ITTO20010320A1 - Materiale composito espanso e procedimento per la sua fabbricazione. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per Invenzione Industriale di

In uno dei suoi aspetti, la presente invenzione si riferisce ad un materiale composito espanso, preferibilmente in forma di un sedile. In un altro dei suoi aspetti, la presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la fabbricazione di un materiale composito espanso, preferibilmente in forma di un sedile.

I sedili per passeggeri nei veicoli, ad esempio automobili, vengono tipicamente fabbricati da un materiale espanso (generalmente poliuretano) che viene stampato nella forma desiderata e ricoperto con un adatto materiale di rivestimento. Il materiale espanso viene scelto in modo da provvedere un comfort al passeggero, fornendo un sedile elastico e il materiale di rivestimento viene scelto in modo da presentare le desiderate proprietà estetiche.

Per soddisfare ai desiderati standard di sicurezza, i sedili per passeggeri nei veicoli, ad esempio automobili, provvedono ora spesso proprietà anti-"immersione" . Immersione è il termine impiegato per descrivere la tendenza del bacino di un passeggero seduto di spostarsi in avanti e verso il basso in occasione di una collisione. Quando il passeggero indossa una cintura per le spalle o una cintura di sicurezza addominale, questa tendenza può portare al fatto che la cintura di sicurezza addominale soffochi il passeggero con potenziali conseguenze fatali. Di conseguenza, è noto nella tecnica di progettare sedili per passeggeri con proprietà anti-immersione. Queste proprietà possono essere provviste da elementi rigidi o semirigidi incorporati nel sedile e che provvedono un supporto addizionale del bacino per il passeggero durante una collisione. Per funzionare in modo adatto, questi elementi non possono spostarsi e quindi devono essere fissati (direttamente o indirettamente) sul veicolo.

E' pure noto nella tecnica che, sebbene la resilienza del materiale espanso nel sedile provveda un comfort al passeggero, lo stesso non provvede la necessaria resistenza strutturale al sedile. Ciò richiede un rinforzo addizionale del sedile in modo da provvedere il grado richiesto di resistenza strutturale così da assicurare un adatto montaggio del sedile entro il veicolo e un adatto supporto degli elementi anti-immersione. Di conseguenza, i sedili per veicoli della tecnica precedente comprendono tipicamente una ossatura perimetrale di metallo che rinforza il sedile. Inoltre, rotaie di supporto vengono tipicamente montate attraverso l'ossatura metallica per irrigidire l'ossatura e provvedere un adatto punto di attacco per i mezzi impiegati per ancorare il sedile al veicolo. Convenzionalmente l'ossatura metallica e/oppure le rotaie di supporto sono sostanzialmente completamente incorporate nel materiale espanso quando il sedile viene stampato. In parecchi casi, l'ossatura metallica comprende ulteriormente una pluralità di aperture od altri mezzi per l'attacco di un materiale di rivestimento al sedile.

Naturalmente, il requisito di una tale ossatura metallica perimetrale e di rotaie di supporto aumenta il costo di fabbricazione del sedile e, in modo più importante, aumenta il peso del sedile e il peso globale del veicolo in cui questo viene installato. Questo peso addizionale aumenta tanto il costo di spedizione del sedile al produttore di veicoli quanto la spesa di funzionamento della vit3⁄4 finale per il veicolo. Infine, la presenza di una ossatura metallica e dì rotaie di supporto o di altri componenti nel sedile ostacola il possibile riciclo di materiali del sedile che sta diventando sempre più importante nell'odierno mercato coinvolto ambientalmente.

