ITMI20012149A1 - Impianto per il preriscaldamento di materiale termoformabile poroso emetodo di stampaggio - Google Patents

Description

"Impianto per il preriscaldamento di materiale termoformabile poroso e metodo di stampaggio"

La presente invenzione si riferisce ad un impianto per il preriscaldamento di materiali porosi termoformabili destinati ad essere stampati caldi. L'invenzione si riferisce inoltre ad un metodo di stampaggio.

Sono noti materiali termoformabili formati, ad esempio, da feltri in fibre di cotone o altro che contengono fibre di materiali termoplastici che dopo la loro fusione diventano leganti per le altre fibre. Il processo di stampaggio di tali materiali prevede ima prima fase di riscaldamento nella quale si ottiene la fusione delle fibre del materiale termoplastico. Nella successiva fase di stampaggio il materiale viene portato fra stampi che impongono la loro sagoma al materiale. Gli stampi sono freddi e portano la temperatura del legante termoplastico al di sotto del punto di fusione.

Nei sistemi attualmente in uso il preriscaldamento del materiale avviene o posando il materiale fra lastre metalliche calde o con raggi infrarossi. In entrambi i sistemi il calore viene perciò diretto sulle superfici esterne del materiale e il riscaldamento interno avviene solo per conduzione termica. I materiali sottoposti a riscaldamento sono però essenzialmente termicamente isolanti e il tempo necessario per un corretto riscaldamento delfiniera massa è lungo, dell'ordine di grandezza di parecchi minuti con spessori di materiale di soli 10mm. I cicli di produzione ottenibili sono perciò relativamente lenti e non combaciano ad esempio con i tempi richiesti nella produzione di componenti automobilistici e simili.

Un altro problema dei noti sistemi di preriscaldamento- lastre calde o infrarossi- è la mancanza di uniformità nella temperature del materiale sottoposto a riscaldamento. Infatti, l'intemo resta sempre più freddo del'estern. Si tende quindi ad applicare all'estern temperature più alte di quelle necessarie per la fusione del materiale termoplastico, per cercare di ottenere il sufficiente riscaldamento del cuore del materiale. A volte si va però troppo vicino o al di sopra della temperatura di decomposizione termica del materiale, rovinandolo. Scopo generale della presente invenzione è ovviare agli inconvenienti sopra menzionati, fornendo un metodo di stampaggio e un impianto di preriscaldamento di materiale termoplastico, che permettano di avere un veloce riscaldamento dell'intera massa di materiale, con una contemporanea soddisfacente uniformità di temperatura.

In vista di tale scopo si è pensato di realizzare, secondo l'invenzione, un impianto per il riscaldamento di materiali termoformabili a struttura porosa, comprendente una coppia di piastre sovrapposte, destinate ad accogliere fra di esse il materiale termoformabile da riscaldare, le piastre essendo relativamente mobili una verso l'altra per accostarsi al materiale posto fra di esse, ciascuna piastra avendo superficie di contatto con il materiale che è forata ed essendo connesse a sorgenti di flusso d'aria, rispettivamente una piastra per emettere attraverso i fori un flusso di aria riscaldata e l'altra piastra per aspirare un flusso di aria attraverso i fori, nel senso di stabilire un flusso forzato di aria calda attraverso il materiale posto fra le piastre.

Sempre secondo l'invenzione, si è pensato di realizzare un metodo per lo stampaggio di materiale termoformabile a struttura porosa, comprendente le fasi di preriscaldare il materiale termoformabile alla temperatura di rammollimento della sua parte termoplastica per mezzo di un passaggio di aria calda attraverso la massa del materiale e poi procedere allo stampaggio del materiale così riscaldato.

Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati, una possibile realizzazione esemplificativa applicante tali principi. Nei disegni: -figura 1 rappresenta una vista schematica in alzata frontale di un impianto secondo l'invenzione;

-figura 2 rappresenta una vista schematica in alzata laterale dell'impianto, parzialmente sezionata secondo la linea II-II di figura 1.

Con riferimento alle figure, in figura 1 è mostrato un impianto, indicato genericamente con 10, realizzato secondo l'invenzione per il riscaldamento di materiali termoformabili a struttura porosa. L'impianto 10 comprende due piastre metalliche 11, 12 sovrapposte, destinate ad accogliere fra di esse il materiale termoformabile da riscaldare (indicato genericamente con 13) genericamente in forma di foglio spesso.

La piastre sono mobili una verso l'altra per accostarsi al materiale posto fra di esse ed entrare in contatto con la sua superficie. Può essere vantaggioso che le piastre comprimano leggermente il materiale.

