IT8224618A1 - Procedimento e dispositivo per la formatura di lastre di polimeri termoplastici caricate con fibre di vetro - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: "PROCEDIMENTO E DISPOSITIVO PER LA FORMATURA DI LASTRE DI POLIMERI TERMOPLASTICI CARICATE CON FIBRE DI VETRO"

Riassunto

1. Procedimento per la formatura di lastre di polimeri termoplastici caricati con fibre di vetro, che consiste nel sottoporre a compressione tale materiale in uno stampo del tipo maschio/femmina, le cui pareti ed il materiale termoplastico in esso contenuto sono mantenuti per tutta la durata della compressione ad una temperatura almeno pari a quella di fusione del materiale termoplastico.

2. Dispositivo per realizzare tale procedimento, costituito da uno stampo del tipo maschio/femmina, in cui il semistampo femmina ha profondit?, o altezza utile della cavit? almeno pari all'altezza della parete laterale esterna del semistampo maschio, con la caratteristica che il semistampo maschio possiede lungo il margine superiore della propria parete, un battente, o bordo sporgente da tale parete, il quale si prolunga in una corona perimetrale atta a scorrere lungo l'esterno o l'interno della parete laterale del semistampo femmina, ed in modo aderente a tale parete, quando il semistampo maschio ? inserito nel semistampo femmina .

La presente invenzione riguarda un procedimento per la formatura in manufatti di vario tipo, di lastre di polimeri termoplastici rinforzate con fibre di vetro, nonch? un dispositivo per la realizzazione di tale procedimento.

Le tecniche di formatura di lastre di materiale termoplastico rinforzate, generalmente impiegate per i semilavorati esistenti sul mercato, sono normalmente due: l'imbutitura e il "flow moulding" .

Il primo metodo ? caduto in disuso per difficolt? operative e per l'alta quantit? di sfridi di lavorazione che ne derivano. Il secondo metodo consiste nel porre al fondo di una impronta maschio/femmina un quantitativo prefissato di spezzoni di lastre riscaldate al di sopra della temperatura di fusione del polimero termoplastico costituente. Lo stampo ? tenuto freddo, o termostatato ad una temperatura relativamente bassa, inferiore comunque a quella di fusione del polimero. Lo stampaggio viene eseguito con presse idrauliche, con pressioni di chiusura dello stampo molto elevate, generalmente non inferiori a 150 Kg/cm , per cui gli stampi debbono possedere adeguata struttura e resistenza meccanica. Per effetto della compressione il materiale Fuso fluisce nell'impronta e la riempie totalmente. Durante il tempo necessario ad effettuarne l'operazione il manufatto si raffredda fino ad una temperatura idonea alla sua estrazione dallo stampo.

Non ? tuttavia universalmente accettata 1'idea che con questa tecnologia si possano realizzare manufatti di elevata complessit?, come il mercato aspirerebbe ad ottenere. Per di pi?, le elevate pressioni in gioco impongono per manufatti di grandi dimensioni l'impiego di presse di proporzioni imponenti. L'aspetto superficiale dei manufatti' non ? inoltre di ottimo livello.

Il procedimento che forma l'oggetto della presente invenzione consente di effettuare la formatura per stampaggio di lastre di polimeri termoplastici rinforzate con fibre di vetro, senza gli inconvenienti suddetti, potendo operare in particolare con l'uso di pressioni estremamente pi? basse (generalmente non superiori a 6-10 Kg/cm2) ed ottenendo manufatti anche di forma notevolmente complessa.

Tale procedimento consiste nel sottoporre a compressione il materiale termoplastico contenente le fibre di vetro, in uno stampo del tipo maschio/femmina, in cui le pareti ed il materiale contenuto nello stampo si trovano e vengono mantenuti per tutta la durata della compressione ad una temperatura almeno pari a quella di fusione di tale materiale.

Secondo un modo preferito di operare, spezzoni di lastre formate da almeno un polimero termoplastico, rinforzate con fibra di vetro, ed in quantit? prefissata, sono introdotti a freddo, o dopo riscaldamento, comunque al di sotto della temperatura di fusione del polimero, al fondo di una impronta di uno stampo maschio/femmina.

Mediante un nastro trasportatore metallico, lo stampo entra in un forno, riscaldato da qualsivoglia sorgente di calore, impostato ad una temperatura almeno pari a quella di fusione del polimero, fino al conseguimento di tale temperatura sulla superficie delle pareti dello stampo e nel materiale termoplastico posto all'interno. Lo stampo ? quindi sottoposto a compressione, in tali condizioni di temperatura, sotto una pressa dotata di una pressione di chiusura minima (ad es. 5 Kg/cm ) e quindi di tipo del tutto convenzionale.