I brevetti statunitensi 5.400.490 (Burchi) e 5.542.757 (Burchi), concessi il 28 marzo 1995 e il 6 agosto 1996, rispettivamente, il cui contenuto di ciascuno viene qui incorporato per riferimento, descrivono un sedile per passeggeri comprendente un elemento di intelaiatura stampato da una schiuma rìgida di densità relativamente elevata; mezzi di ancoraggio al veicolo collegati all'elemento della ossatura; e un corpo del sedile comprendente un materiale resiliente fissato rispetto all'elemento della ossatura. L'esistenza di un elemento di ossatura stampato da una schiuma rigida di densità relativamente elevata ovvia alla necessità di una ossatura metallica convenzionale. I brevetti M90 e '747 illustrano pure la applicazione di un materiale di rivestimento su sedili dei passeggeri. Il materiale di rivestimento può essere fissato utilizzando puntine o una combinazione di alette inferiori (vedere le figure 3 e 9 nei brevetti '490 e '747) con mezzi di attacco meccanico convenzionali (ad esempio Velcro™, elementi di ritengo a J o puntini).

Sebbene l'invenzione riportata nei brevetti '490 e '747 rappresenti un notevole progresso nella tecnica, vi è ancora spazio per miglioramenti. Un tale campo consiste nell'attacco di un materiale di rivestimento al sedile per passeggeri. Specificamente, in alcuni casi, per parecchie ragioni, può essere vantaggioso evitare l'impiego di puntine per fissare il materiale di rivestimento come indicato nei brevetti '490 e '747. In primo luogo, il materiale di rivestimento può dover essere pre-perforato o altrimenti pretrattato allo scopo di permettere la penetrazione delle puntine, il che comporta un addizionale costo di fabbricazione (ciò è particolarmente valido per materiali di rivestimento formati da un materiale impermeabile, quale vinile o cuoio). In secondo luogo, viene richiesto un grande numero di puntine per fissare adeguatamente il materiale di rivestimento su un telaio espanso e rigido di densità relativamente elevata, il che comporta un costo addizionale di fabbricazione, sia come materiale che come mano d'opera. In terzo luogo, il materiale di rivestimento deve essere correttamente posizionato sopra il materiale resiliente e l'ossatura espansa rigida di densità relativamente elevata ,indipendentemente dalla disposizione delle puntine, il che aumenta la possibilità di inesatti sistemazione e attacco del materiale di rivestimento .

Un campo di miglioramento viene descritto nelle domande in corso di brevetti statunitensi 08/706.427, 08/706.431, 08/706.432 e 08/706.433 (ciascuna a nome di Burchi ed al., come richiedenti), ognuna depositata il 30 agosto 1996 e il cui contenuto viene qui incorporato per riferimento. Specificamente, queste domande in corso definiscono un sistema migliorato per collegare il materiale di rivestimento all'elemento della ossatura espansa rigida, e uno stampo e un procedimento per la produzione di un sistema di sedile perfezionato.

Un campo in cui sarebbe desiderabile un ulteriore miglioramento in questa tecnica è nei requisiti di investimento necessari ed efficientemente possibili nella produzione del sedile specificamente illustrato nei brevetti '490 e '747. In particolare, tanto l'elemento di ossatura espansa rigida quanto la schiuma resiliente vengono stampati nella forma di realizzazione specifica illustrata nei brevetti '490 e '747. Come si può apprezzare dalle persone esperte nella tecnica, se si dovesse produrre questo sedile su scala commerciale, sarebbero richiesti due stampi per ciascun sedile - cioè uno stampo per la produzione dell'elemento di ossatura espansa rigida e uno stampo in cui: (i) viene collocato l'elemento di ossatura espansa rigida, e (ii) viene espansa la schiuma resiliente per ottenere il prodotto espanso finale. Questo requisito porta ad un notevole aumento nei requisiti di investimento poiché devono essere acquistati due stampi addizionali. Inoltre, la necessità di eseguire due operazioni di stampaggio indipendenti porta ad una riduzione del 50% nell'efficienza di produzione (cioè in confronto con una singola operazione di stampaggio in cui una ossatura metallica viene incorporata nella schiuma).

Così, nonostante i succitati vantaggi nella tecnica, continua ad esservi spazio per miglioramenti.

Perciò sarebbe desiderabile disporre di un procedimento per la produzione di un materiale composito espanso, quale il sedile specificamente illustrato nei brevetti '490 e '747rfil quale ovvi alla necessità dell'impiego dì due stampi per ottenere il prodotto espanso finale.

