IT201800004806A1 - Procedimento per la realizzazione di una imbottitura - Google Patents

Description

TITOLO: PROCEDIMENTO PER LA REALIZZAZIONE DI UNA IMBOTTITURA

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto un procedimento per la realizzazione di una imbottitura utilizzabile ad esempio per realizzare prodotti guali protezioni per parti del corpo umano a continuo contatto ad esempio con attrezzi sportivi, attrezzatura in genere, o aventi la funzione di soletta per calzature; in tutti questi casi tale imbottitura funge da (a) protezione dalle vibrazioni e dai microtraumi, e per aumentare il comfort in presenza di contatto protratto nel tempo.

Le stesse imbottiture, realizzate in una voluta durezza, possono fungere inoltre da protezioni per il corpo umano per il caso di colpi o cadute, come nel caso di ginocchiere per pallavolo, abbigliamento per motociclisti, o per sport come il rugby.

Tali prodotti comprendono usualmente una imbottitura che è uno strato flessibile ed elastico a cui è aggiunta ad esempio una schiuma poliuretanica .

Al prodotto si possono poi aggiungere delle imbottiture di rinforzo, con spessori variabili e che possono essere combinati assieme per assolvere compiti di protezione di volute aree del corpo.

Una delle problematiche oggigiorno conosciute riguarda l'effetto noto come "indurimento dei bordi dell'imbottitura": infatti, durante la lavorazione dei prodotti, lungo il perimetro dell'imbottitura avviene la "saldatura" con altro materiale che può essere fatta in due modi: tramite una cucitura o tramite una termoformatura in cui si va a comprimere e deformare permanentemente a caldo (a circa 200°C) l'intero perimetro del bordo della imbottitura, che viene schiacciato contro l'altro materiale e ancorato tramite un film termoadesivo.

Considerando che nelle zone schiacciate si riduce lo spessore si comprende come questi "cordoni di saldatura" induriscono il prodotto e possano creare fastidio all'utilizzatore .

Inoltre le imbottiture di tipo noto sono usualmente realizzate utilizzando delle schiume poliuretaniche le quali presentano molteplici inconvenienti quali un elevato costo di produzione che prevede l'ottenimento di sfridi o scarti durante tale produzione essendo gli stessi catalogati dalla nostra normativa quali rifiuti speciali, il consumo elevato di CO2, un elevato costo di trasporto dovuto al volume occupato da tali schiume, l'impiego di colle o film adesivi che, con i lavaggi e l'uso del prodotto a cui sono associate le imbottiture, sono soggetti a deterioramento con conseguenti delaminazioni o distacchi, una riduzione nel tempo della caratteristica di elasticità del materiale a seguito del continuo uso o lavaggio con conseguente necessità di rimpiazzo dell'intero prodotto a cui sono associate le imbottiture, un eccessivo riscaldamento localizzato dovuto agli sfregamenti che ad esempio si hanno durante l'utilizzo del prodotto a cui tali imbottiture sono associate, possibili irritazioni cutanee dovute all'uso di colle, una difficoltà ad asciugare il prodotto a cui sono associate le imbottiture per la loro intrinseca caratteristica di assorbire l'acqua od il sudore, ed infine una difficoltà ad ottenere, per la medesima imbottitura, zone a diversa portanza che si possono ottenere variando la densità della schiuma od il suo spessore che però peggiorano la calzabilità ad esempio del prodotto.

Compito principale di quanto forma oggetto della presente domanda è quindi quello di risolvere i problemi tecnici evidenziati, eliminando gli inconvenienti di cui alla tecnica nota citata e quindi escogitando un procedimento per ottenere una imbottitura, in particolare, ma non esclusivamente, per realizzare protezioni per parti del corpo umano a continuo contatto ad esempio con attrezzi sportivi, attrezzatura in genere, o avente e la funzione di soletta per calzature o fungere da protezioni per il corpo umano quali ginocchiere per pallavolo, abbigliamento per motociclisti, o per sport come il rugby, che permetta di conseguire una ottimale e specifica protezione per l'utilizzatore ed un comfort che risultino costanti nel tempo.

Nell'ambito del compito sopra esposto, un altro importante scopo del trovato è quello di realizzare un procedimento per la realizzazione, in particolare, di una imbottitura del tipo facente parte o costituente una protezione per parti del corpo umano a continuo contatto ad esempio con attrezzi sportivi, attrezzatura in genere, o avente la funzione di soletta per calzature o fungere da protezioni per il corpo umano quali ginocchiere per pallavolo, abbigliamento per motociclisti, o per sport come il rugby che migliori la sostenibilità ambientale azzerando l'impiego di collanti e riducendo l'impiego di CO2.

