ITMI20100902A1 - Impianto per la produzione di pezzi stampati in polimeri termoplastici e miscele reattive - Google Patents

Description

IMPIANTO PER LA PRODUZIONE DI PEZZI STAMPATI IN POLIMERI TERMOPLASTICI E MISCELE REATTIVE

La presente invenzione concerne un impianto per la produzione di pezzi stampati sia con miscele reattive, ad esempio poliuretano bi-componente, sia con polimeri termoplastici, sia con entrambi i materiali per la realizzazione dello stesso pezzo.

Nel caso di pezzi stampati in materiale termoplastico à ̈ normale la realizzazione di stampi multipli, che comprendono cioà ̈ una pluralità di impronte, per ognuna delle quali verrà realizzato un pezzo, per ciascun ciclo di iniezione. Nella progettazione di detti stampi si deve solo aver cura che siano possibili le manovre di apertura e chiusura, in relazione alla pressa su cui dovranno essere montati, mentre non rileva il problema dell'evacuazione dell'aria per consentire l'ingresso del materiale fuso da iniettare. Ciò à ̈ dovuto al fatto che le pressioni di iniezione sono talmente elevate (centinaia di bar) che l'aria presente nello stampo viene evacuata completamente attraverso le linee di giunzione dei gusci che, per quanto precise, non sono a tenuta.

Nel caso di pezzi stampati in poliuretano bi-componente (PU) avente un certo grado di espansione, il materiale iniettato non à ̈ un polimero fuso, bensì una miscela reattiva di due componenti (isocianato e poliolo), e relativi additivi, tra cui un agente espandente, detta miscela reattiva essendo suscettibile di reagire chimicamente per formare, al termine della reazione, il materiale che costituisce il prodotto finale. Di regola i poliuretani bi-componenti vengono utilizzati con un certo grado di espansione, il che implica che nello stampo viene iniettata, o addirittura colata, una quantità predeterminata di detta miscela, la quale non riempie completamente la cavità dello stampo stesso. Detta cavità sarà completamente riempita quando, con miscela ancora liquida, l'agente espandente avrà completato la sua azione. Successivamente si completa la reazione chimica tra isocianato e poliolo, con la formazione del materiale finale.

Dunque il riempimento dello stampo non viene ottenuto per effetto di una pressione assai elevata imposta dall'iniettore, bensì dalla pressione, assai più bassa (alcuni bar, in funzione della formulazione) sviluppata dall'agente espandente.

Nella situazione descritta, l'evacuazione dell'aria, nonché dei gas prodotti dalla reazione dei componenti, non à ̈ altrettanto agevole che nel caso dell'iniezione di materiali termoplastici e richiede particolare cura nel posizionare le linee di giunzione dei gusci, in modo che ci sia sempre una linea di giunzione nella parte alta dello stampo, quando questo à ̈ in posizione operativa.

È opportuno osservare che non à ̈ proponibile l'esecuzione di un piccolo foro nella parte alta della cavità, in quanto l'espansione avviene con la miscela reattiva ancora fluida, la quale uscirebbe copiosamente da detto foro.

La criticità di detto problema à ̈ tale che gli stampi utilizzati per l'iniezione di miscele reattive poliuretaniche sono spesso montati su dei portastampi che permettono l'inclinazione degli stampi stessi in modo tale da consentire alla miscela reattiva di riempire la parte più bassa della cavità e di espandersi verso l'alto. In questo modo l'aria presente nella cavità viene progressivamente evacuata attraverso le linee di giunzione dei gusci. L'evacuazione dell'aria à ̈ favorita dal fatto che la velocità di espansione della miscela non à ̈ particolarmente elevata, quindi l'aria riesce ad uscire completamente anche se la pressione che può essere esercitata dalla miscela in espansione à ̈ relativamente bassa.

Nel caso specifico di realizzazione di stivali, la tecnica nota prevede che gli stampi vengano tenuti, durante la realizzazione dei pezzi, in modo tale che sia sempre assicurata la presenza di una linea di giunzione tra i gusci, attraverso cui evacuare l'aria e i gas di reazione, nella parte più alta della cavità.

Lo stampo deve quindi essere disposto in modo tale che lo stivale risulti in posizione verticale, oppure orizzontale, ma con la punta rivolta verso il basso. Nel caso di stampaggio di polimeri termoplastici, poiché grazie alle elevate pressioni di iniezione non sussiste il problema dell'evacuazione dei gas presenti nello stampo, à ̈ possibile posizionare una coppia di stampi, sinistrodestro per la produzione simultanea di due stivali, sinistro-destro.

Infatti, posizionando gli stampi con la superficie di separazione fra i gusci in posizione sostanzialmente orizzontale, lo stampo può aprirsi con un movimento in direzione verticale.

Nel caso di stampaggi con poliuretano bi-componente, la superficie di separazione dei gusci viene posta in posizione sostanzialmente verticale. Ponendo due stampi nello stesso portastampo, questo dovrebbe effettuare dei movimenti laterali che lo renderebbero praticamente incompatibile con gli impianti a giostra normalmente utilizzati per la produzione di pezzi in poliuretano bi-componente, sia per l'eccessivo ingombro orizzontale dei meccanismi necessari, sia in relazione alla posizione degli iniettori.

Un primo inconveniente à ̈ dunque conseguenza diretta del fatto che i portastampi per stampaggi di polimeri termoplastici sono molto diversi dai portastampi per stampaggi con miscele reattive. Ne risulta che un impianto attrezzato per produzioni con miscele reattive, non à ̈ in grado di ospitare stampi per termoplastici e viceversa. Ciò significa che, se si vogliono effettuare entrambe le produzioni, occorre dotarsi di entrambi i tipi di impianto, con conseguente notevole aggravio economico, specie se la produzione non dovesse saturare la produttività di entrambi.