Uno scopo della presente invenzione è quello di provvedere un nuovo composito espanso che ovvi o riduca almeno una delle succitate deficienze della tecnica precedente.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di provvedere un nuovo procedimento per la fabbricazione di un tale composito espanso.

Ancora un altro scopo della presente invenzione è quello di provvedere un nuovo sedile che ovvi o riduca almeno una delle succitate deficienze della tecnica precedente.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di provvedere un nuovo procedimento per la fabbricazione di un tale sedile.

Di conseguenza, in una delle sue forme di realizzazione, la presente invenzione provvede un materiale composito espanso comprendente una prima schiuma di un polimero a base isocianato comprendente almeno una superficie non sagomata e un secondo materiale stampato, la prima schiuma di polimero a base isocianato e il secondo materiale essendo: (i) di composizione differente, e (ii) fissati l'uno rispetto all'altro.

In un'altra delle sue forme di realizzazione, la presente invenzione provvede un procedimento per la fabbricazione di un materiale composito espanso in uno stampo comprendente un primo semistampo e un secondo semistampo impegnabili in modo da definire una cavità di stampo, il procedimento comprendendo le operazioni di:

(i) provvedere una prima schiuma di polimero a base isocianato avente almeno una superficie non sagomata entro il primo semistampo,

(ii) erogare una seconda composizione stampabile in almeno uno del primo semistampo e del secondo semistampo,

(ìii) chiudere il primo semistampo e il secondo semistampo,

(iv) stampare e polimerizzare la seconda composizione stampabile per produrre il secondo materiale stampato in modo che la combinazione della prima schiuma di polimero a base isocianato e il secondo materiale stampato riempiano sostanzialmente la cavità dello stampo, (v) fissare il secondo materiale stampato rispetto alla prima schiuma a base isocianato in modo da produrre il composito espanso.

Nei suoi aspetti più ampi, il presente materiale composito espanso è la combinazione di un primo materiale espanso di polimero a base isocianato e di un secondo materiale stampato. Il secondo materiale stampato non è particolarmente limitato e può essere scelto dal gruppo comprendente schiuma, crine di cavallo e poliestere. Preferibilmente, il secondo materiale stampato è una schiuma, più preferìbilmente una schiuma di polimero a base isocianato avente una composizione differente dalla prima schiuma di polimero a base isocianato del composito espanso.

Così, in questo aspetto preferito, la presente invenzione provvede un materiale composito espanso comprendente una prima schiuma di polimero a base iso-cianato comprendente almeno una superficie non sagomata ed una seconda schiuma di polimero a base isocianato stampata, la prima schiuma di polimero a base isocìanato e la seconda schiuma di polimero a base isocìanato essendo (i) di composizione differente e (ii) fissate l'una rispetto all'altra.

Inoltre, in questo aspetto preferito, la presente invenzione provvede un procedimento per la fabbricazione di un materiale composito espanso in uno stampo, comprendente un primo semistampo e un secondo semistampo impegnabìli in modo da definire una cavità dello stampo, il procedimento comprendendo le operazioni di:

(i) provvedere una prima schiuma di polimero a base isocianato avente almeno una superficie non sagomata entro il primo semistampo,

(ii) erogare una seconda composizione espansibile in almeno uno del primo semistampo e del secondo semistampo,

(iii) chiudere il primo semistampo e il secondo semistampo,

(iv) espandere la seconda composizione polimerica espansibileper riempire sostanzialmente la cavità dello stampo così da produrre una seconda schiuma di polìmero stampato a base isocianato, (v) fissare la seconda schiuma di polimero a base isocianato rispetto alla prima schiuma a base isocianato in modo da produrre il composito espanso.