Un altro scopo è quello di ottenere un procedimento che alla caratteristica precedente accomuni quella di azzerare la produzione di sfridi o scarti di produzione del relativo prodotto e che risulti di semplice esecuzione.

Un altro scopo è quello di ottenere un procedimento che permetta di ridurre i tempi di produzione delle imbottiture.

Ancora uno scopo è quello di realizzare un procedimento che permetta di ottenere una imbottitura che resista alle sollecitazioni a cui è soggetto il prodotto a cui è associata ed anche che mantenga le sue caratteristiche di elasticità, anche a fronte di molteplici lavaggi, e che presenti tempi di asciugatura rapidi.

Un altro scopo è quello di ottenere un procedimento che consenta di ottenere imbottiture con elevata traspirabilità .

Ancora uno scopo è quello di realizzare un procedimento che permetta di ottenere una imbottitura che presenti ingombri e volumi per il trasporto contenuti ed un peso complessivo ridotto .

Un altro scopo è quello di ottenere un procedimento che consenta di ottenere imbottiture che non trattengano il calore e non si surriscaldino durante il loro utilizzo.

Ancora uno scopo è quello di realizzare un procedimento che permetta di ottenere una imbottitura che non generi alcun tipo di allergia a contatto con la pelle.

Un altro scopo è quello di ottenere un procedimento che permetta di realizzare imbottiture con costi di realizzazione contenuti.

Non ultimo scopo è quello di ottenere un procedimento che sia realizzabile con gli usuali noti impianti.

Il compito e gli scopi accennati, nonché altri che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da un procedimento per la realizzazione di una imbottitura (1) che si caratterizza per il fatto di utilizzare una stampa a 3D mediante deposizione di un filamento (2) secondo una micro-architettura che prevede la definizione di matrici sovrapposte atte a definire una struttura composta da singole celle aperte (6), collegate tra loro e disposte contrapposte ed affiancate le une alle altre, aventi ciascuna una conformazione in pianta di diametro variabile ottenuta mediante la sovrapposizione di elementi sostanzialmente tronco-piramidali o tronco-conici a base poligonale.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione successiva illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle tavole di disegni allegate, in cui:

la fig. 1 illustra in un esploso, al fine di rendere più intellegibile il procedimento, la deposizione dei primi sette strati di materiale utilizzando diversi colori per una loro, anche successiva, migliore identificazione;

la fig. 2 illustra la apposizione del primo strato;

la fig. 3 illustra la apposizione del secondo strato sul primo strato a definire una prima matrice;

la fig. 4 illustra la apposizione del terzo strato sui due precedenti a definire una seconda matrice ;

la fig. 5 illustra la apposizione del quarto strato sui tre precedenti a definire una terza matrice ;

la fig. 6 illustra la apposizione del quinto strato sui quattro precedenti a definire una quarta matrice;

la fig. 7 illustra la apposizione del sesto strato sui cinque precedenti a definire una quinta matrice ;

la fig. 8 illustra la apposizione del settimo strato sui sei precedenti a definire una sesta matrice ;

la fig. 9 illustra in una vista assonometrica una serie di un voluto numero di celle, definenti la imbottitura, ottenute con il procedimento;

la fig. 10 illustra la figura 9 parzialmente sezionata .

Negli esempi di realizzazione che seguono, singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno in realtà essere intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione.

Inoltre è da notare che tutto quello che nel corso della procedura di ottenimento del brevetto si rivelasse essere già noto, si intende non essere rivendicato ed oggetto di stralcio (disclaimer) dalle rivendicazioni.

Con riferimento alle figure precedentemente citate si illustra il procedimento per la realizzazione di una imbottitura 1 in particolare del tipo facente parte o costituente una protezione per parti del corpo umano a continuo contatto ad esempio con attrezzi sportivi, attrezzatura in genere, o avente la funzione di soletta per calzature o fungere da protezioni per il corpo umano quali ginocchiere per pallavolo, abbigliamento per motociclisti, o per sport come il rugby.

Il procedimento può utilizzare una tra le varie metodologie di stampa a 3D note, le loro differenze principali riguardando il modo in cui sono stampati i vari strati.

Un metodo di stampa 3D noto consiste quindi in un sistema di stampa ad estrusione di materiale in cui la stampante crea uno strato alla volta, spargendo ad esempio uno strato di polvere (gesso o resine) e stampando con il getto d'inchiostro un legante nella sezione trasversale della parte.

Il processo viene ripetuto sino a quando tutti gli strati sono stati stampati ad ottenere il prodotto della forma voluta.

