IT201800005434A1

IT201800005434A1 - Stampo per lo stampaggio a multi-iniezione, metodo di stampaggio a multi-iniezione e prodotto così ottenuto

Info

Publication number: IT201800005434A1
Application number: IT102018000005434A
Authority: IT
Inventors: Antonio Affinita
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2019-11-16
Also published as: WO2019220356A1; EP3793796A1

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“STAMPO PER LO STAMPAGGIO A MULTI-INIEZIONE, METODO DI STAMPAGGIO A MULTI-INIEZIONE E PRODOTTO COSÌ OTTENUTO”

Descrizione

Campo della tecnica

La presente invenzione opera nell’ambito dello stampaggio a iniezione di materiali termoplastici. Più dettagliatamente il metodo oggetto della presente domanda di brevetto riguarda uno stampaggio bi- o multi-iniezione, per la realizzazione di componenti multi-materiale vincolate meccanicamente, evitando l’incollaggio.

Arte nota

Le esigenze di mercato, in particolare nel settore automotive, sono sempre più specifiche e stringenti sia dal punto di vista della resa estetica di ogni componente, sia per quanto riguarda le prestazioni tecniche che sono precisamente normate secondo criteri e regole di sicurezza.

La maggior parte delle componenti plastiche di un’auto sono, ad oggi, realizzate mediante stampaggio a iniezione di polimeri termoplastici.

Nel tempo si sono sviluppate diverse tecniche di stampaggio, in particolare, quelle che interessano la presente invenzione sono le tecniche di multi-iniezione che presentano numerosi vantaggi, tra i quali la riduzione delle fasi di produzione e la conseguente ottimizzazione di tempi e costi.

La tecnica della bi-iniezione si caratterizza per l’iniezione di due materiali diversi all’interno della stessa cavità, ma attraverso due ugelli differenti. In caso di iniezione di più di due materiali si può parlare di multi-iniezione.

A questa tecnica, che è comunemente utilizzata per la realizzazione di componenti bicolore o multicolore o comunque costituite da materiali che si differenziano esteticamente, si aggiunge lo stampaggio a tavola rotante. Questa è una tecnica di sovrastampaggio che utilizza una piastra girevole, idraulica o elettrica. Su questa piastra, montata sul piano mobile della pressa in posizione verticale, viene fissata una metà dello stampo. Dopo l’iniezione del primo materiale grazie all’unità d’iniezione principale, la piastra rotante movimenta lo stampo e lo posiziona in modo da rendere possibile l’iniezione del secondo materiale.

Allo stato attuale sono soprattutto i montanti porta interni dei veicoli ad essere realizzati con la bi-iniezione a tavola rotante, quando il progetto prevede che questi siano realizzati di due colori differenti.

Sono anche comunemente prodotti in questo modo gli spoiler aerodinamici.

Le criticità legate a questa tecnica riguardano soprattutto la coesione tra le due componenti e alcune privative internazionali hanno come obiettivo proprio il superamento di questi problemi.

È evidente che una simile problematica possa avere risvolti di una certa gravità quando la mancanza di coesione avvenga, ad esempio, su uno spoiler che, rompendosi, diventa pericolosissimo per gli altri utenti della strada.

Un esempio delle privative dedicate alla risoluzione di questo problema è il brevetto statunitense US 2014 212621 il quale rivendica un metodo di stampaggio a iniezione multipla di materiali termoplastici aventi durezze differenti. Lo scopo della privativa citata è di far aderire ermeticamente le due componenti tra loro. Tale scopo è raggiunto mediante una fase successiva allo stampaggio che consiste in una saldatura coperta esternamente da un film decorativo che garantisce la gradevole resa estetica del pezzo così realizzato. È evidente che un simile brevetto, come tutte le altre privative e le altre tecniche in uso nell’ambito dello stampaggio a bi- o multi-iniezione, non risolvono in maniera efficace ed economica il problema tecnico individuato.