Lo stampo viene poi raffreddato fuori pressa, il manufatto viene estratto, e lo stampo rientra in ciclo (anche ad una temperatura abbastanza elevata, in quanto per l'estrazione del manufatto basta scendere generalmente ad una temperatura dell'ordine dei 100?C). In questa situazione lo stampo pu? rappresentare una struttura molto leggera (ad esempio pu? essere di alluminio o di sottile lamiera), di costo modesto.

Contemporaneamente si assicura la produzione di manufatti anche di elevata complessit?, e globalmente un migliore aspetto superficiale.

Di preferenza la temperatura cui si opera ? superiore di almeno 20?C circa a quella di fusione del materiale termoplastico costituente la lastra rinforzata.

Sono trattabili con tale processo tutti i polimeri con i quali sia possibile ottenere delle lastre rinforzate con fibre di vetro, come ad esempio i polimeri olefinici, le resine poliestere, le poliammidi , ecc., con contenuti in fibra di vetro sino a 80% in peso sul peso complessivo del polimero caricato .

Il dispositivo che forma l'ulteriore oggetto della presente invenzione ? costituito da uno stampo del tipo maschio/ /femmina, dove il semistampo femmina ha profondit?, o altezza utile della cavit?, almeno pari all'altezza della parete esterna del semistampo maschio, con la caratteristica che il semistampo maschio possiede lungo il margine superiore della propria parete, un battente, o bordo sporgente da tale parete, il quale si prolunga in una corona perimetrale atta a scorrere lungo la parete laterale esterna o interna del semistampo femmina, ed in modo aderente a tale parete laterale, quando il semistampo maschio ? inserito nel semistampo femmina .

Nelle figure I e II sono rappresentati in sezione trasversale , due realizzazioni di tale stampo, in condizioni di stampo aperto (con semistampi A e B separati) e di stampo chiuso (C ).

In figura I, (A) rappresenta il semiscampo maschio, con la parete laterale esterna (1), im battente.(2) lungo il margine superiore della parete laterale (1), il prolungamento (3) di tale battente sotto forma di corona perimetrale, i fori di sfiato (4), la sede per estrattore (9). (B) rappresenta il semistampo femmina con la parete laterale (5) e il materiale in lastra (6) da formare.

Alla base di tale semistampo, e lungo tutto il bordo della base, sta di preferenza un battente o bordo sporgente esternamente (7) di spessore tale che al termine della corsa il semistampo maschio appoggia con il battente (2) sul margine superiore (IO) della parete del semistampo femmina tramite lo spessore del manufatto stampato (8), mentre appoggia con l'estremit? inferiore della corona perimetrale (3) sul battente (7). In tal modo, per tutta la durata dell'operazione di stampaggio, in cui si effettua la chiusura dello stampo, l'adesione della corona perimetrale (3) al lato esterno della parete (5) assicura il perfetto isolamento del materiale termoplastico da stampare dall'ambiente esterno. (C) rappresenta, con le stesse notazioni, lo stampo chiuso, al termine della corsa del semistampo maschio nel semistampo femmina.

In fig. II, (A) rappresenta il semistampo maschio, con la parete laterale esterna (1), il battente (2), il prolungamento di tale battente sotto forma di corona perimetrale (3), i fori di sfiato (4), la sede per estrattore (5). (B) rappresenta il semistampo femmina con la parete laterale (6) ed il materiale da stampare (7). Durante la fase di stampaggio, la corona perimetrale (3) scorre, aderendovi, lungo la parte interna della parete laterale (6), ed al termine della corsa il battente (2) aderisce al margine superiore (8) della parete laterale (6 ).

I seguenti esempi servono ad illustrare il trovato della presente invenzione, senza costituirne una limitazione.

ESEMPIO 1

Si utilizza una lastra di polipropilene (avente M.I. = 12 g/10' e temperatura di fusione di 168?C) contenente fibra di vetro continua, con rapporto ponderale polipropilene/fibra = 60/40. La fibra di vetro ? contenuta nella lastra sotto forma di feltro a filo continuo costituito da ''strands" di titolo 25 tex, a loro volta formati da filamenti elementari del diametro di 11,5 micron.