Un secondo inconveniente consiste nel fatto che, volendo realizzare pezzi in cui siano contemporaneamente presenti polimeri termoplastici e poliuretano bi-componente, occorre produrre separatamente le parti le parti in termoplastico ed in poliuretano e poi assemblarle, oppure produrre le parti in termoplastico e trasferirle sull'impianto per poliuretani bi-componenti per completare l'operazione o, viceversa, produrre le parti in poliuretano bicomponente e trasferirle sull'impianto per termoplastici per completare l'operazione.

Tuttavia occorre notare che i poliuretani bi-componenti vengono impiegati in numerosi casi ad alto ed altissimo grado di espansione, al fine di ottenere una densità finale spesso al di sotto di 50 kg/m<3>, così da ottenere schiume flessibili per imbottiture o schiume rigide per riempimenti. In queste situazioni il problema dell'evacuazione dallo stampo dell'aria e dei gas di reazione à ̈ effettivo, infatti, in mancanza dei dovuti accorgimenti, si presentano difetti dovuti ad occlusione di aria e gas di reazione, spesso visibili anche sulla superficie esterna del pezzo stampato, tali difetti evidenziandosi come concavità aperte e quindi mancanza di materiale o concavità chiuse con all’interno aria e gas di reazione. Questo fatto ha generato negli esperti del settore la convinzione che detto problema rappresenti una criticità nella realizzazione di qualsiasi pezzo in materiale poliuretanico bi-componente. Gli inconvenienti lamentati sono dunque tutti conseguenza del fatto che i problemi di evacuazione dei gas obbligano a montare gli stampi per poliuretani bi-componenti in modo differente dagli stampi per termoplastici. Ne discende che se si riuscisse a rendere indipendente l'evacuazione dei gas dal particolare montaggio dello stampo sul portastampo, sarebbero automaticamente risolti gli inconvenienti esposti.

Si à ̈ dunque proceduto ad effettuare una campagna di prove su uno stampo per la produzione di stivali in polimeri termoplastici, con i canali di adduzione adattati per ricevere una miscela reattiva di poliuretano bi-componente, per verificare se, con opportuni adattamenti, sarebbe stato possibile ottenere pezzi esenti da difetti, anche se, nella parte più alta della cavità dello stampo stesso, non sono presenti fessure dalle quali far uscire l'aria ed i gas di reazione.

La sperimentazione, condotta con miscele reattive a basso grado di espansione, tipiche della produzione di stivali e calzature in genere, ha sorprendentemente mostrato che, nonostante il piano di giunzione dei gusci sia in posizione sostanzialmente orizzontale, e quindi nella parte superiore dello stampo chiuso non ci siano fessure, l'aria e i gas di reazione vengono comunque evacuati completamente, analogamente a ciò che accade nel caso dell'iniezione dei materiali termoplastici.

Dunque si à ̈ accertato che la convinzione che il problema dell'evacuazione dallo stampo dell'aria e dei gas di reazione, così come sopra illustrato, à ̈ un mero pregiudizio tecnico, almeno nel caso di miscele reattive con basso grado di espansione, cioà ̈ con densità finali dell'ordine di 200 kg/m<3>e oltre. Scopo della presente invenzione à ̈ quello di superare detto pregiudizio tecnico proponendo un impianto per la produzione di pezzi stampati sia con miscele reattive, ad esempio poliuretano bi-componente, sia con polimeri termoplastici, sia con entrambi i materiali per la realizzazione dello stesso pezzo, conforme alla rivendicazione 1, detto impianto essendo caratterizzato dal fatto di fare uso di stampi idonei ad essere utilizzati sia con miscele reattive, ad esempio poliuretano bi-componente, sia con polimeri termoplastici, sia con entrambi i materiali per la realizzazione dello stesso pezzo.

L'impiego di impianti conformi all'invenzione consente dunque di conseguire i seguenti vantaggi:

forte aumento di produttività degli impianti di oggetti in poliuretano bicomponente, in particolare stivali e calzature in genere, attraverso la realizzazione simultanea di due o più pezzi;

possibilità di realizzare sia pezzi in materiale termoplastico, sia in poliuretano bi-componente sugli stessi impianti;

possibilità di realizzare, sul medesimo impianto, pezzi comprendenti parti in materiale termoplastico e in poliuretano bi-componente.

Detti stampi, idonei a realizzare sia pezzi in materiale termoplastico, sia in poliuretanico bi-componente, nonché pezzi in cui siano contemporaneamente presenti materiali termoplastici e poliuretani bi-componenti, sono oggetto di una contemporanea domanda di brevetto a nome della stessa richiedente. L'invenzione verrà ora descritta, a scopo esemplificativo e non limitativo, secondo una forma di attuazione preferita e con riferimento alle figure allegate in cui:

le figure 1 (a, b) mostrano un tipico stampo per produrre uno stivale; le figure 2 e 3 (a,b) mostrano, in posizione chiusa ed in posizione aperta, una coppia di stampi, "sinistro" e "destro", posizionati su un unico portastampo;

la figura 4 mostra un tipico impianto a giostra idoneo a realizzare stivali in materiale termoplastico;

la figura 5 mostra un ciclo di produzione in materiale termoplastico di una coppia di stivali;

la figura 6 mostra un tipico stampo per poliuretani bi-componenti;

la figura 7 mostra un tipico impianto a giostra idoneo a realizzare stivali in materiale poliuretanico bi-componente;

la figura 8 mostra un portastampo basculante per il montaggio di stampi per poliuretani, secondo l'invenzione;

la figura 9 mostra una coppia di stampi, secondo l'invenzione, nei quali à ̈ appena stata iniettata, della miscela reattiva;

la figura 10 mostra un impianto secondo l'invenzione, idoneo a realizzare stivali in materiale termoplastico e in poliuretano bi-componente ed una combinazione degli stessi.