Scopo della presente invenzione è, pertanto, quello di garantire una perfetta adesione tra le diverse parti di un medesimo componente del veicolo, realizzato mediante stampaggio a bi- o multi-iniezione, grazie a degli accorgimenti che avvengono direttamente all’interno dello stampo, senza necessitare di fasi di lavorazione successive ivi compreso l’incollaggio.

Descrizione dell’invenzione

Secondo la presente invenzione vengono descritti uno stampo, un metodo di stampaggio a multi-iniezione e il prodotto così ottenuto che risolvono efficacemente le problematiche suesposte.

Detto stampo è un comune stampo per lo stampaggio a bi-iniezione o multiiniezione, eventualmente a tavola rotante o traslante, dotato di almeno due ugelli o una pluralità di ugelli atti ad immettere in detto stampo almeno una coppia di materiali termoplastici per la realizzazione di un prodotto costituito da un primo materiale e da almeno un secondo materiale.

Ciò che caratterizza detto stampo è almeno una sporgenza retrattile che possa assumere una prima configurazione estesa atta a sporgere all’interno dell’intercapedine dello stampo. Detta sporgenza retrattile può altresì vantaggiosamente assumere una seconda configurazione ritratta, che non sporge nell’intercapedine, lasciando il materiale termoplastico iniettato pervadere tutti gli spazi a disposizione.

Preferibilmente nello stampo sono presenti una pluralità di sporgenze retrattili. Eventualmente queste potranno essere caratterizzate da diametro e lunghezze differenti.

Vantaggiosamente, dette sporgenze retrattili sono posizionate in corrispondenza della prevista zona di sovrapposizione tra i diversi materiali che costituiranno il prodotto finale. Ancora più vantaggiosamente, per far fronte a problemi di resistenza meccanica in caso di scoppio, dette sporgenze retrattili sono organizzate secondo una pluralità di assi compresa tra 3 e 10 assi, preferibilmente 4-5 assi.

Così facendo, lo sforzo meccanico che potrà subire il prodotto finito che, ovviamente, presenta il suo punto più debole in corrispondenza della zona di sovrapposizione tra i materiali, verrà distribuito lungo più direttrici, ottenendo un prodotto altamente resistente in cui i materiali sono vincolati meccanicamente. Il metodo per la realizzazione di detti prodotti utilizza lo stampo precedentemente descritto e segue i passi di:

- prima iniezione del primo materiale all’interno dell’intercapedine del stampo mentre le sporgenze retrattili sono in detta prima configurazione estesa. Conseguentemente, in corrispondenza di dette sporgenze, si creeranno degli alloggiamenti in detto primo materiale aventi diametro e profondità corrispondenti a diametro e lunghezza delle sporgenze retrattili; - attesa del tempo necessario al raffreddamento ed alla solidificazione almeno parziale di detto primo materiale;

- arretramento di dette sporgenze retrattili in detta seconda configurazione ritratta;

- seconda iniezione del secondo materiale nell’intercapedine dello stampo. Detto secondo materiale, penetrando all’interno di detti alloggiamenti, forma almeno una testa di chiodo nel caso in cui la sporgenza retrattile all’interno dello stampo sia una, nella forma di realizzazione preferita, quindi, si creeranno una pluralità di teste di chiodo che determinano il vincolo meccanico tra i due materiali;

- attesa del tempo necessario al raffreddamento di detto secondo materiale ed estrazione del prodotto finito dallo stampo.

Nel caso in cui lo stampo sia del tipo a tavola rotante, il metodo comprenderà un passo di rotazione di detta tavola rotante prima di procedere a detto passo di seconda iniezione.

Nel caso in cui lo stampo sia del tipo a tavola traslante, il metodo comprenderà un passo di traslazione di detta tavola traslante prima di procedere a detto passo di seconda iniezione.

