ITMI980723A1

ITMI980723A1 - Stazione di termoformatura con sistema di raffreddamento rapido della stampata e procedimento di termoformatura realizzato con questa

Info

Publication number: ITMI980723A1
Application number: IT98MI000723A
Authority: IT
Inventors: Nichilo Giorgio De
Original assignee: Rigo Group S R L
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 1999-10-03
Also published as: US6537477B1; DE69912667D1; CA2265408A1; EP0947307B1; DE69912667T2; BR9901591A; EP0947307A1; IT1299023B1; ES2210878T3; US6450793B1

Description

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE INDUSTRIALE AVENTE PER TITOLO: "Stazione di termoformatura con sistema di raffreddamento rapido della stampata e procedimento di termoformatura realizzato con questa stazione”

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne una stazione di termoformatura provvista di un sistema di raffreddamento rapido della stampata. La stessa invenzione si estende anche al procedimento di termoformatura realizzato con questa stazione.

Le stazioni di termoformatura del tipo al quale si riferisce la presente invenzione sono quelle che prevedono lo stampaggio di un materiale plastico in foglia (lastra o bobina) per aspirazione preventiva di questo materiale all'interno di una campana messa in posizione contrapposta rispetto al piano porta-stampo, così da potersi chiudere su di esso.

Più precisamente, in questo tipo di stazioni il materiale plastico in foglia viene prima portato alla sua temperatura di plastificazione e quindi bloccato, in posizione di stampaggio, per chiusura della citata campana contro il bordo perimetrale del medesimo materiale plastico. Successivamente all'interno della campana viene applicata una aspirazione od un vuoto, sufficiente per richiamare il materiale plastico all <1 >interno della campana stessa, fino a conferire a questo la forma di un pallone di prestiramento. Al di sotto di questo pallone . viene quindi posizionato lo stampo e la direzione del vuoto viene invertita rispetto a quella precedente, così da portare il materiale plastico a schiacciarsi e ad aderire sullo stampo, fino a riceverne l'impronta. Il materiale plastico sagomato viene a questo punto lasciato raffreddare, con campana costantemente chiusa sullo stampo in modo da trattenere ancora questo materiale sullo stampo stesso. Si ottengono così, per esempio, manufatti come gusci di valigie, componenti auto, celle e controporte per frigoriferi domestici, articoli per arredobagno e simili.

II raffreddamento costituisce la fase più critica del processo di termoformatura, in quanto la superficie esterna della stampata deve venire raffreddata in maniera uniforme. In caso contrario, infatti, il prodotto finale potrebbe presentare delle tensioni interne, capaci di deformarlo fino al punto da renderlo inutilizzabile. Inoltre il raffreddamento rappresenta lo stadio più lungo del processo di termoformatura e per aumentare la resa di quest'ultimo diviene indispensabile rendere tale stadio il più breve possibile. Il raggiungimento di entrambi questi obiettivi è tuttavia ostacolato dalla presenza della citata campana che, come si è visto, durante tutto il periodo del raffreddamento deve essere mantenuta chiusa sul materiale plastico applicato sullo stampo.

Con lo scopo di creare una certa ventilazione sulla superficie del materiale plastico rivolta verso l'interno della campana, quest'ultima viene tradizionalmente dotata di ampie aperture, chiudibili a tenuta d'aria durante le operazioni sotto vuoto. All'interno della campana viene inoltre normalmente prevista una canalizzazione, destinata a creare dei getti d'aria compressa contro la superficie della plastica da raffreddare. Per questo motivo, le aperture di evacuazione dell'aria dalla campana devono essere più ampie di quelle di ingresso e la campana stessa finisce per presentare, conseguentemente, una struttura forata da sfinestrature più o meno grandi. Queste ultime sono inoltre tanto più numerose, quanto più elevato è il livello del raffreddamento che si desidera raggiungere. Ovviamente il numero di queste aperture non può neppure essere aumentato in maniera indiscriminata, perché gli accorgimenti tecnici richiesti per garantire le necessarie condizioni di tenuta della campana, accrescerebbero in maniera inaccettabile i costi di realizzazione e di manutenzione della stazione di termoformatura (anche tenuto conto delle alte temperature alle quali essa è chiamata ad operare).

Diviene pertanto lo scopo principale della presente invenzione quello di fornire una stazione di termoformatura del tipo anzidetto, atta a fornire un raffreddamento del materiale plastico stampato, più rapido ed efficace di quello ottenibile con le tradizionali apparecchiature.