la figura 11 mostra un ciclo di produzione in materiale termoplastico di una coppia di stivali mediante l'impianto secondo l'invenzione;

la figura 12 mostra; un ciclo di produzione in poliuretano bi-componente di una coppia di stivali mediante l'impianto secondo l'invenzione;

le figure 13 (a, b) mettono a confronto due differenti disegni della suola; la figura 14 mostra la possibile interferenza tra le piastre/suola e i condotti di iniezione;

le figure 15 (a, b) mostrano un procedimento di realizzazione delle suole; la figura 16 mostra un portastampo provvisto di mezzi idonei alla manovra sulle piastre/suola;

la figura 17 mostra un altro processo di realizzazione delle suole;

la figura 18 mostra l'iniezione di una miscela reattiva per la formazione delle tomaie, successiva alla formazione delle suole con poliuretano bicomponente;

la figura 19 mostra il portastampo per la realizzazione di suole in materiale termoplastico;

la figura 20 mostra l'iniezione di una miscela reattiva per la formazione delle tomaie, successiva alla formazione delle suole con poliuretano termoplastico.

Le figure da 1 a 7 e la relativa descrizione riguardano la tecnica nota. Lo scopo per cui sono qui riportate à ̈ quello di chiarire il contesto nel quale si à ̈ formato il pregiudizio tecnico che l'invenzione supera, evidenziando come un'apparentemente piccola modifica degli stampi sia in grado di introdurre importanti variazioni nei cicli produttivi, con conseguenze economiche rilevanti.

Ciascuno stivale prodotto con il sistema a stampaggio, à ̈ comunemente realizzato, secondo la tecnica nota, in due materiali. La parte superiore dello stivale, cioà ̈ la tomaia, à ̈ realizzata con un primo materiale più morbido, mentre la parte inferiore, cioà ̈ la suola, à ̈ realizzata con un secondo materiale, più resistente all’abrasione.

Nelle figg. 1 (a, b) à ̈ mostrato un tipico stampo (1) che consente di produrre uno stivale come sopra descritto. Detto stampo (1) comprende una forma (2), che costituisce la superficie interna dello stivale, una coppia di gusci (3, 4) che costituiscono la superficie esterna dello stesso stivale, una prima piastra/suola (5), che serve per la chiusura inferiore dei gusci (3, 4) durante l’immissione all’interno dello stampo del primo materiale per la realizzazione della tomaia, ed una seconda piastra/suola (6), su cui à ̈ inciso il disegno della suola dello stivale. Dopo l'iniezione del primo materiale, la seconda piastra/suola (6) sostituisce la prima piastra/suola (5) e, nella nuova cavità così ottenuta, viene iniettato il secondo materiale, realizzando così la suola dello stivale.

La fig.2 mostra, secondo una vista in pianta, una coppia di stampi, "sinistro" (1s) e "destro" (1d), per la produzione simultanea di uno stivale sinistro ed uno stivale destro, posizionati su un unico portastampo (7) e con il piano P di separazione fra i gusci, visibile nella successiva fig. 3a, in posizione sostanzialmente orizzontale.

Oltre al piano P di separazione tra i gusci, c'Ã ̈ anche una superficie ovale (non referenziata) in corrispondenza del bordo superiore della tomaia, dovuta alla separazione fra i gusci e la forma che costituisce la superficie interna dello stivale.

Nelle figg.3(a, b) Ã ̈ mostrata una vista laterale di detta coppia di stampi (1s, 1d) montati su detto portastampo (7), in posizione chiusa (fig. 3a) ed in posizione aperta (fig.3b).

Detto stampo “sinistro†(1s) comprende una forma (2s), che costituisce la superficie interna dello stivale sinistro, una coppia di gusci (3s, 4s), che costituiscono la superficie esterna dello stesso stivale, una prima piastra/suola "sinistra" (5s), una seconda piastra/suola "sinistra" (6s).

Detto stampo “destro†(1d) comprende una forma (2d), che costituisce la superficie interna dello stivale destro, una coppia di gusci (3d, 4d), che costituiscono la superficie esterna dello stesso stivale, una prima piastra/suola "destra" (5d), una seconda piastra/suola "destra" (6d).

Il portastampo (7) comprende una base (8) ed un coperchio (9) incernierato in un punto (10) di detta base (8). Per effetto di un cilindro idraulico (11), che agisce tra la base (8) ed il coperchio (9) del portastampo (7), questo può aprirsi, effettuando una rotazione verso l'alto, consentendo l'apertura degli stampi (1s/1d).

Il portastampo (7) comprende anche una piastra rotante (12) sulla quale sono montate le piastre/suola (5s, 5d) e (6s, 6d). Detta piastra rotante (12) Ã ̈ montata in modo scorrevole e girevole su detta base (8) in modo tale che, con un'opportuna combinazione di movimenti traslatori e rotatori, indicati dalle frecce, sia in grado di portare alternativamente le piastre/suola (5s, 5d) e (6s, 6d) a chiudere inferiormente gli stampi (1s, 1d).