Il metodo e lo stampo precedentemente descritti possono essere vantaggiosamente utilizzati per la realizzazione di prodotti composti da più di due materiali, con gli opportuni accorgimenti tecnologici. In questo caso, durante il passo di seconda iniezione, almeno un secondo gruppo di sporgenze retrattili è atto ad assumere detta prima configurazione estesa in corrispondenza di una seconda zona di sovrapposizione prevista tra il secondo materiale ed un ulteriore materiale. Successivamente vi è un passo di arretramento del secondo gruppo di sporgenze retrattili ed un passo di terza iniezione in cui detto ulteriore materiale viene iniettato nello stampo, penetrando negli alloggiamenti creati in detto secondo materiale e formando così le previste teste di chiodo atte a vincolare meccanicamente il secondo materiale e l’ulteriore materiale.

Il prodotto ottenuto, quindi, presenterà almeno una zona di sovrapposizione tra almeno una coppia di materiali, eventualmente di differente colore. Detta zona di sovrapposizione, che avrà superficie compresa tra il 2 % ed il 20% della superficie occupata da ciascun materiale, comprenderà dette teste di chiodo costituite dall’estensione del secondo materiale negli appositi alloggiamenti predisposti nel primo materiale.

Eventualmente, nel metodo può essere previsto un passo di riscaldamento della zona di sovrapposizione tra i due materiali per attivarla chimicamente e favorire l’adesione.

Le componenti del veicolo alle quali la presente invenzione sembra adattarsi perfettamente sono le componenti estetiche bicolore o multicolore dell’interno del veicolo, preferibilmente il montante della portiera anteriore e gli spoiler aerodinamici.

I vantaggi offerti dalla presente invenzione sono evidenti alla luce della descrizione fin qui esposta e saranno ancora più chiari grazie alle figure annesse e alla relativa descrizione dettagliata.

Descrizione delle figure

L’invenzione verrà qui di seguito descritta in almeno una forma di realizzazione preferita a titolo esplicativo e non limitativo con l’ausilio delle figure annesse, nelle quali:

- FIGURA 1 mostra un montante porta interno di un veicolo 10 in cui sono indicati il primo materiale 11 ed il secondo materiale 12 e la zona di sovrapposizione 13 tra i due con la linea tratteggiata.

- FIGURA 2 illustra il retro del montante porta 10 della precedente FIG. 1 in cui, nella zona di sovrapposizione 13 sono visibili le teste di chiodo 14 che seguono una pluralità di allineamenti.

- FIGURA 3 mostra in sezione la testa di chiodo 14 che vincola meccanicamente il primo materiale 11 con il secondo materiale 12 nella zona di sovrapposizione 13 tra i due.

- FIGURA 4 mostra la sola componente costituita dal secondo materiale 12 di uno spoiler aerodinamico, in cui si vedono le teste di chiodo 14.

- FIGURA 5 mostra la sola componente costituita dal primo materiale 11 dello stesso spoiler aerodinamico della FIG. 4.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

La presente invenzione verrà ora illustrata a titolo puramente esemplificativo ma non limitativo o vincolante, ricorrendo alle figure le quali illustrano alcune realizzazioni relativamente al presente concetto inventivo.

Con riferimento alla FIG. 3 è mostrata una sezione significativa del prodotto 10 ottenuto utilizzando lo stampo oggetto della presente invenzione con il metodo ad esso associato.

In una forma di realizzazione preferita, il prodotto 10 è un montante interno della portiera di un’automobile, costituito, per ragioni estetiche, da due colori, e quindi da due materiali termoplastici differenti.

Nella sezione è visibile il primo materiale 11 che presenta degli alloggiamenti che vengono occupati dal secondo materiale 12, formando delle teste di chiodo 14. Tutte le teste di chiodo 14 sono collocate in una zona di sovrapposizione 13 di superficie pari a circa il 10% della superficie occupata da detti primo e secondo materiale 11-12.

Come si vede in FIG. 2, che raffigura la faccia posteriore, ovvero quella che non è visibile dall’interno del veicolo, del montante così realizzato, si vede che le teste di chiodo 14 sono organizzate secondo 4 assi differenti.

