiche produttive.

Arte nota

Com’è noto in questo specifico settore tecnico, nei processi di stampaggio per reazione con resine espandenti le resine reagenti vengono dosate in rapporto stechiometrico verso un dispositivo di miscelazione detto comunemente testa di miscelazione e dosaggio. Nella testa di miscelazione le resine vengono miscelate intimamente per effetto di agitazione meccanica ottenuta tramite miscelatori rotanti oppure per effetto di elevata turbolenza generata da getti delle resine che si scontrano in una zona di dimensioni limitate chiamata comunemente camera di miscelazione. Dopo la miscelazione le resine miscelate sono ancora allo stato liquido e, mentre comincia la loro reazione chimica, vengono rilasciate o iniettate per effetto della pressione esistente nella camera di miscelazione, nella cavità dello stampo a cui sono destinate.

Se la resina reagendo forma schiuma ed espande, la testa di miscelazione rilascia una determinata quantità di materiale che, una volta espanso, satura il volume interno allo stampo, espandendosi per esempio trenta volte rispetto al volume del liquido e realizzando manufatti con le caratteristiche suddette. Una volta dosate le resine in fase liquida nello stampo la testa di miscelazione e dosaggio può essere rimossa mentre avviene l’espansione e la solidificazione del materiale all'interno dello stampo.

La testa di miscelazione e dosaggio viene movimentata verso un differente stampo reiterando lo stesso procedimento, e così via, ottenendo di fatto una produzione in parallelo.

Tale processo, che garantisce un vantaggio dovuto all’utilizzo di più stampi contemporaneamente adottando un’unica testa di miscelazione e dosaggio, è attuabile solo con stampi aperti durante la fase di colata oppure chiusi ma i cui fori di iniezione sono posizionati sopra il battente del fluido immesso e, in ogni caso, solo quando l'immissione della resina reagente avviene a pressione atmosferica e la reazione di espansione e solidificazione del materiale è relativamente lenta.

Infatti, se il manufatto si forma per colata in un volume dello stampo a pressione atmosferica oppure per iniezione in una cavità a pressione atmosferica la testa di miscelazione può essere rimossa senza particolari problemi e sostituita da un dispositivo di chiusura del foro di iniezione non ermetico e senza particolarità meccaniche. Basta per esempio un tappo di silicone azionato da un pistone ad aria.

Tuttavia, un procedimento di questo tipo non può esser applicato quando la cavità dello stampo deve essere mantenuta a pressioni inferiori o particolarmente superiori alla pressione atmosferica e nemmeno quando nello stampo siano presenti più vani di formatura, anche diversi, che siano in comunicazione di fluido con un’unica porzione di adduzione.

Ad esempio, se nello stampo deve essere praticato il vuoto prima dell’iniezione, oppure se l'iniezione viene effettuata con una predeterminata pressione e particolarmente con un gradiente elevato di pressione per far scorrere le resine entro fibre stratificate, oppure ancora se la cavità, pur riempita, deve essere mantenuta in pressione fino alla solidificazione delle resine, non è ipotizzabile operare la rimozione della testa di miscelazione se non mantenendo la cavità nelle condizioni suddette per ottenere componenti che necessitano elevata qualità.

Nel settore tecnico dello stampaggio a reazione sono noti anche processi HPRTM che sono differenti dai processi con resine espandenti e che vengono utilizzati in base alle caratteristiche del pezzo da ottenere. Secondo la tecnica HPRTM sono stati sviluppati procedimenti che operano per utilizzare opportunamente le caratteristiche delle resine termoindurenti compatte, accoppiate alla iniezione in condizioni di elevata pressione.

I processi HPRTM si sono sviluppati recentemente in ambito automotive principalmente per realizzare componenti di altissima qualità strutturale ed estetica in materiale composito, come ad esempio fibra di carbonio, essenzialmente per alleggerire il peso della struttura portante delle automobili o di sue parti componenti in considerazione della pressante esigenza di ridurre i consumi di combustibili fossili e della necessità di costruire auto a propulsione elettrica.

Questa tecnologia consente di produrre in tempi relativamente brevi migliaia di pezzi con le medesime dimensioni e caratteristiche e mediante un processo industriale ripetibile e rapido.

Un processo HPRTM prevede di operare con strati dì fibra vergine o riciclata, non pre-impregnata, con un costo base e di approvvigionamento abbordabile e con tempi di impregnazione e di polimerizzazione che sono dell’ordine di qualche centinaio di secondi.

Il processo HPRTM prevede inoltre di miscelare le resine reattive tramite una testa di miscelazione per alta pressione dove la miscelazione delle resine si ottiene grazie all’elevata turbolenza generata dallimpingement di getti prodotti da alta pressione e di iniettare il composto reagente nella cavità dello stampo in posizione pressoché baricentrica o comunque opportuna per poter impegnare tutta la fibra ivi inserita.

L’operazione di iniezione dura da pochi secondi a qualche decina di secondi e la resina reagente si diffonde dal punto di iniezione attraverso tutta la fibra fino ad arrivare alle zone di fine diffusione più periferiche.

Mentre la resina reagente ha impregnato la fibra e sta riempiendo la cavità e gli anfratti, la pressione entro la cavità dello stampo aumenta in corrispondenza del punto di iniezione e nell’area di prima diffusione in ragione della resistenza allo scorrimento che incontra la resina nel diffondersi attraverso le fibre. Quando la resina reagente arriva ad aver riempito tutta la cavità, si sviluppa un subitaneo incremento di pressione nella cavità e questo picco di pressione viene limitato dalla chiusura della testa di miscelazione.