In fig. 4 Ã ̈ mostrato un tipico impianto (100) idoneo a realizzare stivali in materiale termoplastico, utilizzando detta coppia di stampi (1s, 1d) montati su detto portastampo (7).

Detto impianto (100) comprende una giostra rotante (101) con una pluralità di portastampi (7) con relative coppie di stampi (1s, 1d). Nell'esempio di fig. 4 sono presenti 12 stazioni (da a ad n), su ciascuna delle quali può trovare posto un portastampo (7).

L'impianto (100) comprende anche una prima pressa (102) ed un primo iniettore (103) per l’immissione, ad elevata pressione, all’interno dello stampo, di detto primo materiale termoplastico, per la realizzazione della tomaia.

L'impianto (100) comprende ulteriormente una seconda pressa (104) ed un secondo iniettore (105) per l’immissione, ad elevata pressione, all’interno dello stampo, di detto secondo materiale termoplastico, per la realizzazione della suola.

Conformemente a quanto detto in precedenza, il primo materiale, per la realizzazione della tomaia, sarà più morbido, mentre il secondo materiale, per la realizzazione della suola, sarà più resistente all'usura.

Un impianto (100) così attrezzato consente la realizzazione contemporanea di un paio di stivali ed à ̈ pertanto capace di realizzare una elevata produzione oraria.

In fig. 5 Ã ̈ mostrato un ciclo di produzione in materiale termoplastico di una coppia di stivali mediante detto impianto a giostra (100). La giostra (101) ruota nel verso indicato dalla freccia portando ciascun portastampo (7) ad occupare in sequenza le stazioni da a ad n, dove vengono effettuate le seguenti operazioni:

nella posizione (a) viene effettuata l’iniezione del primo materiale termoplastico per la realizzazione delle tomaie, gli stampi (1s, 1d) essendo chiusi inferiormente dalle prime piastre/suola (5s, 5d);

nella posizione (m) le prime piastre/suola (5s, 5d) vengono automaticamente sostitute dalle seconde piastre/suola (6s, 6d);

nella posizione (l) viene effettuata l’iniezione del secondo materiale termoplastico per la realizzazione delle suole, gli stampi (1s, 1d) essendo chiusi inferiormente dalle seconde piastre/suola (6s, 6d);

lo stampo rimane chiuso fino alla posizione (f), per consentire il consolidamento dei materiali iniettati;

nella posizione (e) il portastampo si apre per consentire, anche nelle successive posizioni (d) e (c), le operazioni di estrazione dei prodotti iniettati e la preparazione degli stampi per le successive iniezioni;

nella posizione (b) il portastampo si richiude automaticamente, per iniziare un nuovo ciclo di produzione.

La totale espulsione dell’aria e dei gas sopra descritti à ̈ assicurata dalle elevate pressioni di iniezione dei materiali termoplastici, i quali sono così ben compressi sulle superfici degli stampi da realizzare degli ottimi prodotti che riproducono in modo fedele i disegni incisi sugli stampi stessi.

Il processo di riempimento degli stampi con il materiale poliuretanico bicomponente avviene invece con bassa pressione. Per questo motivo, per ottenere un prodotto che riproduca bene i disegni incisi sugli stampi, deve esserci la massima cura per espellere l’aria in essi contenuta e i gas provenienti dalla reazione chimica.

Per i motivi appena sopra descritti, nelle macchine adatte a produrre stivali in materiale poliuretanico, sono attualmente adottati particolari posizioni degli stampi che consentono un miglior processo produttivo. Tuttavia tali sopra citate posizioni comportano, in pratica, che ciascun portastampo possa contenere al suo interno un solo stampo, contro i due stampi nel caso di materiale termoplastico. Per la produzione di un paio di stivali sono quindi necessari due portastampi con la conseguente forte riduzione di capacità produttiva rispetto alla produzione di stivali in materiale termoplastico.

Per la produzione di stivali in materiale poliuretanico bi-componente la posizione del portastampo deve garantire un facile riempimento dello stampo, in esso contenuto, evitando elevate contropressioni che sarebbero altrimenti negative ai fini del corretto riempimento della cavità dello stampo. In pratica si dispone lo stampo in modo tale che la miscela reattiva possa essere inserita nella sua parte bassa, detta miscela espandendosi verso l'alto, in seguito alla reazione chimica, e riempiendo completamente la cavità. Grazie a questa disposizione ed al fatto, già richiamato, che la giunzione tra i gusci à ̈ tale per cui nella parte più alta dello stampo stesso, in posizione operativa, ci sia una fessura attraverso la quale vengano evacuati aria e gas di reazione, à ̈ possibile ottenere pezzi di qualità, esenti da difetti quali inclusioni di gas, ecc. Una posizione dello stampo che viene comunemente adottata prevede che l'asse longitudinale della forma sia in posizione verticale, come mostrato in fig. 6, in cui à ̈ visibile un tipico stampo (30) per poliuretani bi-componenti, montato su un portastampo (31). Detto stampo (30) comprende i due gusci (33) e (34) che si richiudono sulla forma (32), la cavità essendo chiusa nella parte bassa dalle piastre/suola (35) e (36).

Un'altra posizione utilizzata (non rappresentata) prevede che l'asse longitudinale dello stivale sia orizzontale, mentre quello della suola sia verticale e con la punta della suola rivolta verso il basso.

In fig. 7 à ̈ mostrata un tipico impianto (200) idoneo a realizzare stivali in materiale poliuretanico bi-componente. Detto impianto (200) comprende una giostra rotante (201) con una pluralità di stampi (30) montati sui relativi portastampi (31).

