IT8219787A1 - Procedimento continuo per la saldatura di lastre metalliche con materiale polimerico interposto - Google Patents

Description

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La presente invenzione riguarda un procedimento per la saldatura in continuo di lastre o fogli metallici tra loro, tra mite un foglio interposto di materiale polimerico.

Sono noti nella tecnica metodi per ottenere 1<1 >accoppiamen to di lamine metalliche tramite un polimero,generalmente termoplastico, interposto, che funge da legante secondo la dispo sizione: lamina/polimero/lamina . Secondo tali metodi, il polimero, che pu? avere di per s? propriet? adesive nei confron ti del metallo, oppure mancare di tali propriet?, ed in tal caso aderire al metallo tramite un"primer"con esso compatibile, disposto sulla superficie delle lamine, viene disposto tra le lamine sotto forma di foglio e fatto fondere sotto pressione sviluppando cosi le propriet? adesive necessarie. La fusio ne viene comunemente realizzata mediante riscaldamento con rag gi infrarossi, oppure con vapore, oli a temperature elevate ed altri mezzi, che richiedono cicl?T~operativi lunghi e dispositi vi costosi e di rilevanti dimensioni.

E' stato ora trovato dalla Richiedente, e forma l'Oggetto d?lia presente invenzione, uri procedimento per ottenere l'accoppiamento in continuo di lamine metalliche secondo la suddet ta disposizione lamina/polimero/lamina, che consente di ?vvig re agli svantaggi sopra menzionati e conseguire al tempo stes so velocit? di produzione tre o quattro volte superiori a quel^ le fino ad oggi realizzate con ta^i metodi.,

Secondo 'tale procedimento, si introduce l'insieme formato dalle due lamine accoppiate, con il polimero tra esse interpo sto, tra le superfici di due nastri senza fine, le quali si muovono alla stessa velocit? e nel medesimo verso, la superficie di uno dei nastri essendo dotata di una pluralit? di elettrodi ad alta frequenza o di sonotrodi, per cui una delle lami^ ne dell'insieme si trova a contatto con tali elettrodi o sonotrodi, mentre l'altra ? a contatto diretto con la superficie dell'altro nastro, e si alimenta ogni singolo elettrodo o sono trodo, al momento in cui esso viene a contatto con ]a lamina, con corrente elettrica ad alta frequenza per una durata suffi-

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ciente a provocare almeno il rammollimento termico e/o la termoreattivit? del polimero e/o del "primer" eventualmente pre-

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sente tra le due lamine, dopo di che si interrompe l'alimenta-

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zione a tale elettrodo o sonotrodo, e si fa raffreddare il polimero e l'eventuale "primer" mantenendo l'insieme racchiuso tra tale elettrodo o sonotrodo la superficie del nastro che ? a contatto diretto con l'altra lamina.

Gli elettrodi -o_i sonotrodi '.si trovano,,distribuiti uniformemente su tutta la superficie del nastro sul quale sono fissati? Essi hanno di preferenza superficie piana, cos? da combaciare con il massimo della propria superficie e nel modo pi? efficace con la superficie della lamina con cui di volta in volta essi vengono a contatto, ed hanno inoltre, di preferenza, lunghezza almeno pari alla larghezza <A >?,1 nastro su cui si tro-

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vano .

I sonotrodi sono notoriamente dispositivi ad -ultrasuoni, il cui funzionamento avviene attraverso un trasdut tore ad ultrasuoni (di tipo piezoelettrico o magnestrittivo) ad esso collegato, che trasforma in energia meccanica l?energia elettrica ad alta frequenza (in genere di 20, 22 o 40 Kilo Hertz) proveniente da un opportuno generatore.

Parlando di sonotrodi disposti sul nastro da utilizzare secondo il procedimento dell?invenzione, intendiamo riferirci tuttavia non solo ai dipositivi comprendenti l'insieme di trasduttore e son?trodo propriamente detto, come descritto sopra, ma in generale ad ogni dispositivo capace di generare ultrasuo ni e di originare temperature almeno pari a quelle di raramolH mento o di reazione dei polimeri trattati.