Costituisce un altro scopo dell'invenzione quello di fornire una stazione atta a realizzare un processo di termoformatura che, sebbene più veloce di quello reso possibile con le stazioni attualmente in uso, risulti tuttavia in grado di fornire dei prodotti stampati completamente privi di tensioni interne dovute ad un raffreddamento non omogeneo della superficie del manufatto stampato .

L'invenzione ha ancora lo scopo di fornire una stazione di termoformatura atta a creare una efficace circolazione d'aria sul materiale plastico che si trova posto all'interno della campana, tuttavia con il ricorso ad una struttura di questa più semplice ed affidabile rispetto alle analoghe attrezzature note.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare una stazione di termoformatura del tipo anzidetto che, a differenza di quelle tradizionali, necessiti di minori interventi di manutenzione ed il cui sistema di raffreddamento sia più resistente all'usura ed alle elevate temperature di esercizio della stazione.

Costituisce infine un altro scopo della presente invenzione quello di fornire un migliorato procedimento di termoformatura, realizzato con la stazione anzidetta.

Questi ed altri scopi sono raggiunti con la stazione di termoformatura secondo la presente invenzione per lo stampaggio di un materiale plastico in foglia, del tipo comprendente uno stampo ed una campana per la chiusura del detto stampo, essenzialmente caratterizzata dal fatto che la citata campana possiede una struttura scomponibile o apribile, adatta per creare delle aperture di ventilazione e raffreddamento del detto materiale plastico presente nella citata stazione di termoformatura.

Conformemente ad ulteriori caratteristiche della presente invenzione, la detta stazione è provvista di mezzi adatti per realizzare l'apertura della detta campana durante il raffreddamento del materiale plastico e la chiusura della stessa durante le operazioni di stampaggio a caldo del citato materiale. I citati mezzi sono inoltre adatti per trattenere il detto materiale plastico sullo stampo, anche con campana aperta per le operazioni di raffreddamento.

La stazione di termoformatura dell'invenzione si caratterizza ancora per il fatto che la detta campana si compone di una parete laterale e di un piano mobile chiudibile a coperchio su quest'ultimo. I detti mezzi di apertura e chiusura della citata campana consistono a loro volta dì un complesso di cilindri e di pistoni fissati, da un lato, al detto piano mobile e, dall'altro lato, alla citata parete.

Secondo ulteriori sue caratteristiche, la citata stazione prevede degli elementi laterali di guida, preferibilmente del tipo a pignone e cremagliera, scorrevoli su colonne e adatti per garantire la centratura del movimento del piano mobile e della parete della citata campana tra loro e in rapporto allo stampo. Una riduzione di bloccaggio del materiale plastico sullo stampo è inoltre prevista solidale al bordo della citata parete della campana, opposto a quello di impegno con il detto piano mobile della stessa.

La stazione di termoformatura secondo la presente invenzione si caratterizza anche per il fatto di presentare dei cilindri motori di ancoraggio sollevabile o apribile della detta parete alla citata riduzione. Un complesso di ventilatori è inoltre previsto .per la creazione e l'orientamento di getti d'aria all'interno della campana, quando aperta per il tramite di almeno uno dei citati mezzi di apertura.

Conformemente ad ulteriori caratteristiche della stazione di termoformatura secondo la presente invenzione, questa possiede inoltre delle aperture supplementari di ventilazione e raffreddamento, ricavate sulla citata parete della detta campana. Sulla stessa è anche presente una pluralità di cilindri per la movimentazione di quest'ultima rispetto allo stampo, una canalizzazione di aria compressa posta all' interno di questa campana e adatta per favorire il raffreddamento del citato materiale plastico, nonché una riduzione azionata da cilindri e adatta per cooperare con la citata riduzione portata dalla detta campana, con lo scopo di trattenere il materiale plastico sullo stampo.

Il procedimento di termoformatura di un materiale plastico in foglia con l'uso della stazione anzidetta, il quale costituisce anch'esso oggetto della presente invenzione, si caratterizza essenzialmente per il fatto di prevedere la formazione di fessure di ventilazione e raffreddamento del detto materiale plastico, per scomposizione o apertura della citata campana, mantenuta serrata sul medesimo materiale plastico così da trattenerlo in posizione fissa sullo stampo.

II procedimento dell'invenzione si caratterizza ulteriormente per il fatto di prevedere la formazione di aperture per sollevamento o distacco del detto piano mobile dalla citata parete laterale della campana. Ulteriori aperture sono create per sollevamento o distacco della detta parete dalla citata riduzione serrata sul materiale plastico aderente al detto stampo.

