ITBO980155A1

ITBO980155A1 - PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR FORMING WITH THE AID OF ULTRASOUND PLASTIC MATERIAL ARTICLES.

Info

Publication number: ITBO980155A1
Application number: IT98BO000155A
Authority: IT
Inventors: Luigi Diolaiti; Giuliano Rivi
Original assignee: Luigi Diolaiti; Giuliano Rivi
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1999-09-12
Also published as: EP0981430A1; ITBO980155A0; IT1299900B1; CA2290099A1; AU2541599A; WO1999046098A1; CN1258245A

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo: attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION entitled:

PROCEDIMENTO ED APPARECCHIO PER LA FOR-MATURA CON L’AUSILIO DI ULTRASUONI DI ARTI-COLI IN MATERIALE PLASTICO. PROCEDURE AND APPARATUS FOR THE FOR-MATURE WITH THE AID OF ULTRASOUND OF ARTI-COLI IN PLASTIC MATERIAL.

Il presente trovato concerne un procedimento ed un apparecchio per la formatura di articoli in materiale plastico polimerico. The present invention relates to a process and an apparatus for forming articles in polymeric plastic material.

Per l'ottenimento di un articolo in materiale plastico polimerico vengono attualmente impiegate apparecchiature che comprendono in generale una camera di alloggiamento per una massa di materiale polimerico - in genere alimentate sotto forma di polveri o materiale granulare - che è in collegamento con uno stampo od un ugello di formatura del’articolo, dove il materiale plastico viene inviato tramite compressione esercitata sulla massa in detta camera di alloggiamento, dopo che la detta massa è stata ridotta in uno stato plastico adatto alla formatura. In order to obtain an article in polymeric plastic material, apparatuses are currently used which generally comprise a housing chamber for a mass of polymeric material - generally fed in the form of powders or granular material - which is in connection with a mold or a nozzle for forming the article, where the plastic material is sent by compression exerted on the mass into said housing chamber, after the said mass has been reduced to a plastic state suitable for forming.

ln dette macchine formatrici, per ottenere la riduzione in condizione fluida o viscosa desiderata della massa di materiale plastico polimerico, viene attualmente fatto uso di appositi dispositivi di riscaldamento, in genere sotto forma di resistenze elettriche e di relativi dispositivi di controllo, il cui l'impiego richiede tuttavia un eccessivo dispendio energetico per l'ottenimento di energia termica per effetto Joule. In said forming machines, in order to obtain the reduction in the desired fluid or viscous condition of the mass of polymeric plastic material, use is currently made of suitable heating devices, generally in the form of electrical resistances and relative control devices, the however, its use requires an excessive expenditure of energy to obtain thermal energy due to the Joule effect.

Un ulteriore eccessivo dispendio energetico delle macchine note è dovuto all’eccedente impiego di forza di compressione esercitata sulla materia plastica allo scopo di ottenere, a contatto dell’elemento premente, uno stato mielinico o condizione viscosa del materiale plastico che favorisce l’intervento dei mezzi di riscaldamento per portare l’intera massa plastica nello stato fluido o plastico idoneo alla lavorazione. A further excessive energy expenditure of the known machines is due to the excessive use of compressive force exerted on the plastic material in order to obtain, in contact with the pressing element, a myelinated state or viscous condition of the plastic material which favors the intervention of the means. heating to bring the entire plastic mass into the fluid or plastic state suitable for processing.

Costituisce pertanto uno scopo del presente trovato quello di provvedere un procedimento ed un apparecchio per la formatura di un articolo in materiale plastico polimerico in cui la fase di fluidificazione della massa plastica di formatura venga attuata con un basso dispendio energetico. Therefore, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for forming an article made of polymeric plastic material in which the step of fluidizing the forming plastic mass is carried out with a low energy expenditure.

Inoltre nelle sopra citate apparecchiature già note le dette resistenze elettriche di riscaldamento, alfine di ottenere un riscaldamento efficace della massa plastica, vengono collocate circonferenzialmente in corrispondenza della detta camera di compressione e fluidificazione del materiale polimerico con l’ulteriore inconveniente di occupare un certo spazio che rende le dette apparecchiature ingombranti e complesse. Furthermore, in the aforementioned already known apparatuses the said electric heating resistors, in order to obtain an effective heating of the plastic mass, are placed circumferentially in correspondence with the said compression and fluidification chamber of the polymeric material with the further disadvantage of occupying a certain space which makes the said equipment bulky and complex.