L’incremento di pressione in tutta la cavità e il picco di pressione servono a compattare le resina reagente e a collassare eventuali bolle di aria, piccole e residue, che si possono trovarsi trovano comunque in qualche zona periferica di accumulo della resina nonostante il fatto che nello stampo venga preliminarmente praticato il vuoto.

Normalmente, un sensore di pressione, installato affacciato alla cavità dello stampo in prossimità della zona di ingresso della resina, rileva la pressione della resina reagente nella cavità dello stampo e fornisce il segnale per la chiusura della testa di miscelazione in modo da arrestare il riempimento e da limitare il picco di pressione ai valori desiderati per il compattamento.

Nel contempo, lo stampo è mantenuto ad una temperatura adatta ad accelerare la reazione della resina (ad esempio superiore ai 100°C) e, una volta conclusa la fase di iniezione, la resina reagente iniettata comincia rapidamente a polimerizzare fino a solidificare e a formare le caratteristiche meccaniche del pezzo da ottenere.

La polimerizzazione è anche stimolata dal calore sviluppato dalla reazione della resina stessa cosicché si arriva ad attenere la polimerizzazione necessaria alla rimozione del pezzo dallo stampo, cosiddetto de-molding.

Pur vantaggioso sotto vari aspetti, e sempre più destinato a diffondersi in ambito industriale, il processo HPRTM presenta tuttora alcuni inconvenienti operativi, in particolare necessita ancora di un’ottimizzazione temporale del processo produttivo.

In particolare, il processo HPRTM tradizionale sopra descritto prevede che, una volta che la testa di miscelazione e iniezione ha terminato l’erogazione della resina reagente e chiuso ermeticamente il proprio condotto di immissione della resina, la testa rimanga in posizione otturando il foro di accesso alla cavità dello stampo fino al completamento dell’indurimento del materiale, dato che un distacco o la rimozione anticipata comporterebbero gravi danni per le alte pressioni ancora in gioco. Infatti, non è pensabile di staccare la testa causando così il rilascio della pressione senza provocare un danneggiamento immediato del componente da realizzare.

Questa situazione si verifica praticamente con tutte le resine termoindurenti, ed in particolare con le resine: poliuretaniche, epossidiche, vinilestere, poliammidiche, poliesteri insaturi, fenoliche, e con i siliconi.

Il processo di dosaggio di materiali espansi in una cavità prevede che la densità finale del manufatto sia determinata dalla quantità di materiali reagenti dosata nella suddetta cavità durante la prima fase del processo e dalla pressione generata dall’espansione stessa del materiale iniettato.

Per fare in modo che si generi la corretta pressione all’interno del vano di formatura, il vano di formatura stesso deve essere ermetico.

Volendo realizzare attrezzature di stampaggio con più cavità, anche diverse, si creerebbe il bisogno di interrompere la comunicazione di fluido tra la suddetta cavità e le altre, quindi dalla porzione d’adduzione, una volta che in essa sia stata dosata la corretta quantità di resine reagenti, per poter procedere al dosaggio dei materiali nelle altre cavità.

È possibile, inoltre, asserire che durante la fase di polimerizzazione e indurimento del materiale la testa di miscelazione e dosaggio resti sostanzialmente inutilizzata e che il tempo di inutilizzo si traduca in una perdita di capacità produttiva durante il ciclo di lavoro giornaliero.

Sarebbe in questo caso desiderabile poter ovviare a questo problema, garantendo i vantaggi delle tecniche note di stampaggio per reazione ed iniezione per i materiali espansi e per le resine in condizioni di pressione atmosferica, senza incorrere nelle rispettive problematiche. Sarebbe quindi desiderabile distaccare senza problemi la testa di miscelazione ed iniezione dallo stampo anche nei casi in cui ci si trovi in condizioni di resine non solidificate ed elevata pressione interna, e poterla posizionare e utilizzare su un differente stampo, analogamente a quanto avviene nella tecnologia nota di iniezione dei materiali immessi in cavità a pressione atmosferica.

Il problema tecnico che sta alla base della presente invenzione è quello di escogitare un’apparecchiatura ed un relativo procedimento industriale per consentire un corretto dosaggio di materiale in uno stampo avente più cavità, anche diverse, ed un sicuro distacco di una testa di miscelazione e dosaggio da un sistema di stampaggio a reazione ed iniezione impiegabile sia per resine reagenti termoindurenti compatte sia per resine termoindurenti espandenti; detta apparecchiatura e detto procedimento avendo rispettive caratteristiche strutturali e funzionali tali da superare gli inconvenienti che tuttora limitano i procedimenti della tecnica nota.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di escogitare un’apparecchiatura ed un relativo procedimento industriale che consentano di incrementare la resa dell’intero processo industriale di stampaggio e reazione ed iniezione.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è quello di escogitare un procedimento che possa essere applicato ed attuato in ambito industriale a costi relativamente contenuti garantendo però una elevatissima resa in termini di qualità nell’ottenimento di componenti ottenuti per stampaggio in grande serie.