Rispetto alle tradizionali stazioni di termoformatura, quella secondo l'invenzione offre il vantaggio di fornire un raffreddamento più spinto ed efficace del materiale plastico stampato. In tal modo il tempo complessivo del ciclo di termoformatura può essere abbattuto anche fino al 50% di quello attualmente necessario, con l'impiego delle usuali attrezzature, per ottenere un prodotto regolarmente stampato e privo di tensioni interne indotte da un raffreddamento troppo veloce.

La stazione di termoformatura dell'invenzione, in quanto dotata di campana priva di sfinestrature, presenta una struttura più semplice ed affidabile di quelle note, con diminuzione dei costi sia di produzione, sia di manutenzione della stessa.

Queste ed altre caratteristiche, scopi e vantaggi risultano dalla descrizione che segue di preferite forme di realizzazione della stazione di termoformatura secondo la presente invenzione che sono illustrate, a titolo di esempio non limitativo, nelle figure delle allegate tavole di disegni. In esse:

la figura 1 illustra una prima forma di realizzazione della stazione di termoformatura dell'invenzione. in sezione su un piano verticale;

la figura 2 illustra la stazione di figura 1, nella fase iniziale del trattamento di termoformatura;

- la figura 3 illustra la stazione di figura 2, in fase di aspirazione del materiale plastico all'interno della campana;

- la figura 4 illustra la stazione di figura 3, nella successiva fase di aspirazione del materiale plastico verso lo stampo;

la figura 5 illustra la fase di raffreddamento realizzata sulla stazione di figura 4;

- la figura 6 illustra la fase di raffreddamento realizzata in una seconda forma di esecuzione della stazione dell'invenzione;

la figura 7 illustra la fase di raffreddamento realizzata con una terza variante di esecuzione della stazione dell'invenzione; e

- la figura 8 illustra in vista prospettica d'insieme ed in esploso la stazione di figura 6.

La stazione di termoformatura illustrata in figura 1 si compone essenzialmente di un piano mobile 1 di supporto dello stampo 2, chiuso superiormente dalla struttura di campana 6-7 che si descriverà nel seguito. Si precisa tuttavia fin da ora che la posizione reciproca di queste parti potrebbe essere diversa da quella illustrata, lo stampo 1 potendo infatti trovarsi anche in posizione ribaltata rispetto a quella dell'illustrazione (piano porta-stampo 1 in alto e campana 67 in basso).

La citata struttura di campana della stazione dell'invenzione presenta una parete laterale 6, sagomata secondo la pianta del piano porta-stampo 1, chiusa superiormente da un coperchio 7, il quale rappresenta anche il piano mobile di movimentazione della campana stessa. A tale scopo, alla struttura del coperchio 7 è associata una pluralità di cilindri 13, che sollevano la campana individuata dal piano mobile 7 e dalla parete laterale 6 a questo associata.

Come meglio risulta dalla figura 5, il piano mobile 7 può essere sollevato rispetto alla parete 6, pur restando solidale a questa, con lo scopo di creare un'ampia sfinestratura periferica 19. A tale scopo, il piano mobile 7 è provvisto di una pluralità di cilindri 12, il cui pistone 11 collega il piano 7 al bordo della parete 6 sulla quale: esso è chiamata a chiudersi. Più precisamente il corpo del cilindro 12 è ancorato al piano mobile 7, mentre il pistone 11 possiede l'estremità libera fissata alla parete 6 della campana. In questo modo l'azionamento del cilindro 12 provoca la fuoriuscita del pistone 11, con conseguente sollevamento o distacco del coperchio 7 dalla parete 6.

Un complesso di elementi laterali di guida 14 e 15 è inoltre previsto scorrevole su colonne verticali 16, preferibilmente del tipo a pignone e cremagliera, con lo scopo di garantire la perfetta centratura del movimento del piano mobile 7 e, rispettivamente, della parete 6 tra di loro e in rapporto allo stampo 2.

Al medesimo piano 7 sono inoltre associati dei ventilatori 8, adatti per orientare dei getti d'aria 20 all'interno della campana, nella posizione sollevata del medesimo piano 7 rispetto alla parete 6, attraverso la citata sfinestratura periferica 19.

Sul bordo di questa parete 6, opposto a quello di impegno con il piano mobile 7, è presente una riduzione 4 destinata a cooperare un una corrispondente riduzione 5, mobile per il tramite di pistoni 22, così da trattenere il bordo di un materiale plastico in foglia 3 (lastra o bobina) nella voluta posizione di stampaggio (figura 1).