Ciascuna piastra ha superficie 14,15 di contatto con il materiale, la quale è forata con fori 16, 17 ed è connessa a sorgenti di flusso d'aria in modo che ima piastra emetta attraverso i fori un flusso di aria riscaldata e l'altra piastra aspiri il flusso di aria attraverso i fori. Si ottiene così di produrre un flusso di aria calda attraverso il materiale poroso posto fra le piastre.

Vantaggiosamente, i fori in una piastra sono sfalsati rispetto ai fori nell'altra piastra così che il flusso di aria si distribuisce nello spessore del materiale da scaldare, dirigendosi in buona parte nel piano del materiale.

Come si vede bene in figura 2 per la piastra superiore, per il riscaldamento del flusso di aria calda, almeno una piastra è dotata di condotti 18 per la circolazione di fluido caldo (ad esempio olio diatermico) riscaldato da noti mezzi di riscaldamento, non mostrati.

Nella vantaggiosa realizzazione mostrata, ciascuna piastra ha, nel proprio spessore, ulteriori condotti 19, 20 paralleli alla superficie forata della piastra e che hanno parete laterale attraversata dai fori 16,17 per il passaggio dell'aria.

I condotti dell'aria hanno vantaggiosamente sezione genericamente a trapezio con base maggiore del trapezio disposta parallela alla superficie forata e attraversata dai fori, mentre i condotti di circolazione del fluido caldo (a sezione circolare) sono disposti paralleli ai condotti deH'aria e sul lato opposto rispetto alla superficie forata.

Sempre vantaggiosamente, come si vede in figura 2, le piastre possono essere realizzate con elementi modulari affiancati, con ciascun elemento che contiene almeno un condotto di fluido e almeno uno di detti altri condotti per l'aria. In tale modo è facilitata la realizzazione di piastre di dimensioni differenti.

Inoltre, per avere un efficace scambio termico le piastre devono essere in materiale ad elevata conducibilità termica. E’ stato trovato vantaggioso l’uso di profili estrusi in alluminio. Come si vede bene anche in figura 1, la piastra inferiore è fissa a terra mentre la piastra superiore è mobile lungo guide verticali 21 per il movimento di accostamento con la piastra inferiore per mezzo di un noto attuatore 22.

I condotti dellaria hanno estremità che sfociano in camere scatolari 23,24, disposte lateralmente alle piastre per realizzare collettori di distribuzione del'aria nei condotti. Le camere scatolari 23 della piastra superiore sono connesse, per mezzo di tubazioni verticali 27 a lunghezza variabile e camere scatolari 25, alla mandata di un ventilatore 26 che realizza la sorgente di flusso di aria e che è disposto inferiormente alla piastra fissa. Le tubazioni verticali 27 possono essere a soffietto (come mostrato in figura), allungabili telescopiche o apribili. Il primo caso è ritenuto vantaggioso per una migliore tenuta del flusso verso l’esterno.

L'aspirazione della pompa è connessa alle camere scatolari laterali 24 sulla piastra inferiore per mezzo di condotti scatolari 28.

Vantaggiosamente, all'interno della scatola si trova mezzi a setti mobili 32 (facilmente immaginabile dal tecnico e perciò solo schematicamente mostrati) per intercettare, annullare e/o invertire il flusso d’aria fra le piastre. Per annullare il flusso di aria è vantaggioso collegare a comando direttamente l’aspirazione della ventola con la mandata per interrompere la circolazione d’aria fra le piastre senza spegnere la ventola quando si allontanano le piastre.

Tutto il percorso dell'aria è vantaggiosamente isolato termicamente, cosi da evitare dispersioni di calore e ridurre il consumo energetico, che è sostanzialmente quello necessario al riscaldamento del materiale poroso.

Anche i condotti 18 del fluido di riscaldamento sono interconnessi agli estremi per mezzo di collettori scatolari 31 di ingresso uscita. Il fluido caldo è alimentato ai collettori per mezzo di condotti flessibili di ingresso/uscita 29,30.

La ventola viene dimensionata a seconda della resistenza al flusso d’aria opposta dal materiale da riscaldare. Un valore trovato vantaggioso per la pressione impressa dalla ventola è compreso fra 1kPa a 10kPa a seconda della resistenza aereodinamica interna del materiale. La portata della ventola è di 1 m<3 >al sec per m<2 >di materiale da riscaldare.

Il dimensionamento dei canali per l’aria 19, 20 è tale che la caduta di pressione in essi, anche se oltre il metro di lunghezza, risulta trascurabile in confronto alla caduta di pressione nei fori 14, 15 che portano al materiale da riscaldare. Si ottiene cosi una distribuzione di temperature nel materiale da scaldare molto omogenea anche su grandi dimensioni.

L’aria che circola nel sistema viene scaldata nel passaggio attraverso i condotti 19, 20 e i fori 14, 15 che portano al materiale 13 essendo essi effettuati in piastre riscaldate.