Sommario dell'invenzione

L’idea di soluzione che sta alla base della presente invenzione è quella di prevedere un’apparecchiatura in grado di consentire di isolare ogni cavità presente in uno stampo dalle altre connesse alla medesima porzione di adduzione di resine termoindurenti sia espandenti che compatte, permettendo poi di disaccoppiare la testa di miscelazione e dosaggio dallo stampo una volta terminata la fase di iniezione, cosicché la testa di miscelazione e dosaggio possa essere eventualmente riposizionata e utilizzata su almeno uno stampo differente nel corso del completamento della polimerizzazione e formazione dei componenti del primo stampo.

In altre parole, l’invenzione deve consentire di utilizzare stampi in cui siano presenti più vani di formatura con dimensioni anche differenti, atti ad ottenere pezzi di densità anche differenti, avendo un unico punto d’immissione del materiale ed utilizzando quindi un’unica testa di miscelazione e dosaggio. Inoltre, l’apparecchiatura secondo l’invenzione deve prevedere la possibilità di alimentare plurimi vani di colata in uno stesso stampo attraverso un’unica porzione di adduzione delle resine termoindurenti compatte o espandenti.

Sulla base di questa idea di soluzione il problema tecnico è risolto da un’apparecchiatura perfezionata per stampaggio a reazione ed iniezione comprendente almeno una testa di miscelazione e dosaggio di una miscela di resine termoindurenti espandenti ed uno stampo, detto stampo comprendendo:

- una porzione di adduzione destinata ad accoppiarsi con una estremità operativa della testa di miscelazione e dosaggio,

- almeno un canale di alimentazione e distribuzione ed almeno un vano di colata e formatura in comunicazione di fluido tra loro e con la porzione di adduzione,

caratterizzata dal fatto di comprendere ulteriormente un dispositivo otturatore attivo su almeno un percorso di fluido definito tra la porzione di adduzione e detto almeno un canale di alimentazione e distribuzione, a monte di detto almeno un vano di colata e formatura per consentire di disaccoppiare detta testa di miscelazione e dosaggio intercettando detto almeno un percorso di fluido al termine della fase di immissione di detta miscela di resine termoindurenti espandenti.

Il suddetto dispositivo otturatore previsto sul percorso di fluido è asservito ad un sistema di misura della portata che consente così di regolare con precisione la distribuzione di quantità dosate di miscela di resine reagenti termoindurenti nel vano di colata e formatura consentendo nel contempo di disaccoppiare detta testa di miscelazione e dosaggio al termine della fase di immissione di detta miscela di resine termoindurenti espandenti.

È da notare che la porzione di adduzione è lunico ingresso di immissione per una pluralità di canali di alimentazione e distribuzione sfocianti in corrispondenti vani di colata.

Tale porzione di adduzione comprende una bussola di accoppiamento per la connessione di detta estremità operativa della testa di miscelazione e dosaggio mediante un foro passante e sfocia in almeno un canale di alimentazione e distribuzione su cui è attivo trasversalmente detto dispositivo otturatore.

Inoltre, una bussola di chiusura e riscontro è prevista in posizione affacciata al dispositivo otturatore rispetto al canale di alimentazione e distribuzione e presenta una rientranza che è strutturata per un accoppiamento di forma con una estremità smussata del dispositivo otturatore.

Inoltre, il dispositivo otturatore è realizzato con un materiale più duro rispetto al materiale con cui è realizzata detta bussola di chiusura e riscontro.

In una forma alternativa di realizzazione, il dispositivo otturatore comprende un cilindro cavo coassiale alla bussola di accoppiamento di detta porzione di adduzione e nel quale è accolto un pistone depressore mobile lungo le cavità del cilindro in asservimento ad un attuatore di depressione.

Nello stampo secondo l’invenzione il dispositivo otturatore può essere posizionato preferibilmente in condizione coassiale all’asse della porzione di adduzione e può anche essere esteso in posizione disassata rispetto all’asse della porzione di adduzione allo scopo di otturare uno o più singoli canali di alimentazione e distribuzione.

Quando realizzato in posizione disassata il dispositivo otturatore comprende uno stelo cilindrico mobilmente guidato trasversalmente a detto almeno un canale di alimentazione e distribuzione in asservimento ad un sistema di misura della portata destinato a rilevare almeno un completamento e la fine della fase di iniezione.

L’invenzione riguarda altresì un procedimento di stampaggio a reazione ed iniezione in cui è previsto l’impiego di almeno una testa di miscelazione e dosaggio di resina termoindurente reagente ed espandente ed uno stampo, detto stampo comprendendo:

- una porzione di adduzione destinata ad accoppiarsi con una estremità operativa della testa di miscelazione e dosaggio,

- almeno un canale di alimentazione e distribuzione ed almeno un vano di colata e formatura in comunicazione di fluido tra loro e con la porzione di adduzione;

detto procedimento essendo caratterizzato dalle seguenti fasi: - accoppiamento della estremità operativa di detta testa di miscelazione e dosaggio con detta porzione di adduzione;

- immissione di resina reagente termoindurente nello stampo fino al completamento della fase di iniezione;

- intercettazione sequenziale di almeno un percorso di fluido tra detta porzione di adduzione e detto vano di colata e formatura immediatamente al termine dell’immissione di detta quantità di miscela di resine reagenti termoindurenti in asservimento a detto sistema di misura della portata e tramite almeno un dispositivo otturatore attivo a monte di detto almeno un vano di colata e formatura;

- completamento della sequenza di immissione in diversi vani; - rimozione di detta testa di miscelazione e dosaggio.