In questo modo, il vincolo meccanico che si viene a creare tra il primo ed il secondo materiale 11-12 è molto più efficace del solo vincolo chimico che si otteneva con l’incollaggio in corrispondenza della zona di sovrapposizione 13 tra i materiali.

Una seconda tipologia di prodotto 10 realizzato secondo i dettami della presente invenzione è uno spoiler aerodinamico le cui componenti sono rappresentate nelle Figg. 4 e 5. Immaginando di poter separare le due componenti risultanti dalle due iniezioni che portano alla realizzazione dello spoiler (operazione impossibile vista la forte adesione meccanica tra le due parti iniettate). la Fig. 5 illustra il risultato della prima iniezione e la Fig. 4 mostra quanto risultante dalla seconda iniezione.

Si noti che la Fig. 3 potrebbe essere una sezione significativa per entrambi i prodotti 10 (montante porta e spoiler) rappresentati.

Lo stampo utilizzato per la realizzazione di detti prodotti 10 è un comune stampo per bi-iniezione nel quale sono stati disposte delle sporgenze retrattili in corrispondenza della posizione desiderata per dette teste di chiodo 14.

Più dettagliatamente, le sporgenze retrattili sono atte ad assumere, reversibilmente, una prima configurazione estesa ed una seconda configurazione ritratta.

Nella prima configurazione estesa esse sporgono all’interno dell’intercapedine dello stampo, nella seconda configurazione ritratta esse lasciano libero tutto lo spazio, rientrando all’interno della matrice dello stampo.

Come già illustrato, il posizionamento delle sporgenze retrattili dovrà coincidere con la posizione delle teste di chiodo 14, quindi dovranno trovarsi all’interno della prevista zona di sovrapposizione 13 dei due materiali 11-12, organizzate lungo 4 assi differenti, per distribuire al meglio lo sforzo meccanico.

Il metodo si compone delle seguenti fasi:

- prima iniezione del primo materiale 11 all’interno dell’intercapedine di detto stampo mentre le sporgenze retrattili sono in detta prima configurazione estesa per creare detti alloggiamenti;

- attesa del tempo necessario al raffreddamento ed alla solidificazione almeno parziale di detto primo materiale 11;

- seconda iniezione di detto secondo materiale 12 all’interno dell’intercapedine dello stampo formando dette teste di chiodo 14;

- attesa del tempo necessario al raffreddamento di detto secondo materiale 12 ed estrazione del prodotto 10 finito.

È infine chiaro che all’invenzione fin qui descritta possono essere apportate modifiche, aggiunte o varianti ovvie per un tecnico del ramo, senza per questo fuoriuscire dall’ambito di tutela che è fornito dalle rivendicazioni annesse.