Gli elettrodi ad alta frequenza, da usare in alternativa ai sonotrodi, Hanno lo stesso scopo termico, per il quale essi sono generalmente alimentati-t5on corrente elettrica a frequenza compresa nelle fascie rispettivamente di 27,12 (_+ 0, 6%) , 13,56 (+ 0, 05%) , 40,68 (+ 0,04$) o 433,93 (+ 0,2$) MegaHertz.

Nella figura allegata ? illustrato, in sezione verticale, un dispositivo atto a realizzare il procedimento dell'invenzio ne,e che serve per meglio chiarire quest?ultimo.

In tale figura sono rappresentati i nastri senza fine (4) e (5) uno sovrastante l'altro, che si muovono nel senso delle freccie, con gli elettrodi o i sonotrodi (6) disposti in modo fisso sulla superficie (9) del nastro sovrastante (4)j le lami ne (l) e (2), accoppiate, da fare aderire tramite il polimero (3) tra esse interposto; la superficie (8) del nastro sottostati te (5)> a diretto contatto con la lamina (l); l'insieme (10) delle lamine dopo adesione, uscente dai nastri.

Secondo il procedimento ,e riferendoci ancora. alla figura, l?insieme formato dalle lamine (l) e (2) e dal polimero (3) tra esse interposto, ? trascinato dal movimento dei mastri ( 4 ) e (5) nella luce formata dalla superficie (8) del nastro (5), e dagli elettrodi o sonotrodi (6) disposti sulla superficie ( 9 )

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del nastro (4)?

L'ampiezza della luce, rispetto allo spessore di tale insieme, ? tale che gli elettrodi o sonotrodi esercitano una pres sione sulla lamina, e quindi sull'insieme, almeno sufficiente a permettere il trascinam?nto di quest'ultimo da parte dei nastri a't traverso tutta la jloro-lunghezza , sino all'uscita dal . dispositivo i Poich? 1 <1 >insieme delle lamine accoppiate e del polimero interposto non possiede alcuna velocit? relativa rispetto ai nastri, esso si mantiene quindi in posizione fissa rispetto' ai nastri .ed ai singoli elettrodi, o sonotrodi con cui viene a con tatto per tutta la lunghezza dei 'astri tra cui ? racchiuso.

Al momento in cui ciascun elettrodo o sonotrodo viene a contatto con la lamina (2), esso ? alimentato, come ? stato detto in precedenza, con corrente elettrica ad alta frequenza, per cui, scaldandosi, porta il polimero ed il "primer" eventuali mente presente, alla temperatura di rammollimento, o preferibilmente di fusione, oppure, trattandosi di polimero e/o "pri mers" particolari, atti ad aderire chimicamente al metallo del le lamine, alla loro corrispondente temperatura di reazione.

L'alimentazione di corrente deve avere durata sufficiente a provocare tali fenomeni fisici e/o chimici nel polimero e/o nel "primer", e per quanto essa possa essere prolungata oltre, tuttavia, sia per mbtivi di risparmio energetico, sia per poter usufruire successivamente di una lunghezza dei nastri, sufficiente a raffreddare l'insieme delle lamine e del polimero men tre questo si trova sotto la pressione degli elettrodi o sono trodi, ? preferibile limitarne strettamente la durata all'ottenimento di tale effetto.

Nel dispositivo della figura allegata si pu? quindi distinguere una zona iniziale, di riscaldamento, in cui ciascun elettrodo o sonotrodo viene alimentato?o attivato, con corren te della opportuna frequenza, e <?>'che si inizia dal punto in cui tale elettrodo o sonotrodo viene a contatto col la lamina dell'insieme, ed una successiva zona di raffreddamento, compresa tra il punto in cui cessa tale alimentazione ed il punto di uscita del laminato dai nastri, e nella quale l'elettrodo o s? notrodo si raffredda con il laminato, e al tempo stesso lo com prime. In figura l'elettrodo o sonotrodo che viene cosi att_i vato ? indicato con (a),mentre con (b) ? rappresentata la posi.