E' quindi noto utilizzare materiali che si fondono o si ammorbidiscono per produrre, a fronte di molteplici deposizioni, i vari strati, ad esempio il "selective laser sintering" (SLS) e la modellazione a deposizione fusa (o "fused deposition modeling" (FDM).

E' anche noto deporre materiali liquidi che sono fatti indurire con varie tecnologie.

Per le configurazioni ultrasottili è noto realizzarle mediante la tecnica di microfabbricazione 3D della fotopolimerizzazione a due fotoni in cui l'oggetto 3D desiderato è evidenziato in un blocco di gel da un laser concentrato, il gel essendo fatto indurire in un solido nei punti ove è stato concentrato il laser. Una volta scelto il metodo di stampa a 3D ed materiale costituente il filamento 2 ed il suo diametro, tenuti di conseguenza in considerazione una serie di parametri tecnici di utilizzo del materiale prescelto, come, ad esempio, la temperatura, la velocità di deposizione, la tipologia di ugello da utilizzare, che possono modificare le caratteristiche fisiche del prodotto finale, si ha che il procedimento opera una deposizione di un filamento 2 secondo una ben precisa micro-architettura.

Fra tutti i materiali oggi disponibili, si indica, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, ad esempio il materiale per la stampa a deposizione di filamento noto con il marchio FlexMark 8.

Naturalmente i materiali impiegati potranno essere più pertinenti a seconda delle specifiche esigenze .

Nelle figure allegate si è data una illustrazione esemplificativa dei soli primi sette strati 3a,3b,3c, 3d,3e,3f ,3g, che sono strati diversamente colorati tra loro ai fini di una loro migliore identificazione.

La specifica micro-architettura prescelta per la apposizione degli strati prevede la definizione di varie matrici, ad esempio per i primi sette strati identificate in sequenza con i numeri 4a, 4b,4c,4d,4e, 4f, che risultano, man mano che si formano, sovrapposte tra loro ed atte a definire una struttura 5 composta da singole celle aperte 6, collegate tra loro e disposte contrapposte ed affiancate le une alle altre.

La peculiarità di detta micro-architettura prescelta è quella di ottenere una serie di celle aperte 6 aventi, ciascuna, una conformazione in pianta di diametro variabile man mano che la cella si sviluppa verso l'alto.

Come illustrato nelle figure allegate, ogni cella aperta 6 è ottenuta deponendo in sequenza strati di filamento 2 che, a partire ad esempio dal primo strato 3a, presenta una determinata geometria che, nel successivo secondo strato 3b, presenta in pianta una dimensione leggermente superiore e così via al crescere degli strati sino a raggiungere, come illustrato in figura 9, il punto o piano 7 di massima dimensione.

A partire da tale punto o piano 7 le dimensioni dei successivi strati tendono a diminuire sino a raggiungere il punto o piano 8 che presenta, in pianta , la minima dimensione.

Poi la dimensione degli strati ricomincia a crescere sino a raggiungere un nuovo punto o piano 7 che presenta, in pianta, la massima dimensione.

Vantaggiosamente, ma non esclusivamente, la dimensione in altezza della cella tra i punti o piani 7 ed 8 è uguale.

La micro-architettura crea tante celle 6 attigue e sovrapposte tra loro; vantaggiosamente è possibile sfalsare le celle aperte attigue in modo che in corrispondenza del punto o piano 7 di massima dimensione in pianta di una fila di celle aperte 6a corrisponda il punto o piano 8 di minima dimensione in pianta della fila di celle aperte 6b attigua, come illustrato in figura 9.

La geometria dei vari strati è tale da ottenere la sovrapposizione di elementi o celle aperte 6 sostanzialmente tronco-piramidali o tronco-conici a base poligonale, a titolo di esempio a base ottagonale .

Nella particolare forma realizzativa illustrata, gli strati sono apposti generando matrici che, operando una sezione trasversale sul prodotto ottenuto, mostrano una sequenza di elementi aventi in pianta forma sostanzialmente quadrata ed ottagonale, i cui lati sono comuni a quelli delle celle attigue.

Nel caso si ipotizzi una forma tronco-conica a base poligonale, ad esempio circolare, gli strati sono apposti generando matrici che, operando una sezione trasversale sul prodotto ottenuto, mostrano una sequenza di elementi in pianta di forma sostanzialmente circolare con lati tangenti tra loro.

In questo caso la micro-architettura genera singole celle aperte 6 aventi ciascuna una forma nello spazio riconducibile sostanzialmente anche a quella di una botte, presentandosi zone più o meno libere da materiale tra celle attigue.