È prevista inoltre una fase di depressurizzazione e risucchio di residui della miscela di resine termoindurenti mediante il medesimo dispositivo otturatore comprendente un cilindro cavo avente un’estremità mobilmente guidata trasversalmente al percorso di fluido ed all’interno del quale è mobile un pistone depressore.

È inoltre da notare che l’immissione di resina termoindurente espandente avviene sequenzialmente in plurimi vani di colata interni allo stesso stampo ed in collegamento fluido tramite rispettivi canali di alimentazione e distribuzione con un’unica porzione di adduzione di unico punto di iniezione.

Vantaggiosamente, la sequenzialità e la selezione del canale di alimentazione e distribuzione da alimentare avviene attivando rispettivi dispositivi otturatori previsti in numero eguale ai canali presenti e disposti su ciascun rispettivo canale.

L’attivazione del depressore ad aumentare il volume può essere attivata sia in seguito all’avenuta sigillatura della camera di adduzione rilevabile tramite un pressostato installato sul dispositivo di comando oppure con un leggero anticipo sulla posizione di sigillatura rilevato tramite un micro-switch o un sensore di prossimità installato sul cilindro che comanda il movimento dell’otturatore.

Inoltre, il depressore viene comandato in posizione estesa o retratta nel cilindro cavo tramite un pistone idraulico che sposta un carrello provvisto di scanalature inclinate lungo le quali si impegna tramite spine a scorrimento o slitte opportune applicate alla sua estremità lungo i fianchi.

In una realizzazione preferita bussola di accoppiamento, bussola di inserimento, dispositivo otturatore e pistone depressore sono montati nelle rispettive sedi utilizzando guarnizioni e tenute a scorrimento composte da materiali adatti a resistere ad elevate temperature, ad esempio guarnizioni in Teflon oppure FKM-Viton resistenti fino anche a 200°C.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell’apparecchiatura e del procedimento secondo l’invenzione risulteranno dalla descrizione, fatta qui di seguito, di un esempio di realizzazione dato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati.

Breve descrizione dei disegni

La figura 1 mostra una vista schematica in pianta di una porzione di uno stampo recante l’impronta di stampaggio e realizzato secondo la presente invenzione;

la figura 2 mostra una vista prospettica e schematica dello stampo comprendente l’impronta della figura 1 ;

la figura 3 mostra una vista prospettica di un particolare di un’apparecchiatura secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

la figura 4 mostra una vista in sezione in sezione del particolare di figura 3 preso secondo una direzione ortogonale;

la figura 4 A mostra una vista in scala ingrandita di un particolare della figura 4;

la figura 5 mostra l’apparecchiatura della figura 3 nella fase di immissione di miscela di resine reagenti termoindurenti;

la figura 6 mostra l’apparecchiatura della figura 3 nella condizione in cui un otturatore è in fase di sigillatura del condotto di adduzione;

la figura 7 mostra l’apparecchiatura della figura 3 nella fase di azionamento di un pistone depressore;

la figura 8 mostra l’apparecchiatura della figura 3 nella fase di distacco della testa di miscelazione e dosaggio;

la figura 9 mostra una vista schematica in sezione di una forma di realizzazione alternativa secondo la presente invenzione;

la figura 10 mostra una ulteriore forma di realizzazione secondo la presente invenzione;

la figura 11 mostra una ulteriore forma di realizzazione secondo la presente invenzione.

Nelle differenti figure, elementi analoghi saranno identificati da numeri di riferimento analoghi.

Descrizione dettagliata

Con riferimento a tali figure, con 1 è globalmente e schematicamente indicata un’apparecchiatura per stampaggio a reazione ed iniezione realizzata secondo la presente invenzione per il disaccoppiamento di una testa 9 di miscelazione e dosaggio di resine reattive da uno stampo 2 in cui la miscela di resine reagenti sono mantenute in pressione. Questo disaccoppiamento avviene secondo linvenzione immediatamente dopo il completamento dell’immissione della miscela di resine reagenti fluide, ciò al fine di ottimizzare le tempistiche del processo produttivo.

L’invenzione risulta particolarmente adatta quando sia utile adottare plurimi stampi per una lavorazione in parallelo, avendo a disposizione un unico sistema di iniezione con testa di miscelazione e dosaggio 9. La descrizione che segue è fatta con particolare riferimento a questo esempio di realizzazione con lo scopo di semplificarne l’esposizione.

L’apparecchiatura 1 è associata ad uno stampo 2 strutturato con una coppia di semi-gusci richiudibili a valve.

Lo stampo 2 prevede almeno una porzione di adduzione e di inserimento 3 della resina, almeno un canale o camera di alimentazione e distribuzione 4 ed almeno una vasca o vano di formatura 5. La miscela di resine reagenti fluide viene addotta alla porzione di adduzione 3 dalla testa di miscelazione e dosaggio 9 e fluisce attraverso il canale di alimentazione e distribuzione 4 fino al'interno del vano di colata e di formatura 5.

Possono essere vantaggiosamente previsti anche due o più canali di alimentazione e distribuzione 4, nel qual caso su di essi sono ulteriormente previsti fori 16 di accoglimento, visibili in figura 1, di mezzi valvolari 6 di selezione di colata, visibili nelle figure 9, 10 e 11 e come risulterà chiaro dal seguito della descrizione.