Vantaggiosamente (figura 6) la parete 6 della campana è prevista sollevabile, rispetto alla riduzione 4 conservata premuta sul materiale plastico 3, per il tramite di una pluralità di cilindri motori 17, sostanzialmente uguali a quelli 12 descritti più sopra. Anche in questo caso, lo stelo dei cilindri è fissato alla riduzione 4, che rimane in posizione. Il corpo dei cilindri 17 risulta invece ancorato alla parete 6 della campana, così da provocarne l'allontanamento rispetto alla riduzione 4. In questo modo, durante la fase di raffreddamento può essere creata una ulteriore apertura periferica di ventilazione 21. Il raffreddamento del materiale plastico stampato risulta inoltre favorito per la presenza di una tradizionale canalizzazione 9 ad aria compressa.

Nella variante illustrata in figura 7, la stazione di termoformatura di figura 6 viene inoltre equipaggiata con ventilatori 8 posti all'altezza di oblò 10, a loro volta previsti sulla parete laterale 6 della campana.

In fase preliminare, il materiale plastico in foglia 3, già portato alla sua temperatura di plastificazione, viene collocato tra la campana 6-7 e il piano mobile 1 che reca lo stampo 2 (figura 2). Successivamente'(figura 3) le riduzioni 4 e 5 vengono schiacciate contro il perimetro del materiale plastico 3, così da bloccarlo nella corretta posizione di stampaggio. All'interno della campana 6-7 viene poi creata una aspirazione d'aria (frecce in figura 3), adatta per formare un pallone di prestiramento 18 del materiale plastico 3. A questo punto il piano porta-stampo 1 viene chiuso sulla campana 6-7 e si crea un'aspirazione d'aria, inversa a quella precedente (eventualmente accompagnata da una messa in pressione della campana, frecce in figura 4), così da richiamare il materiale plastico contro lo stampo 2, fino a riceverne l'impronta (figura 1). Da questo istante ha inizio la fase di raffreddamento del materiale plastico stampato, che viene condotta con le riduzioni 4 e 5 che trattengono il materiale 3 nella sua posizione sullo stampo 2.

Tale raffreddamento viene realizzato, secondo l'invenzione, sollevando o staccando il piano mobile 7 dalla parete laterale 6 della campana {figura 5). Viene formata in tal modo un'atipia apertura perimetrale 19, attraverso la quale i ventilatori 8 possono immettere dei getti d'aria 20 all'interno della campana e sulla superficie esterna del materiale plastico 3. Dalla stessa apertura 19 avviene inoltre la fuga delle correnti di aria calda (frecce a tratto ingrossato in figura 3).

Secondo la variante di figura 6, una analoga apertura 21 può essere vantaggiosamente creata anche alla base della campana, per sollevamento o distacco della parete 6 di questa dalla riduzione 4, sempre però mantenuta in stato di presa sul materiale plastico 3.

Un ulteriore contributo al raffreddamento può essere dato, infine, da ventilatori 8 <'>che, nella variante di realizzazione illustrata in figura 7, sono posti all'altezza delle ricordate aperture od oblò previsti sulla parete 6 della campana.

Grazie all'invenzione (che, nelle forme di esecuzione illustrate, prevede la formazione di ampie aperture 19,21 nelle zone di maggiore accumulo di calore all'interno della campana) il tempo di raffreddamento può venire ridotto, fino ad ottenere un risparmio di almeno il 50% di quello normalmente necessario per realizzare il raffreddamento con le tradizionali stazioni di termoformatura. Così per esempio, per lo stampaggio di una cella per frigorifero domestico a partire da un materiale plastico in foglia (lastra o bobina) di HIPS con spessore di 4,5 mm, la temperatura di termoformatura è di 140°C circa ed il materiale plastico citato deve essere raffreddato ad almeno 70°C (salto termico di almeno 70°C). Con l'uso delle tradizionali campane, ovvero di tipo fisso, questo raffreddamento viene normalmente ottenuto in un tempo di 20-30 secondi. Con l'impiego della stazione della presente invenzione, grazie alla quale si rende possibile creare delle ampie aperture di circolazione di aria fredda per scoperchìamento o completa apertura della campana, il citato ΔΤ di 70°C viene raggiunto in un tempo di 10-15 secondi.