Nell'esempio di fig.7 sono presenti 12 stazioni (da a ad n), su ciascuna delle quali può trovare posto un portastampo (31).

L'impianto (200) comprende anche un primo iniettore (203) per l’immissione, all’interno dello stampo, di detto primo materiale poliuretanico bi-componente, per la realizzazione della tomaia, ed un secondo iniettore (202) per l’immissione, all’interno dello stampo, di detto secondo materiale poliuretanico bi-componente, per la realizzazione della suola.

Come si vede dalle figg. 6 e 7, uno stampo per poliuretani bi-componenti si apre con un movimento a ventaglio, impegnando spazio lateralmente allo stampo stesso. Per motivi di ingombro, à ̈ evidentemente improponibile utilizzare due o più stampi affiancati orizzontalmente, come avviene per i materiali termoplastici. D'altra parte, affiancando gli stampi verticalmente, si dovrebbe disporre di iniettori su due altezze differenti, rendendo scorrevoli verticalmente gli stessi o duplicandoli. Entrambe le soluzioni sono troppo costose e complesse per essere attuate. In pratica risulta meno penalizzante accettare la limitata produttività di questo tipo di impianti.

È evidente che se si disponesse di stampi idonei allo stampaggio di pezzi in poliuretano bi-componente che possano essere montati in almeno due unità su un medesimo portastampo, ovviamente senza gli inconvenienti di cui sopra, si avrebbe un drastico aumento di produttività, con conseguente notevole beneficio economico. Se poi il portastampo fosse dello stesso tipo sia per stampaggi di polimeri termoplastici, sia di materiali poliuretanici bicomponenti, gli stessi impianti diverrebbero idonei sia a realizzare pezzi con entrambi i tipi di materiali, sia pezzi che comprendono entrambi detti tipi di materiali.

Si à ̈ dunque proceduto ad effettuare una campagna di prove, con poliuretano bi-componente, su una coppia di detti stampi per termoplastici (1s, 1d), montati in coppia su detto portastampo (7), come mostrato nelle figg. 2 e 3, per verificare se, con opportuni adattamenti, sarebbe stato possibile ottenere pezzi esenti da difetti anche se, nella parte più alta della cavità dello stampo stesso, non sono presenti fessure dalle quali far uscire l'aria ed i gas di reazione, a parte ovviamente la fessura di forma ovale, in corrispondenza del bordo superiore della tomaia, dovuta alla separazione fra i gusci e la forma che costituisce la superficie interna dello stivale, detta fessura essendo ritenuta insufficiente da sola a far uscire i gas, a causa di detto pregiudizio tecnico.

Gli adattamenti hanno interessato i canali di alimentazione, che sono stati resi idonei all'iniezione di miscele reattive, in particolare poliuretaniche bicomponenti ed il portastampo che à ̈ stato reso basculante.

Gli stampi risultanti (1as, 1ad) ed il portastampo (7a) sono mostrati nelle successive figg.8 e 9.

Ciascuno di detti stampi (1as, 1ad), adattati per ricevere miscele reattive, comprende una forma (2as, 2ad), che costituisce la superficie interna dello stivale, una coppia di gusci (3as, 4as, 3ad, 4ad), che costituisce la superficie esterna dello stesso stivale, una prima piastra/suola (5as, 5ad), una seconda piastra/suola (6as, 6ad).

La sperimentazione ha sorprendentemente mostrato che, nonostante il piano P, di giunzione dei gusci (3) e (4), sia in posizione sostanzialmente orizzontale, e quindi nella parte superiore dello stampo chiuso non ci siano fessure, l'aria e i gas di reazione vengono comunque evacuati completamente, analogamente a ciò che accade nel caso dell'iniezione dei materiali termoplastici.

Tuttavia à ̈ preferibile, anche se non indispensabile, inclinare il portastampo durante la fase di iniezione e crescita della miscela reattiva. Detta inclinazione del portastampo comporta l'inclinazione anche del piano P, tuttavia detta inclinazione non à ̈ in grado di far sì che nella parte superiore dello stampo chiuso ci siano fessure per l'evacuazione dell'aria e dei gas di reazione, sia perché la rotazione del portastampo, come si vede nella fig.8b, avviene attorno ad un asse perpendicolare all'asse longitudinale dello stivale, sia perché detta inclinazione à ̈ comunque limitata a 15÷20°.

Nelle figg. 8 (a, b) viene mostrato un portastampo (7a), la cui base (8a) à ̈ incernierata in un punto (12) di un supporto rotante (13) facente parte dell'impianto di produzione a giostra su cui à ̈ montato detto portastampo (7a). Un cilindro idraulico (14), che agisce tra la base (8a) del portastampo (7a) e il supporto rotante (13), permette di variare l'inclinazione del portastampo (7a) portandolo dalla posizione sostanzialmente orizzontale (fig. 8a) a quella inclinata (fig.8b).

In pratica la sperimentazione ha mostrato che quanto maggiore à ̈ la densità finale del materiale, tanto minore à ̈ la necessità di inclinare il portastampo durante la reazione. Con le densità normalmente richieste per la produzione di stivali, l'inclinazione non à ̈ indispensabile, ma solo preferibile.

In fig. 9 viene mostrata una coppia di stampi (1as, 1ad) nei quali à ̈ appena stata iniettata, attraverso i condotti di iniezione (15s, 15d), rispettivamente per lo stampo sinistro e per lo stampo destro, della miscela reattiva poliuretanica. La quantità di materiale immessa à ̈ predefinita, per ogni stampo, con un sistema di controllo volumetrico elettronico di tipo noto. Il materiale poliuretanico à ̈ molto fluido nella fase di immissione e la quantità di materiale immessa riempirà solo una parte degli stampi fino ad un livello (16s, 16d), rispettivamente per lo stampo sinistro e per lo stampo destro, corrispondente ai volumi prefissati per ciascuno stampo, nel modo sopra descritto.