Altri scopi del presente trovato sono pertanto quelli di provvedere un apparecchio per la formatura di un articolo in materiale plastico polimerico che presenti una struttura semplice, di minimo ingombro e poco costosa. Other objects of the present invention are therefore to provide an apparatus for forming an article made of polymeric plastic material which has a simple, compact and inexpensive structure.

Quanto sopra viene conseguito grazie ad un procedimento secondo la rivendicazione 1 ed, in particolare, tramite un procedimento per la formatura di articoli in materiale polimerico, comprendente le fasi di portare una massa di materiale polimerico in una prefissata condizione viscosa idonea all’ottenimento dell’articolo plastico, e di formare la detta massa di materiale polimerico secondo la conformazione desiderata per ottenere il detto articolo; il procedimento caratterizzandosi per il fatto che, per portare la detta massa di materiate polimerico nella prefissata condizione viscosa, si inviano sulla medesima massa delie vibrazioni ultrasoniche. The above is achieved thanks to a process according to claim 1 and, in particular, by means of a process for forming articles in polymeric material, comprising the steps of bringing a mass of polymeric material into a predetermined viscous condition suitable for obtaining the plastic article, and to form said mass of polymeric material according to the desired conformation to obtain said article; the process is characterized by the fact that, in order to bring the said mass of polymeric materials into the predetermined viscous condition, ultrasonic vibrations are sent on the same mass.

Il presente trovato concerne altresì un apparecchio secondo la rivendicazione 5. The present invention also relates to an apparatus according to claim 5.

L’impiego di energia sotto forma di vibrazioni ultrasoniche impartite alla massa plastica da formare, per portarla nella condizione fluida o viscosa desiderata, consente vantaggiosamente di ridurre il dispendio energetico rispetto ad apparecchiature utilizzanti mezzi di riscaldamento tradizionali, in particolare resistenze elettriche, per l’esecuzione di tale operazione, nonché rispetto ad apparecchiature utilizzanti una elevata compressione della massa plastica per ottenerne la mielizzazione a contatto dell’elemento spingente. The use of energy in the form of ultrasonic vibrations imparted to the plastic mass to be formed, to bring it into the desired fluid or viscous condition, advantageously allows to reduce the energy expenditure compared to equipment using traditional heating means, in particular electric resistances, for the execution of this operation, as well as with respect to equipment using a high compression of the plastic mass to obtain myelization in contact with the pushing element.

Con il presente trovato è possibile operare su una massa plastica di formatura in condizioni di temperatura ambiente con notevole risparmio energetico. With the present invention it is possible to operate on a plastic molding mass in ambient temperature conditions with considerable energy savings.

Vengono inoltre eliminati tutti quegli ingombranti dispositivi utilizzati nelle apparecchiatura note per l'effettuazione di tali operazioni di riscaldamento e per ottenere tali elevate spinte sul materiale plastico. Si ottiene una notevole semplificazione strutturale e abbattimento dei costi di allestimento per la presente apparecchiatura. Furthermore, all those bulky devices used in known apparatus for carrying out such heating operations and for obtaining such high thrusts on the plastic material are eliminated. A considerable structural simplification and reduction of set up costs for the present apparatus is obtained.

Le rivendicazioni secondarie si riferiscono a realizzazioni vantaggiose del presente trovato. The secondary claims refer to advantageous embodiments of the present invention.

Ulteriori caratteristiche tecniche del trovato ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano forme di realizzazione puramente esemplificative e non limitative, in cui: Further technical characteristics of the invention and the advantages thereof will become more evident in the detailed description that follows, made with reference to the attached drawings, which represent purely exemplary and non-limiting embodiments thereof, in which:

la figura 1 illustra una vista schematica ed esemplificativa di un primo apparecchio preferito per la realizzazione del presente procedimento per la formatura di un articolo in materiale plastico polimerico; Figure 1 illustrates a schematic and exemplary view of a first preferred apparatus for carrying out the present process for forming an article in polymeric plastic material;

la figura 2 illustra una vista schematica ed esemplificativa di un secondo apparecchio preferito per la realizzazione del presente procedimento per la formatura di un articolo in materiale plastico polimerico. Figure 2 illustrates a schematic and exemplary view of a second preferred apparatus for carrying out the present process for forming an article in polymeric plastic material.

