ITPI20110137A1 - "formatura in stampo per la realizzazione di oggetti in polistirolo rivestiti da uno strato indurito di materiale polimerico, preferibilmente oggetti di arredamento e mobilio" - Google Patents

Description

FORMATURA IN STAMPO PER LA REALIZZAZIONE DI OGGETTI IN POLISTIROLO RIVESTITI DA UNO STRATO INDURITO DI MATERIALE POLIMERICO, PREFERIBILMENTE OGGETTI DI ARREDAMENTO E

MOBILIO.

Ambito dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad una innovativa tecnologia che consente l’ottenimento in grande serie di svariati prodotti in polistirolo rivestiti da uno strato di materiale polimerico indurito il quale forma un guscio esterno particolarmente duro.

Brevi cenni alla tecnica nota

E’ oramai nota e pubblica da tempo la domanda di brevetto Europea EP2346374 a nome di Salvadori Fabio ed altri.

La domanda di brevetto descrive una tecnologia assolutamente innovativa ed indirizzata alla realizzazione di mobilio in genere, ad esempio reti da letto, sedie, materassi ecc.

La tecnologia si basa sulla lavorazione alle macchine utensili di uno o più blocchi di polistirolo secondo forme predeterminate, in modo tale da ottenere la forma finale dell’oggetto desiderato. Il polistirolo viene poi rivestito esternamente, ad esempio attraverso spruzzatura, di uno strato di materiale polimerico il quale, una volta cosparso, viene lasciato indurire e crea un rivestimento esterno di predeterminato spessore il quale conferisce resistenza strutturale e durezza alla struttura così realizzata.

In questa maniera, ad esempio una sedia, può essere realizzata con un cuore in polistirolo e poi resa compatta e resistente ai carichi che dovrà sostenere attraverso detto trattamento di rivestimento.

L’effetto tecnico sarà dunque quello di ottenere prodotti estremamente leggeri pur mantenendo caratteristiche meccaniche del tutto equivalenti ad oggetti uguali ma prodotti con materiali tradizionali e con tecnologie tradizionali (ad esempio il legno per le sedie o il metallo per le reti da materasso). L’indurimento del materiale polimerico crea infatti un guscio particolarmente duro e resistente che assolve alla funzione di assorbimento del carico.

Inoltre, sempre attraverso tale tecnologia, i costi produttivi sono enormemente ridotti dato che il costo del polistirolo à ̈ molto inferiore rispetto al costo del metallo o legno generalmente utilizzato per la realizzazione di tali oggetti.

I tempi di produzione sono infine enormemente abbattuti dato che la lavorazione del polistirolo à ̈ estremamente veloce rispetto ad una lavorazione di materiali metallici o comunque molto più consistenti come il legno.

Tuttavia la domanda di brevetto in oggetto discute la lavorazione del polistirolo secondo una qualsiasi tecnologia alle macchine utensili, ad esempio attraverso taglio con filo a caldo, fresa CNC, laser ecc.

Il tutto limita comunque fortemente la produttività e la qualità del prodotto finale dato che i cicli di lavorazioni alle macchine utensili sono più lunghi e richiedono una precisa programmazione. Spesse volte, a seconda delle forme da realizzare, sarà necessario prevedere più parti da comporre successivamente. Il tutto dunque rallenta la produttività ed incrementa i costi produttivi.

Infine, al termine di una lavorazione di sgrossatura che consente l’ottenimento approssimativo della forma finale del prodotto, à ̈ comunque necessario provvedere ad un successivo ciclo di rifinitura superficiale. Una finitura superficiale non precisa non solo rende il pezzo imperfetto ma à ̈ anche causa di un aumento della quantità richiesta di materiale polimerico da applicare sulla superficie lavorata dato che questo va in parte a collocarsi entro le fessurazioni microscopiche determinate dalla rugosità superficiale stessa con aumenti di quantità dell’ordine anche del 30%.