Appena ultimata la fase di immissione del materiale, i condotti di iniezione (15s, 15d) vengono chiusi tramite degli otturatori (17s, 17d), per impedire che il materiale iniettato fuoriesca dagli stampi.

La reazione chimica del materiale, che inizia subito dopo l'iniezione, crea un aumento volumetrico del materiale stesso, completando il riempimento della cavità.

Il materiale poliuretanico, durante la fase di crescita, spinge in avanti l’aria contenuta negli stampi ed i gas liberati dalla reazione chimica stessa. Tali gas, così sospinti in avanti, fuoriescono dallo stampo attraverso la superficie P di giunzione dei gusci. Nella parte più alta dello stampo, dove non ci sono vie di fuga, si potrebbe formare una bolla che viene però evacuata in seguito ad all'aumento di pressione, dovuto all'espandente, nella fase finale della reazione.

L'inclinazione del portastampo (7a), come mostrato nella fig. 8b, favorisce l'accumulo della miscela reattiva nella parte bassa dello stampo e la successiva crescita nel verso della lunghezza dello stivale. L'inclinazione del portastampo ha come effetto positivo la riduzione delle dimensioni della bolla di gas che si forma nella parte alta dello stampo e, quindi, crea condizioni più favorevoli all'evacuazione della stessa.

Il portastampo (7a) torna poi in posizione orizzontale in tutte le altre stazioni. In fig. 10 Ã ̈ mostrato un impianto (300) idoneo a realizzare stivali in materiale termoplastico e in poliuretano bi-componente, e una combinazione degli stessi, che utilizza detta coppia di stampi (1as, 1ad) montati su detto portastampo (7a).

Detto impianto (300) comprende una giostra rotante (301) con una pluralità di portastampi (7a) e le relative coppie di stampi (1as, 1ad). Nell'esempio di fig.

10 sono presenti 12 stazioni (da a ad n), su ciascuna delle quali può trovare posto un portastampo (7a).

L'impianto (300) comprende anche una prima pressa idraulica (302) ed un primo iniettore (303) per l’immissione, ad elevata pressione, all’interno dello stampo, di detto primo materiale termoplastico, per la realizzazione della tomaia.

L'impianto (300) comprende ancora una seconda pressa (304) ed un secondo iniettore (305) per l’immissione, ad elevata pressione, all’interno dello stampo, di detto secondo materiale termoplastico, per la realizzazione della suola.

L'impianto (300) comprende ulteriormente un terzo (306) e quarto (307) iniettore per l’immissione, all’interno dello stampo, rispettivamente di detto primo materiale poliuretanico bi-componente, per la realizzazione della tomaia, e di detto secondo materiale poliuretanico bi-componente, per la realizzazione della suola.

In fig. 11 Ã ̈ mostrato un ciclo di produzione di una coppia di stivali, in materiale termoplastico, mediante detto impianto a giostra (300). La giostra (301) ruota nel verso indicato dalla freccia portando ciascun portastampo (7a) ad occupare in sequenza le stazioni da a ad n, dove vengono effettuate le seguenti operazioni:

nella posizione (a) viene effettuata l’iniezione, per mezzo dell'iniettore (303), del primo materiale termoplastico per la realizzazione delle tomaie, gli stampi (1as, 1ad) essendo chiusi inferiormente dalle prime piastre/suola (5as, 5ad);

nella posizione (m) le prime piastre/suola (5as, 5ad) vengono automaticamente sostitute dalle seconde piastre/suola (6as, 6ad); nella posizione (l) viene effettuata l’iniezione, per mezzo dell'iniettore (305), del secondo materiale termoplastico per la realizzazione delle suole, gli stampi (1as, 1ad) essendo chiusi inferiormente dalle seconde piastre/suola (6as, 6ad);

lo stampo rimane chiuso fino alla posizione (f), per consentire il consolidamento dei materiali iniettati;

nella posizione (e) il portastampo si apre per consentire, anche nelle successive posizioni (d) e (c), le operazioni di estrazione dei prodotti iniettati e la preparazione degli stampi per le successive iniezioni; nella posizione (b) il portastampo si richiude automaticamente, per iniziare un nuovo ciclo di produzione.

In fig. 12 Ã ̈ mostrato un ciclo di produzione in poliuretano bi-componente di una coppia di stivali mediante detto impianto a giostra (300). La giostra (301) ruota nel verso indicato dalla freccia portando ciascun portastampo (7a) ad occupare in sequenza le stazioni da a ad n, dove vengono effettuate le seguenti operazioni:

nella posizione (b) viene effettuata l’iniezione, per mezzo dell'iniettore (306), del primo materiale poliuretanico per la realizzazione delle tomaie, gli stampi (1as, 1ad) essendo chiusi inferiormente dalle prime piastre/suola (5as, 5ad), mentre il portastampo (7a) à ̈ preferibilmente in posizione inclinata;

nella posizione (m) le prime piastre/suola (5as, 5ad) vengono automaticamente sostitute dalle seconde piastre/suola (6as, 6ad); nella posizione (i) viene effettuata l’iniezione, per mezzo dell'iniettore (57), del secondo materiale poliuretanico per la realizzazione delle suole, gli stampi (1as, 1ad) essendo chiusi inferiormente dalle seconde piastre/suola (6as, 6ad);

lo stampo rimane chiuso fino alla posizione (f), per consentire il consolidamento dei materiali iniettati;

nella posizione (e) il portastampo si apre per consentire, anche nelle successive posizioni (d) e (c), le operazioni di estrazione dei prodotti iniettati e la preparazione degli stampi per le successive iniezioni; nella posizione (b) il portastampo si richiude automaticamente, per iniziare un nuovo ciclo di produzione.