A questo punto è chiaro come si siano raggiunti gli scopi prefissati, fornendo un impianto che permetta l'efficace ed omogeneo riscaldamento del materiale poroso termoformabile prima dello stampaggio.

Il sistema di preriscaldamento dei materiali porosi tramite aria calda con un flusso sforzato che passa all 'interno del materiale permette un riscaldamento rapidissimo ed uniforme. Infatti, il riscaldamento del materiale non avviene più tramite conduzione termica a partire dalla superficie ma tramite un riscaldamento diretto di ogni singola fibra che è immersa in un flusso veloce di aria calda. Ad esempio, in un feltro di 10 mm di spessore la velocità di riscaldamento ottenibile è di un ordine di grandezza superiore alla velocità ottenibile con i sistemi tradizionali. Invece di riscaldare il materiale nel giro di minuti ci vogliono soltanto da 15 a 20 secondi (temperatura 200°C). Si ottiene inoltre che il materiale viene riscaldato in maniera più omogenea. Non c’è più alcun surriscaldamento superficiale. La temperatura è la stessa in tutto lo spessore del materiale. Nello stampaggio, facendo il preriscaldamento secondo l’invenzione e poi procedendo alle normali operazione di stampaggio del materiale riscaldato, si ottengono così cicli molto rapidi e risultati altamente soddisfacenti.

Naturalmente, la descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi della presente invenzione è riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perciò essere presa a limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto per il riscaldamento di materiali termoformabili a struttura porosa, comprendente una coppia di piastre sovrapposte, destinate ad accogliere fra di esse il materiale termoformabile da riscaldare, le piastre essendo relativamente mobili una verso l'altra per accostarsi al materiale posto fra di esse, ciascuna piastra avendo superficie di contatto con il materiale che è forata ed essendo connesse a sorgenti di flusso d'aria, rispettivamente una piastra per emettere attraverso i fori un flusso di aria riscaldata e l'altra piastra per aspirare un flusso di aria attraverso i fori, nel senso di stabilire un flusso di aria calda attraverso il materiale posto fra le piastre.
2. 2. Impianto secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che per generare il flusso di aria calda, una piastra è connessa con la mandata di un ventilatore e l'altra piastra è connessa con l'aspirazione del ventilatore, almeno una piastra avendo nello spessore condotti per la circolazione di fluido caldo di riscaldamento che attraversa i fori della piastra.
3. 3. Impianto secondo rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che nello spessore la piastra ha ulteriori condotti paralleli alla superficie forata della piastra, detti condotti avendo parete laterale attraversata da detti fori e almeno una estremità connessa al detto ventilatore.
4. 4. Impianto secondo rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che i detti ulteriori condotti hanno sezione genericamente a trapezio con base maggiore del trapezio disposta parallela alla superficie forata e attraversata dai fori, i condotti di circolazione del fluido caldo essendo disposti paralleli a detti ulteriori condotti e sul lato opposto rispetto alla superficie forata.
5. 5. Impianto secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una di dette piastre è fissa e l'altra è mobile a comando per il movimento di accostamento, la piastra mobile essendo connessa alla sorgente di flusso di aria mediante tubazioni allungabili, flessibili o apribili.
6. 6. Impianto secondo rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la piastra mobile è disposta superiormente alla piastra fissa e la sorgente di flusso di aria è disposta inferiormente alla piastra fissa, le tubazioni allungabili essendo disposte lateralmente alle piastre e parallelamente alla loro direzione di accostamento.
7. 7. Impianto secondo rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che le piastre sono apribili.
8. 8. Impianto secondo rivendicazioni 3 e 6, caratterizzato dal fatto che le estremità dei detti altri condotti della piastra superiore sono interconnesse da una camera scatolare disposta lateralmente alla piastra e nella quale giungono i condotti a soffietto.
9. 9. Impianto secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i fori in una piastra sono sfalsati rispetto ai fori nell'altra piastra.
10. 10. Impianto secondo rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che le piastre sono realizzate con elementi modulari affiancati, ciascun elemento contenendo almeno un condotto di fluido e almeno uno di detti altri condotti per l'aria.
11. 11. Impianto secondo rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che le tubazioni allungabili sono tubazioni a soffietto.
12. 12. Impianto secondo rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi azionabili per intercettare, annullare e/o invertire a comando il flusso d’aria fra le piastre.
13. 13. Impianto secondo rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che per annullare il flusso di aria i detti mezzi azionabili realizzano la connessione diretta della mandata del ventilatore all’aspirazione del ventilatore.
14. 14. Metodo per lo stampaggio di materiale termoformabile a struttura porosa, comprendente le fasi di preriscaldare il materiale termoformabile alla temperatura di rammollimento della sua parte termoplastica per mezzo di un passaggio di aria calda attraverso la massa del materiale e poi procedere allo stampaggio del materiale così riscaldato.