Sintesi dell’invenzione

È quindi scopo della presente invenzione fornire un nuovo metodo produttivo che consenta di risolvere, almeno in parte, i suddetti inconvenienti tecnici.

In particolare à ̈ scopo della presente invenzione fornire un innovativo metodo per la produzione di oggetti in genere (dal mobilio, all’arredamento, ad attrezzi ginnici e di gioco, strutture, coperture, oggetti i genere) i quali sono forniti di un’anima in polistirolo rivestita, almeno in parte, con uno strato di materiale polimerico ma che siano riproducibili in grande numero, con una buona finitura superficiale e con una buona riproducibilità sia di caratteristiche meccaniche che di finitura superficiale stessa.

E’ anche scopo della presente invenzione fornire un innovativo metodo che consenta l’ottenimento di una forma finale la quale, quando viene rivestita con il materiale polimerico, à ̈ tale da consentire un risparmio in quantitativo di polimero che viene applicato alla superficie (esterna o interna) dell’oggetto realizzato.

Questi e altri scopi sono ottenuti con il presente metodo per la produzione di un oggetto in genere come da rivendicazione 1.

Il metodo prevede la lavorazione del polistirolo per l’ottenimento di un oggetto finale il quale viene poi rivestito, almeno in parte, con uno strato di materiale polimerico di predeterminato spessore il quale, una volta indurito, crea un guscio esterno di rivestimento. In accordo al metodo proposto, l’invenzione prevede che la lavorazione consista in una formatura a caldo del polistirolo in uno o più stampi 1 entro cui viene predisposto il polistirolo e dunque formato secondo le forme desiderate.

E’ evidente come sia utilizzabile un solo stampo per oggetti semplici, privi di sottosquadro, come anche più parti ottenute ogni una in uno stampo e poi tra loro combinate e fissate attraverso il materiale polimerico in una forma definitiva in caso di forme complesse con sottosquadri.

E’ dunque evidente come, in accordo a tale tecnologia, siano risolti tutti gli inconvenienti tecnici discussi.

In particolare à ̈ evidente come l’uso di stampi velocizzi il processo produttivo consentendo una produzione più efficiente e una migliore riproducibilità del pezzo.

La presente invenzione consente anche di ottenere finiture superficiali del pezzo molto migliori. In particolare la finitura superficiale sarà tale da consentire un risparmio di materiale polimerico di rivestimento (sin anche oltre il 30%) dato che questo non va adesso a depositarsi negli anfratti della rugosità superficiale.

Inoltre, con tale tecnologia, ne beneficia enormemente la resistenza complessiva del pezzo, risultando adesso lo strato superficiale più omogeneo e quindi con minori micro difettosità.

Ulteriormente gli scarti di materiale polistirolo, rispetto alla tradizionale lavorazione alle macchine utensili, sono eliminati a tutto beneficio dell’ambiente.

Infine anche lo stoccaggio della materia prima, ovvero il polistirolo, consente una economizzazione degli scarti. Infatti il polisitirolo non risultando in blocchi come per la lavorazione alle macchine utensili ma in sfere, consente un grande risparmio di volumi e di aree di magazzino.

In alternativa, a differenza di quanto fattibile con le macchine utensili, questa tecnologia consente di distribuire il materiale polimerico sulle pareti interne dello stampo (tutto o in parte) e, una volta solidificato, procedere alla normale formatura a caldo versandovi il polistirolo entro lo stampo.

La qualità superficiale sarà ottimale e si otterrà, come meglio spiegato in seguito, una ottimale continuità tra i due materiali (polistirolo e polimero).

E’ inoltre evidente come la presente tecnologia sia utilizzabile per la realizzazione di qualsiasi oggetto in genere. Ad esempio mobilio o di parti di esso, accessori per la casa o per l'edilizia o per il tempo libero, come tavoli, librerie, mensole, armadi, ante di mobili, di pensili da cucina, porte, tapparelle, persiane, pareti divisorie, vasche da bagno, coibentazioni autoportanti (es. controsoffittature, ecc.), serbatoi, strutture di piscine, elementi e accessori galleggianti (poltrone, lettini, elementi di arredo, pubblicistica), attrezzature sportive (panche, surf, ecc.), e così via, anche imbottiti.