Come visibile in figura 3, la porzione di adduzione 3 dell’apparecchiatura 1 comprende una bussola di accoppiamento 7 per la testa di miscelazione e dosaggio ed una bussola di alimentazione 8. La bussola di alimentazione 8 è connessa alla bussola di accoppiamento 7 in corrispondenza di una sua estremità interna 10 senza sostanziale soluzione di continuità e in prolungamento coassiale.

La bussola di accoppiamento 7 è atta a ricevere l’estremità operativa della testa di miscelazione e dosaggio 9. La bussola di accoppiamento 7, nella presente forma di realizzazione esemplificativa e non limitativa, presenta una sezione longitudinale a T con un foro passante 10 centrale di diametro costante.

La bussola di alimentazione 8 è posta tra la bussola di accoppiamento 7 ed il canale di alimentazione e distribuzione 4.

Nulla vieta ovviamente che la bussola di accoppiamento 7 e la bussola di alimentazione 8 coincidano in una medesima struttura monolitica. Nella forma preferita di realizzazione qui descritta a puro titolo indicativo e non limitativo, le due bussole 7 e 8 sono state ipotizzate come strutturalmente indipendenti anche se accoppiate tra loro senza soluzione di continuità a formare un unico condotto di immissione che sfocia nel canale di alimentazione e distribuzione 4.

La bussola di alimentazione 8, nell’esempio non limitativo qui descritto, presenta un canale interno di forma tronco conica con una prima porzione 1 1 tronco conica avente sezione di base in comunicazione con la sezione di sommità di una seconda porzione 12 tronco conica ancor più svasata rispetto alla precedente. Questa seconda porzione 12 sfocia nel canale di alimentazione e distribuzione 4.

La bussola di alimentazione 8 prevede che la prima porzione 11 tronco conica abbia un diametro minore 13 che è in corrispondenza e collima con il diametro del foro passante 10 della bussola di accoppiamento 7, ed un diametro maggiore 14 o di base che è in corrispondenza della seconda porzione 12 tronco conica. Nulla vieterebbe tuttavia che il canale interno della bussola di alimentazione 8 sia conformato secondo un’unica forma tronco conica che pone in comunicazione il foro 10 con il canale di alimentazione e distribuzione 4.

L’apparecchiatura 1 comprende, inoltre, un dispositivo otturatore 15 a cilindro cavo disposto preferibilmente coassialmente alla bussola di accoppiamento 7 e trasversalmente al canale di alimentazione e distribuzione 4.

Il dispositivo otturatore 15 è vantaggiosamente situato in prossimità della porzione di adduzione 3, vale a dire della bussola di accoppiamento 7 e della relativa bussola di alimentazione 8 in modo da poter interferire con il percorso di fluido del tratto di condotto di alimentazione formato dai fori 10, 11 e 12 prospicenti il canale di alimentazione e distribuzione 4.

lI dispositivo otturatore 15 è alloggiato all’interno dello stampo 2, in particolare in uno dei due semi-stampi, in posizione sostanzialmente affacciata rispetto alla seconda porzione svasata 12 della bussola di alimentazione 8, coassialmente con essa.

In questa forma di realizzazione il dispositivo otturatore 15 è conformato come un cilindro internamente cavo lungo una sua dimensione longitudinale per alloggiare internamente un pistone depressore 21. Il dispositivo otturatore 15 presenta un’estremità distale 17 rivolta verso il canale di alimentazione e distribuzione 4, la quale presenta uno smusso periferico 26, ben visibile nelle sezioni delle figure 4, 4A e 5.

Questo dispositivo otturatore 15 è mobilmente guidato da mezzi motorizzati 30 da e verso la porzione di adduzione 3, ed in particolare da e verso la bussola di alimentazione 8, in modo da occludere e sigillare il percorso di fluido del tratto di condotto di alimentazione formato dai fori 10, 1 1 e 12 prospicenti il canale di alimentazione e distribuzione 4 a valle della bussola di alimentazione 8.

La seconda porzione svasata 12 della bussola 8, in corrispondenza del proprio diametro maggiore 14 presenta una corrispondente inclinazione della parete interna che si accoppia con medesima forma con lo smusso periferico 26 del dispositivo otturatore 15.

Il dispositivo otturatore 15 viene azionato in avvicinamento ed allontanamento rispetto alla bussola di alimentazione 8 da un dispositivo attuatore 24 che in questo caso, sempre in forma non limitativa, è predisposto con una cavità 32 che permette l’inserimento di un meccanismo a carrello 34 che comandano in modo indipendente il movimento del depressore 2 1.

In condizione di chiusura in contrasto si ha l'accoppiamento di forma tra smusso periferico 26 e parete interna 18 della seconda porzione svasata 12, ed una conseguente interruzione di comunicazione di fluido e sigillatura tra seconda porzione svasata 12 della bussola di alimentazione 8 e il canale di alimentazione e distribuzione 4. Il dispositivo otturatore 15 e la bussola di alimentazione 8 sono preferibilmente realizzati con un materiale differente, in particolare il materiale del dispositivo otturatore 15 essendo più duro del materiale della bussola di alimentazione 8.

Resta inteso che per tutte le considerazioni del caso la bussola di alimentazione 8 può coincidere con la bussola di adduzione 7 a seconda delle necessità di allestimento dell'apparecchiatura 1.

Come già detto, il dispositivo otturatore 15, nella forma a cilindro cavo, alloggia nella sua cavità interna 20 un pistone depressore 21 movibile lungo il dispositivo otturatore 15. Il pistone depressore 21 in corrispondenza di un’estremità prossimale 22 opposta al canale di alimentazione e distribuzione 4 scorre lungo un apposito carrello 34 a slitta inclinata 23 per ottenere la movimentazione longitudinale lungo la cavità interna 20.