Conformemente alla allegata figura 1, una realizzazione preferita dell’apparecchio 10 per l’attuazione del procedimento del presente trovato comprende una camera a tenuta ermetica 12 di alloggiamento per una massa 14 di materiale polimerico presentante almeno un'apertura o un ugello 16, utilizzato per la fuoriuscita dalla camera 12 della detta massa 14 in materiale polimerico in una condizione viscosa idonea all’ottenimento di un articolo, contrassegnato dal riferimento numerico A in figura. According to the attached figure 1, a preferred embodiment of the apparatus 10 for carrying out the method of the present invention comprises a hermetically sealed chamber 12 for housing a mass 14 of polymeric material having at least one opening or a nozzle 16, used for the exit from the chamber 12 of said mass 14 of polymeric material in a viscous condition suitable for obtaining an article, designated by the reference numeral A in the figure.

L’apparecchio comprende altresì idonei mezzi per l'alimentazione del materiale plastico nella detta camera dell’apparecchiatura, esemplificati nel presente caso dalla tramoggia T, ai quali viene caricato il materiale plastico sotto forma granulare o di polveri 18. The apparatus also comprises suitable means for feeding the plastic material into the said apparatus chamber, exemplified in the present case by the hopper T, to which the plastic material in granular form or powders 18 is loaded.

A valle dei detti mezzi di alimentazione sono previsti degli idonei mezzi dosatori D della quantità di materiale plastico in granuli da introdurre entro la detta camera 12, i quali cedono alla camera 12, attraverso opportuni mezzi di non ritorno 20 e una corrispondente apertura 22 di immissione prevista nella parete esterna 23 contornante la camera, la dose predeterminata di carico di materiale plastico alla detta camera 12. Downstream of said feeding means, suitable metering means D are provided for the quantity of plastic material in granules to be introduced into said chamber 12, which yield to chamber 12, through suitable non-return means 20 and a corresponding inlet opening 22 provided in the external wall 23 surrounding the chamber, the predetermined dose of plastic material loading to said chamber 12.

Sono inoltre previsti idonei mezzi per la formatura del detto articolo; detti mezzi di formatura possono comprendere un ugello 16 opportunamente sagomato ovvero uno stampo di formatura vero proprio (non mostrato in figura) entro cui il detto materiale plastico in condizione fluida o viscosa viene introdotto in pressione. Suitable means are also provided for forming said article; said forming means can comprise a suitably shaped nozzle 16 or an actual forming mold (not shown in the figure) into which said plastic material in a fluid or viscous condition is introduced under pressure.

Per ottenere l'espulsione del materiale plastico in stato fluido viscoso dalla camera 12, si prevede di comprimere la detta massa fluida tramite adatti mezzi di compressione, esemplificati in figura dal pistone 24 scorrevole longitudinalmente in detta camera 12. Detto pistone 24 potendo, all’occorrenza, essere anche utilizzato per creare all'interno della camera una depressione idonea a richiamare nella medesima camera una successiva dose di materiale plastico 18 di rifornimento in forma granulare. Le operazioni dì azionamento dei mezzi di compressione vengono eseguite grazie ad opportuni mezzi motori M. To obtain the expulsion of the plastic material in a viscous fluid state from the chamber 12, it is envisaged to compress the said fluid mass by means of suitable compression means, exemplified in the figure by the piston 24 sliding longitudinally in said chamber 12. Said piston 24 being able to if necessary, it can also be used to create a depression inside the chamber suitable for drawing a subsequent dose of plastic material 18 for supply in granular form into the same chamber. The operations for activating the compression means are carried out thanks to suitable motor means M.

Nel presente apparecchio sono inoltre previsti dei mezzi per portare una massa di materiale polimerico in una prefissata condizione viscosa idonea aN’ottenimento della prevista formatura dell’articolo plastico A. Means are also provided in this apparatus to bring a mass of polymeric material into a predetermined viscous condition suitable for obtaining the expected molding of the plastic article A.