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zione ipotetica dello stesso, al momento in cui cessa l'alimen tazione di corrente elettrica ed inizia il .raffreddament?? Tale raffreddamento ha generalmente lo scopo di solidifi care il polimero e/o il primer eventualmente presente, prima dell'uscita del laminato dai nastri. < La pressione esercitata dagli elettrodi o sonotrodi, su tale insieme nella zona di raffreddamento favorisce l'adesione delle lamine al polimero e/o al "primer" man mano che questi solidificano o reagiscono.

Qualora si usino elettrodi, anzich? sonotrodi, ? opportuno che i nastri del dispositivo siano fatti di materiale elettroconduttore, per esempio acciaio.

Il polimero che ? interposto tra le lamine da fare aderire ? di preferenza in forma di film, avente dimensioni maggio^ ri,o superficie,corrispondenti a quelle delle lamine, almeno nelle zone destinate alla adesione, e spessore di preferenza compreso tra 0,3 e 2 mm., ma che tuttavia non ? critico ai fi^ ni del procedimento.

- ;- -- .- ;? - - .- Tale polimero pu? esse re di tipo termoplastico o termoindurente, quale ad esempio un omopolimero o copolimero di monomeri olefinici, oppure vinilici,una poliammide,un poliossialchene, un polimero acrilico, una resina poliestere.

Il procedimento secondo la presente invenzione pu? essere applicato alla adesione delle lamine metalliche in generale, realizzata tramite un polimero interposto del tipo sopra citato, eventualmente operando in presenza di sostanze che rivestono tali lamine dal lato da fare aderire (primers) e che fanno da ponte tra il polimero ed il metallo.

.Tali sostanze, o "primers", verranno scelte in base al po limer? utilizzato nel procedimento, secondo criteri di affinit? chimica o fisica con esso e con la superficie delle lamine, secondo quanto ? gi? n?to nell'arte.

Lo spessore delle lamine da fare aderire non ? critico nei confronti del procedimento dell'invenzione, per quanto si operi vantaggiosamente con lamine di spessore tra 0,1 e 1 mm.

I seguenti esempi servono a meglio illustrare, e non a limitare ad essi il trovato.

ESEMPIO 1

Utilizzando un dispositivo del tipo illustrato nella figura allegata, si prepara un laminato mediante l'adesione tra due lamine di alluminio, ciascuna dello spessore di 0,25 Bua e lar- . ghezza di 130 mm, non sgrassate e in precedenza rivestite di un primer dello spessore di 0,15 mm, costituito da plastisol di polivinilcloruro opportunamente furtzionalizzato secondo tecniche note, tramite un foglio di polivinilcloruro semirigido, pia stificato, dello spessore di 1,4 mm. <1 >

Le due lamine ed il film di polivinilcloruro sono alimen tate tra i due nastri del dispositivo, nella disposizione IJ? mina/Fill>/lamina per svolgimento da rispettive bobine (non mostrate in figura) situate a monte del dispositivo stesso, alla velocit? di 4? 5 metri/min. Il dispositivo ? costituito da due nastri senza fine di acciaio, lunghi,tra il punto di ingresso e quello di uscita del<? >laminato,1,5 metri e larghi 0,15 metri, dei quali quello sovrastante ? dotato su tutta la superficie -di N? 95 - elettrodi di acciaio, aventi lunghezza di 0,15 metri e larghezza di 4 cm.

Le caratteristiche del procedimento e del funzionamento del . dispositivo sono le seguenti:

- potenza del generatore di elettricit? ad alta frequenza 5 KW - frequenza della corrente 27? 12 MH^

2 - pressione di ciascun elettrodo. sulla lamina 6,5 Kg/cm - durata della alimentazione di corrente in

ciascun elettrodo 6 secondi temperatura raggiunta d.al -.oolimero circa 200?C - tempo di raffreddamento del laminato tra i nastri 14 secondi All'uscita dai nastri il laminato presenta un valore di _a desione, misurato secondo il metodo ASTM-D1876-61T di 6,5 Kg/cm.