Nelle figg. 13 (a, b) sono messi a confronto due differenti disegni della suola. In un caso (fig. 13a) si nota che la suola rimane totalmente al di sotto del profilo della forma, mentre nell'altro caso (fig. 13b) la suola risale sui bordi della forma.

In questo secondo caso (fig. 14), qualora i condotti di iniezione dovessero essere ancora i condotti (15s, 15d) di fig. 9, quando le piastre/suola (6as, 6ad) vanno a contatto con i gusci (3s, 4s, 3d, 4d), il materiale poliuretanico sarebbe costretto a passare attraverso uno spazio ristretto (18s, 18d). Il materiale poliuretanico, iniettato attraverso detti fori (15s, 15d) troverebbe in tal caso una forte resistenza a riempire lo stampo e questo spesso non à ̈ accettabile poiché potrebbe non riuscire ad entrare nello stampo.

Il procedimento di realizzazione secondo l'invenzione à ̈ illustrato nelle successive figg.15 (a, b).

Le seconde piastre/suola (6as, 6ad) sono montate su una piastra (19) azionata da cilindri idraulici (20) atti muovere dette seconde piastre/suola (6as, 6ad) da una prima posizione (fig. 15a) ad una seconda posizione (fig.

15b).

Quando le piastre/suola (6s, 6d) sono nella prima posizione, realizzano una cavità chiusa insieme ai gusci (3as, 4as, 3ad, 4ad) e lasciano aperti dei condotti di iniezione (21as, 21ad). Quando le piastre/suola (6as, 6ad) sono nella seconda posizione, esse sono a contatto con il bordo inferiore dei gusci (3as, 4as, 3ad, 4ad), riducendo il volume di detta cavità e chiudendo i condotti di iniezione (21as, 21ad).

L'immissione della miscela reattiva poliuretanica avviene quando le piastre/suola (6as, 6ad) sono nella prima posizione. La miscela reattiva, iniettata in quantità predeterminata, si raccoglie in prossimità dell'uscita dai condotti di iniezione (21as, 21ad), quindi, a seguito di un movimento causato dai cilindri idraulici (20) che porta le piastre/suola (6as, 6ad) a contatto del bordo inferiore dei gusci (3as, 4as, 3ad, 4ad), la miscela reattiva si spande nella cavità, mentre il ritorno a monte della miscela stessa à ̈ impedito dal fatto che le piastre (6as, 6ad) chiudono i condotti di iniezione (21as, 21ad). La successiva espansione della miscela consentirà di riempire completamente la cavità.

In fig. 16 Ã ̈ mostrato un portastampo (7a) provvisto della piastra frontale (19) e dei cilindri idraulici (20) per la manovra sulle piastre/suola (6as, 6ad).

Una differente procedura per la realizzazione degli stivali prevede prima la formazione delle suole e poi delle tomaie.

Il processo per la formazione della suola à ̈ mostrato nella fig.17.

Il portastampo (7b) Ã ̈ dotato di due meccanismi. Un primo meccanismo (41), fissato sulla base (8b) del portastampo (7b), ed un secondo meccanismo (42) fissato sul coperchio (9b) di detto portastamo (7b).

Detto primo meccanismo (41) comprende un supporto (43), incernierato in un punto (44) della base (8b) ed azionato da un cilindro idraulico (45), basculante intorno ad un punto (46) solidale con detta base (8b). Su detto supporto (43) sono montate le piastre/suola (6bs, 6bd) recanti il disegno rispettivamente della suola sinistra e della suola destra.

Detto secondo meccanismo (42) comprende un cilindro idraulico (48), solidale al coperchio (9b) del portastampo (7b), atto a movimentare i coperchi (49s, 49d) che si accoppiano con dette piastre/suola (6bs, 6bd) per la formazione delle suole destra e sinistra.

Un iniettore (50) Ã ̈ posizionato in modo in modo tale che esso possa colare il materiale poliuretanico bi-componente sulle piastre/suola (6bs, 6bd).

Completata la colata di materiale poliuretanico sulle piastre/suola (6bs, 6bd), il cilindro (48) spinge in basso i coperchi/suola (49s, 49d) che così vanno a chiudere le piastre/suola (6bs, 6bd) per conformare, in tal modo, le suole sinistra e destra. Le suole così realizzate possono avere disegni anche complessi e spessori anche sottili, perché l’immissione di materiale poliuretanico avviene a “stampo aperto†e quindi senza alcuna contropressione che ostacoli la formazione delle suole stesse.

Dopo la fase di formazione delle suole e l’allontanamento dei coperchi/suola (49s, 49d) dalle piastre/suola (6bs, 6bd), queste ultime vengono ribaltate sui gusci (3as, 4as, 3ad, 4ad), come mostrato in fig. 17b, per effetto delle spinta del cilindro basculante (45) sul supporto (43) di dette piastre/suola (6bs, 6bd). In fig. 18 à ̈ mostrata l'immissione di materiale poliuretanico, adatto alla formazione della parte superiore degli stivali, negli stampi (1as, 1ad). La miscela reattiva viene immessa negli stampi attraverso i condotti di iniezione (15s, 15d); completata l'immissione, i condotti di iniezione (15a, 15d) vengono chiusi dagli otturatori (17s, 17d).