Ulteriori vantaggi sono dunque desumibili dalle rivendicazioni dipendenti.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e i vantaggi del presente metodo, in accordo all’invenzione, risulteranno più chiaramente con la descrizione che segue di alcune forme realizzative, fatte a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui:

- La figura 1 mostra uno stampo generico formato da un semiguscio o semistampo superiore e da un semiguscio o semistampo inferiore;

- La figura 2 mostra una fase di riempimento di uno stampo con sfere pre-espanse di polistirolo;

- La figura 3 mostra una fase di riscaldamento delle sfere entro lo stampo con vapore o altri sistemi, ad esempio aria calda;

- La figura 4 mostra un trattamento di rivestimento superficiale con il materiale polimerico e il guscio 11 ottenuto a seguito del suo indurimento;

- La figura 5 mostra un confronto tra una finitura superficiale alle macchine utensili ed una in stampo evidenziando dunque il risparmio di materiale polimerico proprio attraverso l’uso di tale tecnologia in stampo.

Descrizione di alcune forme realizzative preferite Le figure allegate mostrano il processo in accordo all’invenzione.

La figura 1, in particolare, mostra a titolo di esempio uno stampo 1 generico il quale à ̈ formato da un semiguscio superiore 2 ed un semiguscio inferiore 3. Ogni semiguscio forma una sede tale per cui, quando i due semigusci risultano accoppiati, si realizza una sede interna 4 entro cui introdurre il materiale da formare, in questo caso polistirolo come anche chiarito nel seguito.

Naturalmente, a seconda delle esigenze produttive, lo stampo potrebbe anche essere composto da un solo semiguscio e richiuso superiormente ad esempio da una superficie piana amovibile.

Lo stampo, come da arte nota, prevede dunque uno o più canali per l’inserimento del polistirolo e uno o più canali di sfogo per i vapori prodotti. La figura 1 schematizza dunque, in maniera assolutamente non limitativa, alcuni canali 10 che vengono ricavati nello stampo e attraverso cui introdurre il polistirolo e altri canali 15 di sfiato dei vapori prodotti.

In accordo ad un primo possibile metodo produttivo, il polistirolo viene formato all’interno di uno stampo attraverso il seguente processo. Una pluralità di sfere pre-espanse 20 di polistirolo (ottenute secondo il processo tradizionale di pre-espansione all’interno di macchinari specifici) sono riversate all’interno dello stampo come mostrato in figura 2 attraverso uno o più di detti canali di inserimento 10. La figura 2 schematizza una operazione di versamento di dette sfere all’interno dello stampo le quali vanno a riempire la sede interna 4 dello stampo. All’interno dello stampo viene poi fatto circolare un flusso caldo ad una temperatura dell’ordine di circa 110°-120°C, ad esempio aria o corrente di vapore attraverso un’apposita circuitazione 30 formata da canali appositi (vedi schematizzazione di figura 3). La figura 3, a solo titolo chiarificatore, rappresenta un generatore di vapore 40 che immette vapore entro lo stampo attraverso un canale di ingresso 30’. Il vapore circola entro lo stampo causando la fusione e la giunzione delle sfere di polistirolo, per poi fuoriuscire da uno o più canali di uscita 30’’. Il calore consente il completamento dell’espansione delle sfere causando la loro reciproca unione e la formazione dell’oggetto finale che assumerà la forma della sede 4.

Possono essere previsti in aggiunta i suddetti canali 15 di sfogo dei gas oppure, indifferentemente, gli stessi possono coincidere almeno in parte con i canali 30 descritti.