Il movimento del carrello 34 a slitta inclinata 23 rispetto al pistone depressore 21 è ottenuto mediante un attuatore 24.

In una realizzazione preferita bussola di accoppiamento 7, bussola di alimentazione 8, dispositivo otturatore 15 e pistone depressore 21 sono montati nelle rispettive sedi utilizzando tenute 29 adatte a resistere ad elevate temperature, ad esempio tenute o guarnizioni in Teflon oppure FKM-Viton resistenti fino anche a 200°C.

Il dispositivo otturatore 15 con pistone depressore 21, in una sua particolare versione con pistone depressore 21 fisso può essere vantaggiosamente utilizzato, oltre che per processi HPRTM, anche per processi di stampaggio per reazione con resine espandenti. In questa ipotesi, il dispositivo otturatore 15 può essere installato non più coassialmente alla porzione di adduzione 3, ma in corrispondenza del canale di alimentazione e distribuzione 4.

In sostanza, in questo caso il dispositivo otturatore con relativo pistone depressore fisso può essere previsto per separare la zona di adduzione dalla zona di alimentazione e quindi dal resto dello stampo, in quanto la pressione all’interno della cavità dello stampo verrà generata dal materiale espandente stesso, successivamente al termine delliniezione ovvero alla rimozione della testa di miscelazione e dosaggio. In particolare, laccorgimento della presente invenzione può essere sfruttato con resine espandenti per lasciare spazio all’espansione del materiale residuo nella porzione di adduzione, con il dispositivo otturatore installato in posizione coassiale rispetto alla testa di miscelazione e dosaggio.

Infatti, il problema di non dover lasciare la testa alloggiata nella boccola di adduzione per tutto il tempo di reazione e polimerizzazione è sentito per entrambe le tipologie di processo industriale in tutti quei casi in cui la cavità dello stampo deve essere mantenuta in condizioni di pressione diversa dalla pressione atmosferica.

Viene ora descritta una forma di realizzazione alternativa in cui sono previsti almeno due o più canali di alimentazione e distribuzione 4, rappresentata nelle figure 9, 10 e 11, è previsto un dispositivo otturatore 15 su ciascun canale di alimentazione e distribuzione 4.

Questi dispositivi otturatori 15 costituiscono in sostanza i mezzi valvolari 6 descritti in precedenza con riferimento ai relativi fori 16 di accoglimento previsti nello stampo 2 per la selezione di colata.

In corrispondenza di ciascun dispositivo otturatore 15 è disposta una corrispondente bussola di chiusura 25 e riscontro in posizione affacciata al dispositivo otturatore rispetto al canale di alimentazione e distribuzione 4. Le bussole di chiusura 25 e riscontro presentano una rientranza 27 in corrispondenza del canale di alimentazione e distribuzione che è suscettibile di accoppiamento di forma con lo smusso periferico 26 del dispositivo otturatore 15 analogamente al precedente esempio di realizzazione.

In questa forma di realizzazione i dispositivi otturatori possono essere conformati a cilindro pieno, come rappresentato ad esempio in figura 11.

Ora, con particolare riferimento alle figure da 4 a 7, che rappresentano una vista schematica dell'apparecchiatura per stampaggio a reazione ed iniezione di resine reagenti secondo una forma di realizzazione esemplificativa e non limitativa, viene descritto il procedimento di stampaggio ad iniezione secondo linvenzione.

L'estremità operativa della testa di miscelazione e dosaggio 9 viene inserita nella porzione di adduzione 3. Nella presente forma di realizzazione in particolare la testa di miscelazione e dosaggio 9 ha una estremità operativa contenete la camera di erogazione nella quale scorre un convenzionale elemento valvolare di chiusura ed espulsione della miscela di resine reagenti e che viene inserita nel foro 10 della bussola di accoppiamento 7. La miscela di resine reagenti fluida viene immessa attraverso il percorso di fluido di adduzione e la canalizzazione rappresentata dai fori coassiali 10, 11 e 12 delle bussole 7 ed 8 e fluisce attraverso la seconda porzione svasata 12 della bussola di alimentazione 8 allinterno del canale di alimentazione e distribuzione 4, attraverso cui esso fluisce all 'interno del vano di formatura 5.

Il termine della fase di iniezione viene determinato secondo modalità note nella tecnica di dosaggio delle resine reagenti. Al termine dell'immissione della miscela di resine reagenti, il dispositivo attuatore 19 azionato dai mezzi motorizzati 30 porta in accoppiamento di forma il dispositivo otturatore 15 con la bussola di alimentazione 8, in particolare lo smusso periferico 26 con la parete interna 18 della seconda porzione svasata 12, Viene dunque interrotta e sigillata la comunicazione di fluido tra la seconda porzione svasata 12 ed il canale di alimentazione e distribuzione 4. A questo punto l’attuatore 24 fa scorrere il carrello 34 a slitta inclinata 23, inducendo la movimentazione del pistone depressore 21 in allontanamento da detto canale di alimentazione e distribuzione 4. In tal modo la pressione all’interno del volume compreso tra pistone depressore 21 e la seconda porzione svasata 12 diminuisce drasticamente e risulta possibile sfilare e distaccare senza problemi la testa di miscelazione e dosaggio 9 dallo stampo 2 senza che rimangano residui di miscela di resina reagente fluida o in corso di indurimento lungo il percorso di fluido.