Alla fine del processo di immissione del materiale della tomaia, agiscono gli otturatori (17s, 17d) per chiudere rispettivamente i condotti di iniezione (15s, 15d).

Un ulteriore procedimento per la formazione della suola à ̈ mostrato nelle figg.

19 e 20. Detto procedimento prevede la formazione delle suole con materiale termoplastico, ad esempio TPU (poliuretano termoplastico).

In fig. 19 Ã ̈ mostrato il portastampo (7c) che comprende una base (8c) conformata secondo uno schema indicato con il riferimento (53), mentre i rimanenti componenti sono molto simili a quelli del portastampo (7a).

Sulla piastra frontale (12) sono montate due coppie di piastre/suola (54s, 54d).

Tale metodo prevede prima la formazione delle suole utilizzando prime piastre/suole (54s, 54d) montate sulla piastra frontale (12) le quali si chiudono sui rispettivi coperchi/suole (56s, 56d). Il materiale termoplastico à ̈ iniettato attraverso il condotto di iniezione (57).

Le piastre/suola (54's, 54'd), mostrate in fig. 20 nella parte superiore della piastra frontale (12), sono identiche alle piastre/suola (54s, 54d), infatti la piastra frontale (12) ruota di 180°, in accordo con la sequenza produttiva della macchina, e quindi la coppia di piastre/suola (54s, 54d) e la coppia di piastre/suola (54's, 54'd) assumono ciclicamente la posizione inferiore e superiore.

In pratica si verifica che nella zona inferiore della piastra frontale si realizzano le suole, come sopra descritto, e contemporaneamente nella zona superiore, nelle piastre/suola (54's, 54'd) si hanno le suole già realizzate quando, nel ciclo immediatamente precedente, le stesse piastre/suola si trovavano nella zona inferiore della piastra- frontale (12).

Realizzate le suole nel modo descritto, fra i gusci (3s, 4s, 3d, 4d) e le piastre/suola (54's, 54'd) si immette il materiale poliuretanico bi-componente (fig. 21) attraverso i condotti di iniezione (15s, 15d) e cioà ̈ in modo simile a quanto già descritto nelle figg. 9 e 18; ma con le suole (58s, 58d) che sono già state precedentemente realizzate. In tal caso, quindi, gli stivali sono del tutto completati già in posizione b di fig.12.

Come appare chiaro dalla descrizione che precede, tutte le limitazioni produttive nel caso di uso di miscele reattive, in particolare poliuretaniche, era dovuto alla persistenza nel tempo di un pregiudizio tecnico, che aveva di fatto impedito alla ricerca di effettuare sperimentazioni sull'uso di miscele reattive in stampi per polimeri termoplastici.

L'invenzione à ̈ stata descritta a scopo esemplificativo e non limitativo secondo una forma preferita di realizzazione. Il tecnico esperto del settore potrà trovare numerose altre forme di attuazione, tutte ricadenti nell'ambito di protezione delle rivendicazioni che seguono.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto per la produzione di pezzi stampati, sia con miscele reattive, ad esempio poliuretano bi-componente, sia con polimeri termoplastici, sia con entrambi detti materiali per la realizzazione dello stesso pezzo, caratterizzato dal fatto di comprendere: uno o più portastampi (7, 7a, 7b, 7c) ad apertura verticale; una o più presse (302, 304), ciascuna di dette presse essendo provvista di un iniettore per polimeri termoplastici (303, 305); uno o più iniettori per miscele reattive (306, 307).
2. 2. Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere una giostra rotante (301) comprendente una pluralità di supporti rotanti (13) atti a supportare detti portastampi (7, 7a, 7b, 7c), la rotazione di detta giostra (301) portando detti portastampi (7, 7a, 7b, 7c) in corrispondenza di detti iniettori per polimeri termoplastici (303, 305) e di detti iniettori per miscele reattive (306, 307).
3. 3. Impianto secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto di prevedere l'impiego di uno o più stampi (1a,s, 1ad) per stampaggio di miscele reattive, in particolare di poliuretani bi-componenti, atte a produrre pezzi stampati con densità finali dell'ordine di 200 kg/m<3>e oltre, in particolare calzature, detto stampo (1a,s, 1ad) comprendendo due o più gusci (3as, 4as, 3ad, 4ad), detti gusci interfacciandosi in corrispondenza di superfici P per costituire una cavità chiusa e dette superfici di giunzione P costituendo delle fessure attraverso cui vengono evacuati l'aria presente in detto stampo (1as, 1ad) ed i gas di reazione di detta miscela reattiva, in cui dette superfici P di separazione tra detti gusci (3as, 4as, 3ad, 4ad) sono in posizione tale che, quando detto stampo (1as, 1ad) à ̈ in posizione operativa, nella parte più alta di detta cavità non siano presenti dette fessure.
4. 4. Impianto secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto stampo (1as, 1ad) Ã ̈ montato su un portastampo (7, 7a, 7b, 7c) ad apertura verticale.
5. 5. Impianto secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto stampo (1as, 1ad) à ̈ montato in due o più unità sul medesimo portastampo (7, 7a, 7b, 7c).
6. 6. Impianto secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto portastampo (7a, 7b, 7c) Ã ̈ incernierato in un punto (12) di un supporto (13) e provvisto di mezzi (14), atti ad inclinare detto portastampo (7a, 7b, 7c), che agiscono tra detto portastampo (7a, 7b, 7c) e detto supporto (13).
7. 7. Impianto secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta inclinazione à ̈ di 15÷20°.