La forma e la sovrapposizione dei singoli strati viene fatta tenendo naturalmente conto della forma del prodotto che si vuole ottenere; nel caso si voglia realizzare una imbottitura 1, in particolare del tipo facente parte o costituente una protezione per parti del corpo umano a continuo contatto ad esempio con attrezzi sportivi, attrezzatura in genere, o avente la funzione di soletta per calzature o fungere da protezioni per il corpo umano quali ginocchiere per pallavolo, abbigliamento per motociclisti, o per sport come il rugby, si potrà ad esempio fare in modo che si ottenga una singola zona a durezza costante oppure ad esempio una prima zona perimetrale esterna e piana con una quota di spessore delle celle 6 molto basso, ad esempio tendente a zero, seguita da una seconda zona con una quota di spessore delle celle 6 uniforme ad esempio di due millimetri.

Può poi seguire una terza zona con una quota di spessore delle celle 6 crescente dal perimetro verso il centro e spessore decrescente dal centro verso il perimetro.

Può poi seguire una quarta zona che circoscrive la terza zona con una quota di spessore delle celle 6 superiore a quella della terza zona stessa .

In alternativa la imbottitura potrà presentare una o più zone con un determinato e voluto grado di durezza, utilizzando appropriati materiali e parametri, che determinano un prodotto utile per ottenere ad esempio delle protezioni per il corpo umano per il caso di colpi o cadute, come nel caso di ginocchiere per pallavolo, abbigliamento per motociclisti, o per sport come il rugby.

Si è così constatato come il trovato abbia raggiunto il compito e gli scopi prefissati essendosi ottenuto un procedimento che permette ad esempio di ottenere una imbottitura, in particolare, ma non esclusivamente, per ottenere una protezione per parti del corpo umano a continuo contatto ad esempio con attrezzi sportivi, attrezzatura in genere, o avente la funzione di soletta per calzature o fungere da protezioni per il corpo umano quali ginocchiere per pallavolo, abbigliamento per motociclisti, o per sport come il rugby che presenta una o più zone a spessore costante e/o differenziato in funzione delle specifiche esigenze dell 'utilizzatore così da ottenere una ottimale e specifica protezione ed un comfort che risultano costanti nel tempo, migliorando al contempo la sostenibilità ambientale dato che azzera l'impiego di collanti e riduce l'impiego di CO2.

La particolare forma prescelta della microarchitettura e quindi delle celle permette di conseguire la caratteristica di avere un ritorno elastico una volta cessata una pressione sulle stesse operata, la disposizione degli strati permettendo di conseguire una voluta densità, portanza e spessore in ogni voluto punto del prodotto che si vuole ottenere.

Inoltre la forma prescelta della microarchitettura permette di avere una vestibilità ottimale del relativo prodotto conseguendosi un ritorno elastico in ogni direzione della imbottitura .

L'utilizzo della particolare micro-architettura indicata permette infatti di ottenere prodotti con zone a deformazione che risultano al contempo controllate e, a fronte di altezze diverse delle celle, anche differenziate così da incrementare le prestazioni (protezione e comfort) complessive del prodotto stesso e questo dato che la microarchitettura indicata consente di ottenere un prodotto presentante caratteristiche, come la densità, la portanza, la traspirabilità, la flessibilità/elasticità, il peso, che non sono determinate univocamente dal tipo di materiale utilizzato, ma dalla forma intrinseca della microarchitettura .

Il procedimento inoltre permette di azzerare la produzione di sfridi o scarti di produzione, riducendo i tempi di produzione del prodotto ed in particolare delle imbottiture, le quali risultano strutturalmente atte a resistere in modo ottimale alle sollecitazioni a cui è soggetto ad esempio il pantaloncino a cui sono associate.

Le imbottiture così ottenute mantengono quindi costanti nel tempo le loro caratteristiche di elasticità, anche a fronte di molteplici lavaggi, presentano tempi di asciugatura rapidi, una elevata traspirabilità, ingombri e volumi per il trasporto contenuti, un peso complessivo ridotto, non trattengono il calore, non si surriscaldano durante il loro utilizzo, non generano alcun tipo di allergia a contatto con la pelle e presentano costi di realizzazione contenuti.

La particolare micro-architettura che definisce delle celle aventi ciascuna una conformazione in pianta di diametro variabile ottenuta mediante la sovrapposizione di elementi sostanzialmente tronco-piramidali o tronco-conici a base poligonale. risulta quindi utile in un amplio spettro di prodotti, quali una versione molto morbida per un guanto da golf, passando ad una versione mediamente dura per una soletta di una scarpa da corsa, fino ad una piuttosto dura per una ginocchiera per pallavolo o le spalline di una maglia da rugby.