In buona sostanza, si ottiene in questo modo la possibilità di disimpegnare e rimuovere la testa senza imbrattare lo stampo e una adeguata pulizia del foro della boccola di accoppiamento 7 e del condotto di alimentazione.

La movimentazione secondo modalità sincronizzate del pistone depressore 21 e la conseguente suddetta depressione evita, inoltre, che del materiale in gocciolamento o in rapido consolidamento resti solidificato in tutto il volume della prima porzione svasata I l o stratifichi in corrispondenza della seconda porzione svasata 12, materiale che, con luti lizzo ripetuto di questo procedimento, andrebbe ad ostacolare il ripetuto inserimento della estremità della testa operativa della testa di miscelazione e dosaggio.

Questo metodo può essere adottato sia che vengano immessi miscele di resine reagenti termoindurenti compatti, sia che vengano immessi miscele di resine reagenti termoindurenti espanse. La differenza tra i due casi risiede nel maggiore spazio liberato da residui di resina che si richiede venga formato dal movimento del pistone depressore 21 in allontanamento dal canale di alimentazione 4, per tenere conto di un diverso volume di espansione proprio delle miscele di resine reagenti termoindurenti compatte espandenti o non espandenti.

Nel caso delle miscele di resine reagenti termoindurenti compatte è possibile determinare il termine dell’immissione di materiale indifferentemente adottando le tecniche sopra descritte, nel caso delle resine termoindurenti espanse tale termine è individuato unicamente mediante il raggiungimento del peso di colato desiderato.

In entrambi i casi comunque, è possibile rimuovere la testa di miscelazione e dosaggio 9 dallo stampo 2 senza dover aspettare il tempo di reazione richiesto.

Nel caso della forma di realizzazione alternativa rappresentata nelle figure da 9 a 11 sopra descritta, il procedimento descritto è legato ad una preventiva fase di selezione. Difatti, l’occlusione mediante l’azionamento del rispettivo otturatore di un ramo di canale di alimentazione e distribuzione 4, o di una serie di canali di alimentazione e distribuzione 4 può avvenire in una pluralità di modalità, di tipo sequenziale o contemporaneo, in base alle caratteristiche specifiche del materiale che deve fluire e del procedimento specifico di riempimento della cavità dello stampo richiesti variabili caso per caso.

In questo caso il dispositivo otturatore, per comodità produttiva, in alcuni casi, come visibile in figura 11 , può essere conformato come un cilindro pieno.

La presente invenzione risolve il problema tecnico e consegue numerosi vantaggi il primo dei quali è dato sicuramente dal fatto che è possibile è possibile effettuare lavorazioni in parallelo su più stampi 2 in pressione adottando un’unica testa di miscelazione e dosaggio 9, senza aspettare i vari tempi di polimerizzazione. Ciò consente di incrementare di molto la resa dell’intero processo di stampaggio a reazione.

L’invenzione permette di ottimizzare il numero di stampi necessari e, conseguentemente, il numero di posizionamenti della testa di miscelazione e dosaggio, permettendo di realizzare più parti, uguali o differenti, con un’unica attrezzatura di stampaggio, eliminando i tempi morti relativi al passaggio della testa di miscelazione e dosaggio da uno stampo ad un altro.

Vantaggiosamente inoltre l’invenzione evita l’imbrattamento o l’occlusione della porzione di adduzione 3 dello stampo anche se esso viene utilizzato in modo continuativo, senza il periodico intervento umano.

Un ulteriore vantaggio è anche rappresentato dal fatto che è garantita la sicurezza dell’operazione, indispensabile date le elevate pressioni in gioco e la temperatura delle resine reagenti.

Ancora un vantaggio è quello di consentire un funzionamento adattabile ai casi in cui si disponga di una o di una pluralità di vasche di formatura 5 interne allo stesso stampo 2.

Ulteriore vantaggio è dato dal fatto che è possibile adottare una stessa apparecchiatura 1 sia per resine reagenti termoindurenti compatte sia per resine termoindurenti espanse.

Infine, un ulteriore vantaggio è dato dall'ottimizzazione in termini economici della produzione connessa all'ottimizzazione dei tempi produttivi.