Per lo stampaggio si usa uno stampo sperimentale in alluminio del tipo rappresentato in fig. I. Lo stampo presenta una chiusura perimetrale completa (con tolleranze minime per l'efflusso dell'aria), che riduce al minimo il contatto del materiale con l'aria, durante la fase di chiusura dello stampo, che avviene per scorrimento del semistampo maschio nel semistampo femmina. Questo scorrimento oltre ad impedire la degradazione termoossidativa del materiale, garantisce il perfetto centraggio tra i due semistampi . Lo spessore delle pareti dei due semistampi maschio e femmina ? di 10 mm .

Lo stampo ha i fori di sfiato del diametro di 0,2 mm. Lo stampo possiede inoltre quattro estrattori sfasati tra di loro di 90? in corrispondenza del bordo del manufatto, ed ? munito di termocoppia a contatto del materiale polimerico.

Nell'impronta (parete di fondo dello stampo femmina) sono introdotti 680 g di spezzoni della lastra suddetta (corrispondenti al volume dell'impronta, noto il peso specifico del materiale), lo stampo viene quindi introdotto in un forno a circolazione d'aria e mantenuto fino al momento in cui la temperatura delle pareti e del materiale raggiunge valori di 210? - 215 ?C .

Il materiale gi? per effetto del peso proprio del semistampo maschio, inizia a scorrere, a tale temperatura, nelle pareti dello stampo, contribuendo in tal modo alla chiusura dello stesso.

Lo stampo viene quindi convogliato tra i piani di una pressa verticale in cui il materiale, sotto una pressione specifica di 4 Kg/cm2 , ed alla temperatura di circa 210?C riempie in maniera completa lo stampo.

Lo stampo viene quindi raffreddato in una sezione di raffreddamento ad aria compressa e acqua, in maniera pi? omogenea possibile. Con opportune attrezzature lo stampo viene quindi aperto, il manufatto viene estratto e lo stampo ritorna in ciclo.

Analisi gravimetriche sul manufatto hanno dimostrato la ottima omogeneit? nella distribuzione d?lia fibra in tutte le pareti del manufatto. La densit? dello stesso risulta pari a 1,2 g/cc.

ESEMPIO 2

Sono adottate la stessa tecnica e lo stesso stampo dell'esempio precedente, per lo stampaggio di lastre di polibutilentereftalato (avente la temperatura di fusione di circa 225?C) contenente 40% in peso di fibra di vetro continua, con "strands" aventi titolo di 10 tex.

Nello stampo vengono caricati 980 grammi di tale lastra e lo stampo mantenuto in forno fino a raggiungere una temperatura di 235? - 240?C sulle pareti e nel materiale caricato. La densit? finale del manufatto ottenuto ? di 1,72 g/cc. ESEMPIO 3

Nello stampo dell'esempio 1 vengono caricati 790 g di spezzoni di lastra di poliammide 6 (temperatura di fusione = 228?C) caricata al 40% di fibra di vetro, con "strands" di titolo 18 tex.

Lo stampo viene scaldato in forno fino ad una temperatura delle pareti di 245? - 250?C e compresso in tali condizioni sotto una pressione di 4 Kg/cm . La densit? finale del manufatto cos? ottenuto ? di 1,47 g/cc.

Claims (3)

RIVENDICAZIONI

1. Procedimento per la formatura di lastre di polimeri termoplastici contenenti cariche di fibre di vetro, che consiste nel sottoporre a compressione il materiale termoplastico contenente le fibre di vetro, in uno stampo del tipo maschio/femmina, in cui le pareti ed il materiale contenuto nello stampo si trovano e vengono mantenuti per tutta la durata della compressione ad una temperatura almeno pari a quella di fusione di tale materiale.

2. Dispositivo per la realizzazione del procedimento secondo la rivendicazione 1, costituito da uno stampo del tipo maschio/femmina, dove il semistampo femmina ha profondit?, o altezza utile della cavit?, almeno pari all?altezza della parete esterna del semistampo maschio, con la caratteristica che il semistampo maschio possiede lungo il margine superiore della propria parete, un battente, o bordo sporgente da tale parete, il quale si prolunga in una corona perimetrale atta a scorrere lungo la parete laterale esterna o interna del semistampo femmina, ed in modo aderente a tale parete laterale, quando il semistampo maschio ? inserito nel semistampo femmina.

3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui la base del semistampo femmina ? dotata, lungo tutto il suo margine perimetrale, di un battente o bordo sporgente al-1 'esterno .