Si precisa infine che il procedimento può essere utilizzato per realizzare congiuntamente o separatamente anche altre parti costituenti la imbottitura od anche altre parti che risultino abbinabili alla imbottitura 1, e che presentino per le varie parti volute caratteristiche e prestazioni diverse, ad esempio di portanza, in uno o più voluti punti o zone.

Questo aumento di portanza si ottiene ad esempio mantenendo la stessa micro-architettura, ma operando un cambio di riempimento, ad esempio a parità di disegno riducendolo di dimensioni così da avere più materiale e meno vuoti.

Naturalmente i materiali impiegati nonché le dimensioni costituenti i singoli componenti del trovato, quali la prima zona perimetrale esterna e piana, la seconda zona, la terza zona, la quarta zona, le quinte zone potranno essere le più pertinenti a seconda delle specifiche esigenze.

Le caratteristiche indicate come vantaggiose, opportune o simili, possono anche mancare od essere sostituite da equivalenti.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la realizzazione di una imbottitura (1) che si caratterizza per il fatto di utilizzare una stampa a 3D mediante deposizione di un filamento (2) secondo una micro-architettura che prevede la definizione di matrici sovrapposte atte a definire una struttura composta da singole celle aperte (6), collegate tra loro e disposte contrapposte ed affiancate le une alle altre, aventi ciascuna una conformazione in pianta di diametro variabile ottenuta mediante la sovrapposizione di elementi sostanzialmente tronco-piramidali o tronco-conici a base poligonale.
2. 2. Procedimento come alla rivendicazione 1 che si caratterizza per il fatto che detta micro-architettura prevede la definizione di varie matrici che, man mano che si formano, risultano sovrapposte tra loro ed atte a definire una struttura (5) composta da dette singole celle aperte (6), collegate tra loro e disposte contrapposte ed affiancate le une alle altre, ciascuna di dette celle aperte (6) avendo in pianta diametro variabile man mano che ciascuna di dette celle (6) si sviluppa verso 1'alto .
3. 3. Procedimento come alle rivendicazioni 1 e 2 che si caratterizza per il fatto che detta micro-architettura definisce delle celle (6) ottenute deponendo in sequenza strati di filamento (2) che presentano una determinata geometria che, nella successione degli strati, presenta in pianta dimensione leggermente superiore sino a raggiungere un punto o piano (7) di massima dimensione trasversale.
4. 4 . Procedimento come alle rivendicazioni 1 e 3 che si caratterizza per il fatto che a partire da detto punto o piano (7) le dimensioni in pianta dei successivi strati tendono a diminuire sino a raggiungere un punto (8) di minima dimensione trasversale, la dimensione in pianta dei successivi strati ricominciando a crescere sino a raggiungere un nuovo punto o piano (7) di massima dimensione trasversale.
5. 5. Procedimento come alle rivendicazioni 1 e 4 che si caratterizza per il fatto che detta micro-architettura crea tante celle aperte (6), sovrapposte tra loro, in cui una cella attigua ad un'altra risulta sfalsata in modo che in corrispondenza di detto punto o piano (7) di massima dimensione in pianta di una fila di celle aperte (6a) corrisponda detto punto o piano (8) di minima dimensione in pianta della fila delle celle aperte (6b) attigua.
6. 6. Procedimento come ad una o più delle rivendicazioni precedenti che si caratterizza per il fatto che con detta micro-architettura si ottiene la sovrapposizione di elementi o celle aperte (6) di forma sostanzialmente troncopiramidale a base ottagonale, detti strati essendo apposti generando matrici che, operando una sezione trasversale sul prodotto ottenuto, mostrano una sequenza di elementi aventi in pianta forma sostanzialmente quadrata ed ottagonale ed i cui lati sono comuni a quelli delle celle attigue.
7. 7 . Procedimento come ad una o più delle rivendicazioni precedenti che si caratterizza per il fatto che con detta micro-architettura si ottiene la sovrapposizione di elementi o celle aperte (6) di forma sostanzialmente troncoconica a base poligonale o circolare, detti strati essendo apposti generando matrici che, operando una sezione trasversale sul prodotto ottenuto, mostrano una sequenza di elementi in pianta di forma sostanzialmente circolare con lati tangenti tra loro a generare singole celle aperte (6) aventi ciascuna una forma nello spazio riconducibile sostanzialmente anche a quella di una botte, presentandosi zone più o meno libere da materiale tra celle attigue.
8. 8 . Procedimento come alle rivendicazioni 1 e 2 che si caratterizza per il fatto che la dimensione in altezza di ogni singola cella aperta (6) tra detti punti (7,8) è uguale.