Il laminato ? inoltre imbutibile a freddo.

ESEMPIO 2

Si opera come nell'esempio 1, con le differenze che le lamine sono di acciaio inox, dello spessore di 0,30 mm, prive di "primer" e che il film polimerico ? di<! >Polivinilcloruro semi, rigido plastificato, funzionalizzato secondo tecniche note ed ha spessore di 2 min.

Inoltre il tempo di alimentazione di corrente all'elettro^ do e di raffreddamento del laminato tra i nastri sono rispetta vanente di 8 e'12 secondi.

Il valore di adesione delle lamine ? di 5 Kg/cm. Il lami nato risulta perfettamente imbutile a freddo.

ESEMPIO 3

Usando un dispositivo simile a quello della figura allega ta si prepara un laminato usando due lamine, ciscuna avente spessore di 0,35 mm, di acciaio zincato elettroliticamente, che erano state in precedenza trattate con un "primer "analogo a quel^ lo dell'esempio 1, e impiegando inoltre, tra le due lamine, un film di polivinilcloruro semirigido plastificato dello spessore di 1,5 mm. Il nastro superiore del dispositivo ? dotato, su tutta la superficie,di sonotrodi aventi lunghezza<' >di 0,15 me tri e larghezza di 4 coi.

La velocit? di alimentazione delle lamine e del film ? di 4>5 metri/min.

I due nastri del dispositivo hanno lunghezza e larghezza analoghe a quelle del dispositivo usato nell'esempio 1.

Le caratteristiche del procedimento e di funzionamento del dispositivo sono le seguenti:

Frequenza 20(+0,1) KHz

- Ampiezza della escursione verticale del sonotrodo = 120

2 - Pressione del sonotrodo sulla la/mina - 2,8 Kg/co - Durata della alimentazione del sonotrodo = 3 secondi - Durata del raffreddamento del laminato

tra i nastri = 3 secondi - Permanenza complessiva del laminato nel

dispositivo = 20 secondi Le lamine presentano valore di adesione parti a 6,5 Kg/ CD. Il laminato ? imbutibile a freddo.

ESEMPIO 4

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Si opera come nell'esempio 3* ma usando due lamine di alluminio, prive.<:>.di primer, dello spessore di 0,25 mm, ?d un film tra tali lamine analogo a quello dell'esempio 2. Il valore di adesione tra le lamine ? di 5 Kg/cra. Il laminato risulta imbutibile a freddo.

Riv?ndicazi?ni

l) Procedimento per ottenere 1'adesione tra lastre o lamine me talliche tramite un polimero interposto, che consiste nel-1'introdurre l'insieme formato da due lamine o lastre acco? piate, con il polimero tra esse interposto, tra le superfi-, ci di due nastri senza fine, le quali si muovono alla stessa velocit? e nel medesimo verso, la superficie di uno dei nastri essendo dotata di una pluralit? di elettrodi ad alta frequenza o di sonotrodi, per cui una delle lamine dellinsieme si trova a contatto con tali elettrodi o sonotrodi,

Claims (2)

1. MONTED1SON S.p.A.

   - 12 -

   mentre l'altra ? a contatto diretto con la superficie dell'altro nastro, e si alimenta ogni singolo elettrodo o sono trodo, al momento in cui esso viene a contatto con la lamina, con corrente elettrica ad alta frequenza per una durata sufficiente a provocare almeno il rammollimento termico e/o la termoreattivit? del polimero e/o del "primer" eventualmente presente tra le due lamine, dopo di che s? interrompe l'alimentazione a tale elettrodo o sonotrodo, e si raffredda il polimero e l'eventuale "primer" mantenendo l'insieme racchiuso tra tale elettrodo o sonotrodo, e la superficie del nastro che ? a contatto diretto con l'altra lamina.
2. 2) Procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui tali elettrodi o sonotrodi esercitano una pressione sulla lamina cui sono in contatto, almeno sufficiente a permettere il trascinamento dell'insieme da parte dei nastri per tutta la loro lunghezza.

   Milano , 22 . 2 . 1,982

   EBS/sg DI N

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