Vantaggiosamente, detti mezzi per portare nella prefissata condizione viscosa la detta massa di materiale polimerico comprendono una sorgente di energia ultrasonica o dispositivo sonotrodo S che invia energia sotto forma di vibrazioni ultrasoniche alla detta massa 14 di materiale polimerico. Advantageously, said means for bringing said mass of polymeric material into the predetermined viscous condition comprise a source of ultrasonic energy or sonotrode device S which sends energy in the form of ultrasonic vibrations to said mass 14 of polymeric material.

Preferibilmente, la detta sorgente di vibrazioni ultrasoniche S viene collocata sul lato della camera 12 che è opposto a quello occupato dai detti mezzi 24 di compressione. Ovviamente anche altre disposizioni della sorgente di vibrazioni, ad esempio su una parete di fianco della camera di alloggiamento 12, possono essere immaginate. Preferably, the said source of ultrasonic vibrations S is located on the side of the chamber 12 which is opposite to that occupied by the said compression means 24. Obviously, other arrangements of the vibration source, for example on a side wall of the housing chamber 12, can also be imagined.

L’ugello 16 di emissione della plastica in stato viscoso è vantaggiosamente provvisto sulla parete laterale della camera 12 in vicinanza della superficie dell’elemento vibrante che è a contatto della massa plastica, laddove viene a prodursi la mielizzazione o raggiungimento della condizione viscosa da parte del materiale polimerico. The viscous plastic emission nozzle 16 is advantageously provided on the side wall of the chamber 12 in the vicinity of the surface of the vibrating element which is in contact with the plastic mass, where myelization occurs or the viscous condition is reached by the polymeric material.

Con C in figura sono contrassegnati mezzi di controllo centralizzati preferibilmente in forma di una di unità elaborazione elettronica comandata a programma ed, eventualmente, con l'ausilio di idonei mezzi sensore in opportune zone della macchina. Reference C in the figure indicates centralized control means preferably in the form of a program-controlled electronic processing unit and, optionally, with the aid of suitable sensor means in suitable areas of the machine.

Grazie a tali mezzi di controllo C è possibile coordinare i tempi di intervento dei mezzi dosatori D, dei mezzi motori M del pistone 24 e della sorgente S di emissione degli ultrasuoni per ottenere la produzione degli articoli in materiale plastico A. Thanks to these control means C it is possible to coordinate the intervention times of the metering means D, of the motor means M of the piston 24 and of the ultrasound emission source S to obtain the production of articles in plastic material A.

É in particolare possibile il fatto di provvedere alla detta massa 14 di materiale polimerico, in combinazione all'invio su di essa delle dette vibrazioni ultrasoniche, uno stato di compressione prefissato idoneo a favorire il raggiungimento della condizione viscosa da parte di della materia plastica. In particular, it is possible to provide said mass 14 of polymeric material, in combination with the sending on it of said ultrasonic vibrations, a predetermined state of compression suitable for favoring the achievement of the viscous condition by the plastic material.

La figura 2 illustra una seconda realizzazione preferita 100 dell’apparecchio per l’attuazione del procedimento dei presente trovato. Questa seconda realizzazione presenta la gran parte dei componenti che sono del tutto identici a quelli della precedente prima realizzazione preferita e non vengono pertanto ricommentati. Figure 2 illustrates a second preferred embodiment 100 of the apparatus for implementing the method of the present invention. This second embodiment has most of the components which are entirely identical to those of the previous first preferred embodiment and are therefore not recommented.

La presente seconda realizzazione preferita 100 si distingue dalla prima per il fatto che l’emissione della materia plastico dalla camera 12 avviene attraverso un condotto 160 che è ricavato all’interno del sonotrodo S. In questo modo si può ottenere una maggiore cessione di energia ultrasonica alla massa plastica con un maggiore rendimento di lavoro per l’apparecchio. The present second preferred embodiment 100 differs from the first in that the emission of the plastic material from the chamber 12 occurs through a duct 160 which is obtained inside the sonotrode S. In this way a greater transfer of ultrasonic energy can be obtained. to the plastic mass with a higher working efficiency for the appliance.