Al tecnico del ramo risulterà chiaro che al sistema del presente trovato possono essere apportate modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito dell’invenzione definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura (1) perfezionata per stampaggio a reazione ed iniezione comprendente almeno una testa (9) di miscelazione e dosaggio di una miscela di resine termoindurenti espandenti ed uno stampo, detto stampo comprendendo: - una porzione di adduzione (3) destinata ad accoppiarsi con una estremità operativa della testa (9) di miscelazione e dosaggio, - almeno un canale (4) di alimentazione e distribuzione ed almeno un vano (5) di colata e formatura in comunicazione di fluido tra loro e con la porzione di adduzione (3), caratterizzata dal fatto di comprendere ulteriormente almeno un dispositivo otturatore (15) attivo su almeno un percorso di fluido definito tra la porzione di adduzione (3) e detto almeno un canale di alimentazione e distribuzione (4), a monte di detto almeno un vano (5) di colata e formatura per consentire di disaccoppiare detta testa (9) di miscelazione e dosaggio intercettando detto almeno un percorso di fluido al termine della fase di immissione di detta miscela di resine termoindurenti espandenti.
2. 2. Apparecchiatura per stampaggio a reazione secondo la rivendicazione 1, in cui il suddetto dispositivo otturatore (15) previsto sul percorso di fluido è asservito ad un sistema di misura della portata che consente così di regolare con precisione la distribuzione di quantità dosate di miscela di resine reagenti termoindurenti nel vano di colata e formatura consentendo nel contempo di disaccoppiare detta testa (9) di miscelazione e dosaggio al termine della fase di immissione di detta miscela di resine termoindurenti espandenti.
3. 3. Apparecchiatura per stampaggio a reazione secondo la rivendicazione 1, in cui detta porzione di adduzione (3) è lunico ingresso di iniezione per un canale di alimentazione che sfocia in una pluralità di canali di alimentazione e distribuzione (4) sfocianti a loro volta in corrispondenti vani (5) di colata.
4. 4. Apparecchiatura per stampaggio secondo la rivendicazione 1, in cui detta porzione di adduzione (3) comprende una bussola di accoppiamento (7) per la connessione di detta estremità operativa della testa di miscelazione e dosaggio mediante un foro passante (10) e sfocia in almeno un canale di alimentazione e distribuzione (4) su cui è attivo trasversalmente detto dispositivo otturatore (15).
5. 5. Apparecchiatura per stampaggio secondo la rivendicazione 1, in cui una bussola di chiusura (25) e riscontro è prevista in posizione affacciata al dispositivo otturatore ( 15) rispetto al canale di alimentazione (4) e presenta una rientranza (27) che è strutturata per un accoppiamento di forma con una estremità smussata (26) del dispositivo otturatore (15),
6. 6. Apparecchiatura per stampaggio secondo la rivendicazione 1, in cui detto dispositivo otturatore (15) comprende un cilindro cavo coassiale alla bussola di accoppiamento (7) di detta porzione di adduzione (3) e nel quale è accolto un pistone depressore (21) mobile lungo le cavità (20) del cilindro in asservimento ad un attuatore di depressione (19).
7. 7. Apparecchiatura per stampaggio secondo la rivendicazione 1 in cui detto dispositivo otturatore (15) è esteso nello stampo in posizione disassata rispetto all’asse di detta porzione di adduzione (3).
8. 8. Apparecchiatura per stampaggio secondo la rivendicazione 1 in cui detto dispositivo otturatore (15) comprende uno stelo cilindrico mobilmente guidato trasversalmente a detto almeno un canale (4) di alimentazione e distribuzione in asservimento ad un sistema di misurazione della portata destinato a rilevare la fine della fase di iniezione in almeno uno dei vani al cui canale di alimentazione e distribuzione è collegato.
9. 9. Apparecchiatura di stampaggio secondo la rivendicazione 5, in cui detto dispositivo otturatore (15) è realizzato con un materiale più duro rispetto al materiale con cui è realizzata detta bussola di chiusura (25) e riscontro.
10. 10. Procedimento di stampaggio a reazione ed iniezione in cui è prevista almeno una testa (9) di miscelazione e dosaggio di resina termoindurente espandente ed uno stampo, detto stampo prevedendo: - una porzione di adduzione (3) destinata ad accoppiarsi con una estremità operativa della testa (9) di miscelazione e dosaggio, - almeno un canale (4) di alimentazione e distribuzione ed almeno un vano (5) di colata e formatura in comunicazione di fluido tra loro e con la porzione di adduzione (3); detto procedimento essendo caratterizzato dalle seguenti fasi: - accoppiamento della estremità operativa di detta testa di miscelazione e dosaggio con detta porzione di adduzione (3); - immissione di resina termoindurente nello stampo (2) fino al completamento della fase di iniezione; - intercettazione sequenziale di almeno un percorso di fluido tra detta porzione di adduzione (3) e detto vano (5) di colata e formatura immediatamente al termine dell’immissione di detta quantità di miscela di resine reagenti termoindurenti in asservimento ad un sistema di misura della portata e tramite almeno un dispositivo otturatore (15) attivo a monte di detto almeno un vano di colata e formatura; - completamento della sequenza di immissione in diversi vani (5); - rimozione di detta testa di miscelazione e dosaggio.
11. 11. Procedimento di stampaggio secondo la rivendicazione 10, in cui è prevista una fase di depressurizzazione e risucchio di residui della miscela di resine termoindurenti mediante detto dispositivo otturatore (15) comprendente un cilindro cavo avente un’estremità (17) mobilmente guidata trasversalmente al percorso di fluido ed all’interno del quale è mobile un pistone depressore (21).
12. 12. Procedimento di stampaggio secondo la rivendicazione 10, in cui in cui l’immissione di resina termoindurente espandente avviene sequenzialmente in plurimi vani (5) di colata interni allo stesso stampo (2) ed in collegamento fluido tramite rispettivi canali di alimentazione e distribuzione (4) con un’unica porzione di adduzione (3) di unico punto di iniezione.
13. 13. Procedimento di stampaggio secondo la rivendicazione 10, in cui la sequenzialità e la selezione del canale di alimentazione (4) da alimentare avviene attivando rispettivi dispositivi otturatori (15) previsti in numero eguale ai canali presenti e disposti su ciascun rispettivo canale
14. 14. Procedimento di stampaggio secondo la rivendicazione 10, in cui l'attivazione della fase di depressione avviene in leggero anticipo rispetto alla fase di intercettazione del percorso di fluido della porzione di adduzione (3).