All'invenzione, come ora descritta ed illustrata, è possibile apportare delle modifiche per realizzare varianti che, tuttavia, rientrano nell'ambito delle rivendicazioni che seguono. Così, per esempio, la campana potrebbe scomporsi in parti della sua struttura, diverse da quelle più sopra considerate, così da formare delle aperture in corrispondenza di sezioni altrettanto differenti della campana stessa. Anche i mezzi di apertura o di scomposizione della citata campana potrebbero essere diversi da quelli più sopra descritti, come altrettanto diversi potrebbero essere i mezzi di guida al movimento delle parti di campana reciprocamente separabili ed il numero e la posizione dei ventilatori utilizzati per favorire il raffreddamento della plastica.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Stazione di termoformatura per lo stampaggio di un materiale plastico in foglia, del tipo comprendente uno stampo ed una campana per la chiusura del detto stampo, caratterizzata dal fatto che la citata campana possiede una struttura scomponibile o apribile, adatta per creare delle aperture di ventilazione e raffreddamento del detto materiale plastico presente nella citata stazione di termoformatura.
2. Stazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di prevedere mezzi adatti per realizzare l'apertura della detta campana durante il raffreddamento del materiale plastico e la chiusura della stessa durante le operazioni di stampaggio a caldo del citato materiale.
3. Stazione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che i citati mezzi sono inoltre adatti per trattenere il detto materiale plastico sullo stampo, anche con campana aperta per le operazioni di raffreddamento.
4. Stazione secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che la detta campana si compone di una parete laterale (6) e di un piano mobile (7) chiudibile a coperchio su questa parete.
5. Stazione secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che i detti mezzi di apertura e chiusura della citata campana (6-7) consistono di un complesso di cilindri (12) e di pistoni (11) fissati, da un lato, al detto piano mobile (7) e, dall'altro lato, alla citata parete (6).
6. Stazione secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto di prevedere inoltre degli elementi di guida laterali (14, 15) scorrevoli su colonne (16), preferibilmente del tipo a pignone e cremagliera, adatti per garantire la centratura del movimento del piano mobile (7) e della parete (6) della citata campana tra loro e in rapporto allo stampo (2).
7. Stazione secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto di presentare una riduzione (4) di bloccaggio del materiale plastico (3) sullo stampo (2), la detta riduzione essendo prevista solidale al bordo della citata parete (6) opposto a quello di impegno con il detto piano mobile (7).
8. Stazione secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto di presentare inoltre dei cilindri motori (17) di ancoraggio sollevabile o apribile della detta parete (6) rispetto alla citata riduzione (4).
9 . Stazione secondo una o più delle rivendicazione precedenti, caratterizzata dal fatto di presentare un complesso di ventilatori (8) per la creazione e l'orientamento di getti d'aria all'interno della campana (6-7} , quando aperta per il tramite di almeno uno dei citati mezzi (12) o (17).
10. Stazione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di presentare inoltre delle aperture supplementari (10) di ventilazione e raffreddamento, ricavate sulla citata parete (6) della detta campana (6-7).
11. Stazione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di prevedere una pluralità di cilindri (13) di movimentazione della detta campana (6-7) rispetto allo stampo (2), nonché una canalizzazione di aria compressa (9) posta all'interno di questa campana e adatta per favorire il raffreddamento del citato materiale plastico.
12. Stazione secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto di prevedere inoltre una riduzione (5) azionata da cilindri (22) e adatta per cooperare con la citata riduzione (4), con lo scopo di trattenere il materiale plastico (3) sullo stampo (2).
13. Procedimento di termoformatura di un materiale plastico in foglia (3) con l'uso della stazione secondo una o più delle precedenti rivendicazioni 1 a 12, caratterizzato dal fatto di prevedere la formazione di fessure di ventilazione e raffreddamento del detto materiale plastico, per scomposizione o apertura della citata campana (6-7) mantenuta serrata sul medesimo materiale plastico (3), così da trattenerlo in posizione fissa sullo stampo (2).
14. Procedimento secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto di prevedere la formazione di aperture (19), per sollevamento o distacco del detto piano mobile (7) dalla citata parete laterale (6) della campana.
15. Procedimento secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto di prevedere inoltre la formazione di aperture (21) per sollevamento o distacco della detta parete (6) dalla citata riduzione (4) serrata sul materiale plastico (3) aderente allo stampo (2).
16. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il tempo di raffreddamento da 140°C a 70°C di un materiale plastico HIPS in foglia con spessore di 4,5 mm è di 10-15 secondi.