Claims

Rivendicazioni 1. Stampo per stampaggio a multi-iniezione, costituito da uno stampo dotato di almeno due ugelli atti ad immettere in detto stampo almeno una coppia di materiali termoplastici per la realizzazione di un prodotto (10) costituito da un primo materiale (11) e da almeno un secondo materiale (12), detto stampo essendo caratterizzato dal fatto di essere dotato di almeno una sporgenza retrattile, atta ad assumere una prima configurazione estesa atta a sporgere all’interno dell’intercapedine dello stampo durante l’iniezione di detto primo materiale (11) in modo da creare, in detto primo materiale (11), almeno un alloggiamento; detta sporgenza retrattile essendo suscettibile di assumere una seconda configurazione ritratta, durante l’iniezione di detto secondo materiale (12), tale da liberare l’alloggiamento precedentemente formato nel primo materiale (11) e consentire l’introduzione di detto secondo materiale (12) all’interno di detto alloggiamento, formando almeno una testa di chiodo (14) atta a vincolare meccanicamente detto primo materiale (11) con detto secondo materiale (12).
2. Stampo per stampaggio a multi-iniezione, secondo la precedente rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere del tipo a tavola rotante o traslante.
3. Stampo per stampaggio a multi-iniezione, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto stampo è dotato di una pluralità di sporgenze retrattili.
4. Stampo per stampaggio a multi-iniezione, secondo la precedente rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che dette sporgenze retrattili differiscono tra loro per diametro e lunghezza.
5. Stampo per stampaggio a multi-iniezione, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 3 o 4, caratterizzato dal fatto che dette sporgenze retrattili sono tutte posizionate in corrispondenza di una zona di sovrapposizione (13) prevista tra detto primo materiale (13) e detto secondo materiale (12); dette sporgenze retrattili essendo organizzate secondo un numero di assi compreso tra 3 e 10, preferibilmente tre 4 e 5, in modo da distribuire lo sforzo meccanico del prodotto (10) così ottenuto secondo una pluralità di assi.
6. Metodo di stampaggio a multi-iniezione, caratterizzato dal fatto di comprendere i passi di: - prima iniezione di un primo materiale (11) all’interno dell’intercapedine di uno stampo dotato di almeno una sporgenza retrattile mentre detta sporgenza retrattile è in una prima configurazione estesa atta a sporgere all’interno dell’intercapedine di detto stampo; ciascuna sporgenza retrattile formando nel primo materiale (11) un corrispondente alloggiamento; - attesa del tempo necessario al raffreddamento ed alla solidificazione almeno parziale di detto primo materiale (11); - arretramento di ogni sporgenza retrattile in una seconda configurazione ritratta in cui ogni sporgenza retrattile rientra all’interno della matrice dello stampo; - seconda iniezione di un secondo materiale (12) all’interno dell’intercapedine dello stampo; detto secondo materiale (12), penetrando all’interno di ogni alloggiamento precedentemente formato creando una corrispondente testa di chiodo (14); - attesa del tempo necessario al raffreddamento di detto secondo materiale (12) ed estrazione del prodotto (10) finito.
7. Metodo di stampaggio a multi-iniezione, secondo la precedente rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto stampo è a tavola rotante o traslante e il metodo comprende un passo di rotazione o di traslazione di detta tavola rotante o traslante prima di procedere a detto passo di seconda iniezione.
8. Metodo di stampaggio a multi-iniezione, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 6 o 7, caratterizzato dal fatto che, durante detto passo di seconda iniezione, almeno un secondo gruppo di sporgenze retrattili è atto ad assumere detta prima configurazione estesa in corrispondenza di una seconda zona di sovrapposizione prevista tra detto secondo materiale (12) ed un ulteriore materiale; detto metodo prevedendo altresì un successivo passo di arretramento di detto secondo gruppo di sporgenze retrattili ed un passo di terza iniezione in cui detto ulteriore materiale viene iniettato in detto stampo, penetrando all’interno di detti alloggiamenti creati in detto secondo materiale (12) e formando così le previste teste di chiodo atte a vincolare meccanicamente detto secondo materiale (12) a detto ulteriore materiale.
9. Prodotto (10) ottenibile mediante il metodo di stampaggio a multi-iniezione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 6-8, costituito da un primo materiale (11) e da almeno un secondo materiale (12) tra loro sovrapposti in almeno una zona di sovrapposizione (13) di superficie compresa tra il 2 % ed il 20% della superficie occupata da detti primo e secondo materiale (11-12); detto prodotto (10) essendo caratterizzato dal fatto che, detta zona di sovrapposizione (13) comprende almeno una testa di chiodo (14) costituita dall’estensione di detto secondo materiale (12) in almeno un apposito alloggiamento predisposto in detto primo materiale (11).
10. Prodotto (10), secondo la precedente rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di teste di chiodo (14) disposte secondo una pluralità di assi, preferibilmente da 3 a 10 assi, ancora più preferibilmente da 4 e 5 assi.
11. Prodotto (10), secondo la precedente rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che dette teste di chiodo (14) hanno diametro e profondità differenti.
12. Prodotto (10), secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 9-11, caratterizzato dal fatto di essere uno spoiler aerodinamico o un montante bicolore.