Lo stampo può poi prevedere naturalmente appositi estrattori attraverso cui operare la separazione del pezzo formato nella sede 4. Successivamente, una volta rimosso l’oggetto formato dallo stampo, questo viene rivestito con il materiale polimerico, come descritto nella precedente domanda di brevetto EP2346374 considerata inserita nella presente descrizione per riferimento.

In particolare, come schematizzato dalla figura 4, l’oggetto in polistirolo viene esternamente rivestito di uno strato di materiale polimerico 11 di predeterminato spessore, uniformemente distribuito o distribuito anche in quantità variabili sul pezzo. Il rivestimento può variare negli spessori a seconda dell’oggetto ottenuto, come ad esempio dal decimo di millimetro sino al centimetro. Maggiore à ̈ lo spessore e migliori saranno le caratteristiche tecniche dell’oggetto ottenuto. Ad esempio spessori dell’ordine del mezzo centimetro o del centimetro consentono a strutture portanti come le sedie di risultare particolarmente solide se pur molto leggere.

Esattamente come descritto nella domanda di brevetto EP2346374 precedente, il polimero utilizzato può prevedere un poliuretano composto da predeterminate percentuali di Poliolo e Isocianato. In aggiunta possono utilizzarsi vari metodi di distribuzione del materiale polimerico sulla superficie di interesse dell’oggetto. Può ad esempio utilizzarsi un metodo manuale (spatola) come anche sistemi di distribuzione automatizzata quali spruzzatura o iniezione. La figura 4 mostra solo a titolo chiarificatore una procedura di spruzzatura attraverso degli ugelli 18.

La figura 4 mostra, sempre in maniera assolutamente schematica e non limitativa per la presente invenzione, una operazione di spruzzatura su di una struttura di divano.

L’asciugatura del materiale polimerico, affinché questo formi un guscio rigido 11, può avvenire in aria calma, in aria turbolenta o in aria riscaldata (entro appositi forni di asciugatura).

Naturalmente se l’oggetto ha sottosquadri, questo può essere realizzato in più parti ogni una in uno stampo ed in cui ogni parte viene combinata all’altra attraverso colla o altri sistemi blandi di giunzione. Una volta che le parti sono state combinate tra loro si cosparge lo strato polimerico il quale, una volta solidificato, consente la formazione di un unico corpo solido.

In una seconda forma realizzativa dell’invenzione sarebbe possibile fondere direttamente il polistirolo entro un apposito contenitore riscaldato e poi versarlo direttamente entro lo stampo in cui solidifica acquisendo la forma finale.

In alternativa altri mezzi di riscaldamento equivalenti per innalzare la temperatura dello stampo possono essere utilizzati. Ad esempio aria calda o persino resistenze elettriche che riscaldano la sede interna dello stampo.

Il materiale polimerico utilizzabile à ̈ selezionato dal gruppo comprendente almeno uno tra: poliuretano, poliacetato, policarbonato, resina, resina indurente e resina acrilica, polietilentereftalato (PET), colla, malta cementizia, gomma, e/o loro miscele; più preferibilmente, detto polimero consiste di un poliuretano, compatto o espanso, rigido o flessibile.

In una ulteriore variante realizzativa dell’invenzione sarebbe anche possibile prevedere, prima del versamento entro lo stampo delle sfere di polistirolo, una spruzzatura o comunque una distribuzione del materiale polimerico di rivestimento direttamente sulle pareti interne dello stampo nei punti in cui si desidera che detto polimero rivesta esternamente l’oggetto finale (dunque ad esempio un rivestimento uniforme dell’intera forma interna dello stampo). Successivamente si procede alla normale procedura di inserimento delle sfere preespanse di polisitirolo e alla sua solita formatura innalzando la temperatura entro lo stampo, come descritto sopra.

In questa maniera l’oggetto ottenuto ed estratto dallo stampo à ̈ già rivestito esternamente del guscio 11.

I vantaggi di questa alternativa sono diversi.