La materia plastica che viene preferibilmente utilizzata è costituita da una materia plastica termoplastica. Possono essere comunque utilizzate anche altre materie plastiche purché adatte alle presenti lavorazioni. The plastic material which is preferably used is constituted by a thermoplastic plastic material. However, other plastic materials can also be used as long as they are suitable for the present processes.

Il procedimento del presente trovato potrebbe applicarsi ad un qualsiasi tipo di lavorazione per la produzione di articoli in materiale plastico, quali l'estrusione, lo stampaggio per compressione, lo stampaggio ad iniezione, lo stampaggio per trasferimento, lo stampaggio per estrusione e soffiatura e altri. The process of the present invention could be applied to any type of processing for the production of articles in plastic material, such as extrusion, compression molding, injection molding, transfer molding, extrusion and blow molding and others. .

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. Inoltre, tutti i dettagli possono essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti. The invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept. Furthermore, all the details can be replaced by technically equivalent elements.

Claims

CLAIMS 1. Process for forming articles in polymeric material, comprising the steps of bringing a mass (14) of polymeric material into a predetermined viscous condition suitable for obtaining the plastic article, forming said mass (14) of the desired predetermined shape of polymeric material, characterized in that in order to bring said mass (14) of polymeric material into the predetermined viscous condition, ultrasonic vibrations are sent on said mass.

2. Process according to claim 1, characterized in that in order to bring the said mass (14) of polymeric material into the predetermined viscous condition, it is envisaged, in combination with the sending on said mass of the said ultrasonic vibrations, to provide a state of compression of the said mass (14) of polymeric material.

3. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that said viscous state of the plastic material is a state of complete fluidification of the plastic mass.

4. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the viscous state of the plastic mass is obtained within a housing chamber (12) for the said plastic mass and in which the exit of the plastic mass in the viscous state occurs through the means (S) which send the ultrasonic vibrations into said chamber (12).

5. Apparatus for forming articles in polymeric material, comprising a chamber (12) for housing a mass (16) of polymeric material, means for bringing a mass of polymeric material into a predetermined viscous condition suitable for obtaining the article plastic, at least one opening (16) connected to said chamber (12) for the exit from the chamber (12) of said mass (14) made of polymeric material in the predetermined viscous condition, means (M, 24) for exerting a compression in said chamber (12) of said mass (14) in a viscous condition to cause it to come out of said opening (16), characterized in that said means for bringing said mass (14) of polymeric material to the predetermined viscous condition comprise an energy source ultrasonic (S) which sends energy in the form of ultrasonic vibrations to said mass (14) of polymeric material.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that it comprises control means (C), said control means (C), for bringing said mass of polymeric material into the predetermined viscous condition, operating in combination the said source ( S) for sending on said mass of said ultrasonic vibrations and said pressure means (M, 24) to induce in said mass a preset state of compression in said mass (14) of polymeric material during the phase of reaching the state viscous.

7. Apparatus according to any one of the preceding claims from 5 to 6, characterized in that the opening (16), for the exit from the chamber (12) of the said mass (14) made of polymeric material in the predetermined viscous condition, is located in proximity of the surface of said source (S) for sending the ultrasonic vibrations which is in contact with the mass (14) of polymeric material.

8. Apparatus according to any one of the preceding claims from 5 to 7, characterized in that a duct (160) for the exit from the chamber (12) of the said mass (14) made of polymeric material in the predetermined viscous condition is located within the said source (S) of sending the ultrasonic vibrations.

9. Apparatus according to any one of the preceding claims from 5 to 8, characterized in that it comprises means (16) for directly forming said article starting from said mass in a viscous condition.

10. Apparatus according to any one of the preceding claims from 5 to 9, characterized in that said ultrasonic energy source (S) which sends energy in the form of ultrasonic vibrations to said mass (14) of polymeric material is located in said chamber (12) on the side opposite to that occupied by said compression means (24).

11. Process and apparatus according to the preceding claims, characterized in that it operates at room temperature.

12. Process and apparatus according to the preceding claims and according to what is described and illustrated with reference to the figures of the accompanying drawings and for the aforementioned purposes.