Esiste una migliore coesione e continuità tra i due diversi materiali. Il materiale polimerico ha tempi di indurimento all’aria molto brevi (dell’ordine di circa una decina di secondi) ed una volta polimerizzato non à ̈ possibile riportarlo allo stato liquido, almeno alle normali temperature operative suddette dell’ordine dei 110 °C circa. A dette temperature si à ̈ sperimentato che si crea semplicemente uno stato plastico superficiale, ovvero la superficie del guscio opposta a quella in diretto contatto con le pareti dello stampo si plasticizza. Tale strato plastico si estende all’interno del guscio 11 verso le pareti dello stampo per uno spessore che va da circa il decimo di millimetro a qualche millimetro. Questo stato plastico favorisce bene l’adesione e la coesione tra il guscio stesso e le sfere di polistirolo che vengono riversate all’interno.

Inoltre con questa variante anche qualità superficiale del rivestimento stesso à ̈ elevata e non richiede rifiniture ulteriori.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per l’ottenimento di un oggetto in genere comprendente in successione le operazioni di: - Formatura a temperatura entro uno stampo (1) di un materiale in polistirolo (20); - Rivestimento dell’oggetto ottenuto, almeno in parte, con uno strato di materiale polimerico in modo tale che, una volta indurito, il materiale polimerico formi un guscio (11) solido; o in alternativa: - Rivestimento, almeno in parte, delle pareti interne dello stampo con detto materiale polimerico prima della formatura e; - Successiva formatura a temperatura entro detto stampo (1) del materiale in polistirolo (20).
2. 2. Un metodo, secondo la rivendicazione 1, in cui l’operazione di formatura prevede il versamento entro lo stampo di sfere pre-espanse di polistirolo ed un loro successivo riscaldamento ad una temperatura tale per cui si aggregano tra di loro.
3. 3. Un metodo, secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui à ̈ prevista una operazione di iniezione di un flusso caldo all’interno dello stampo.
4. 4. Un metodo, secondo la rivendicazione 3, in cui à ̈ prevista una operazione di iniezione di aria calda all’interno dello stampo attraverso uno o più condotti di ingresso (30’) in modo tale che l’aria calda circuiti entro lo stampo.
5. 5. Un metodo, secondo la rivendicazione 1, in cui l’operazione di formatura prevede la colatura entro lo stampo di polistirolo fuso.
6. 6. Un metodo, secondo una o più rivendicazioni precedenti, in cui l’operazione di formatura avviene ad una temperatura compresa in un range tra i 100°C e i 130° C, preferibilmente tra i 110°C e i 120°C.
7. 7. Un metodo, secondo la rivendicazione 1, in cui l’operazione di rivestimento con il materiale polimerico, sia nel caso di rivestimento del polistirolo formato e sia nel caso di rivestimento delle pareti dello stampo prima della formatura del polistirolo, avviene per spruzzatura attraverso uno o più ugelli (18).
8. 8. Un metodo, secondo la rivendicazione 1, in cui l’operazione di rivestimento con il materiale polimerico, sia nel caso di rivestimento del polistirolo formato e sia nel caso di rivestimento delle pareti dello stampo prima della formatura del polistirolo, avviene per spalmatura manuale di detto polimero sulle parti da ricoprire dello stampo.
9. 9. Un metodo, secondo una o più rivendicazioni precedenti, in cui l’operazione di spruzzatura o spalmatura manuale à ̈ eseguita in modo tale da creare un guscio con spessore variabile dal decimo di millimetro ad uno o più centimetri.
10. 10. Un metodo, secondo una o più rivendicazioni precedenti, in cui il materiale polimerico utilizzabile à ̈ selezionato dal gruppo comprendente almeno uno tra: poliuretano, poliacetato, policarbonato, resina, resina indurente e resina acrilica, polietilentereftalato (PET), colla, malta cementizia, gomma, e/o loro miscele, compatto o espanso, rigido o espanso.