In una delle sue forme maggiormente preferite, la presente invenzione provvede un sedile comprendente: (i) un elemento dì ossatura costituito da un primo elemento di ossatura espansa rigida di un polimero a base isocianato comprendente almeno una superficie non sagomata, (ìi) mezzi di ancoraggio al veicolo collegati all'elemento di ossatura, e (iii) un corpo del sedile costituito da una seconda schiuma resiliente di polimero stampato a base isocianato fissato rispetto all'elemento di ossatura.

In un'altra delle sue forme maggiormente preferite, la presente invenzione provvede un procedimento per la fabbricazione di un sedile in uno stampo comprendente un primo semistampo e un secondo semistampo impegnabili in modo da definire una cavità dello stampo, il procedimento comprendendo le operazioni di:

(i) produrre una prima schiuma di polimero a base isocianato avente almeno una superficie non sagomata entro il primo semistampo,

(ii) erogare una composizione polimerica lìquida espansibile in almeno uno del primo semistampo e del secondo semistampo,

(iii) chiudere il primo semistampo e il secondo semistampo,

(iv) espandere la composizione polimerica liquida espansibile per riempire sostanzialmente la cavità dello stampo così da produrre una seconda schiuma di polimero a base isocianato,

(v) fissare la seconda schiuma di polimero a base isocianato rispetto alla prima schiuma a base isocianato in modo da produrre il composito espanso.

Così, i presenti inventori hanno scoperto un procedimento mediante il quale un materiale composito espanso, quale un sedile avente i vantaggi del sedile descritto nei brevetti '490 e '747, può essere prodotto in un singolo stampo. Più specificamente, il presente materiale composito espanso comprende due schiume di pedimero a base isocianato. La prima schiuma di polimero a base isocianato presenta almeno una superficie non sagomata. La seconda schiuma di polimero a base isocianato è una schiuma stampata. La prima schiuma di polimero a base isocianato e la seconda schiuma di polimero a base isocianato sono composizioni differenti e vengono fissate l'una rispetto all'altra.

In questa descrizione vengono utilizzati vari termini impiegati nella tecnica. Una discussione dei vari termini viene riportata in seguito allo scopo di provvedere un contesto al significato di ciascun termine.

Il termine ''superficie non sagomata" viene impiegato in relazione con una schiuma che, durante l'espansione, non è trattenuta su almeno una superficie, cioè le persone esperte nella tecnica possono riconoscere che questo termine può anche essere impiegato in riferimento con una schiuma a "crescita libera" ma non ad una schiuma "stampata".

Il termine "schiuma stampata" viene impiegato in relazione con una schiuma che, durante l'espansione e il completamento della gelif icazione, viene trattenuta su tutte le superfici, cioè le persone esperte nella tecnica possono riconoscere che il termine esclude le schiume a "crescita libera".

Il termine "schiuma rigida" viene impiegato in relazione con una schiuma avente una deviazione della forza di intaccatura al 25% di deflessione nell'intervallo da circa 150 a circa 4.000 libbre quando misurata secondo ASTM 3574-Bi.

Il termine "schiuma resiliente" viene impiegato in relazione con una schiuma avente una deviazione della forza di intaccatura a una deflessione del 25% inferiore a circa 150 quando misurata secondo ASTM 3574-Bi.

Il termine "sedile" viene impiegato in relazione con uno, alcuni o tutti di una seduta (cioè la porzione del sedile su cui siede l'occupante), uno schienale (cioè la porzione del sedile che supporta la schiena dell'occupante) e un supporto laterale (cioè l'estensione del retro o dello schienale) . Come è noto nelle industrie automobilistiche, aeree e sìmili, un "sedile" comprende tanto una seduta quanto un retro (o schienale) . Così, nel senso impiegato qui, il termine "sedile" comprende una seduta, un retro (o schienale) o una struttura unitaria comprendente una seduta e un retro (o schienale).

Il termine polimero a base isocianato viene impiegato in relazione con un polimero scelto dal gruppo comprendente poliuretano, poliurea, poliisocianurato, poliuretano modificato con urea, poliurea modificata con uretano, poliisocianurato modificato con uretano e poliisocianammide modificata con urea. Come è noto nella tecnica, il termine "modificato" quando impiegato in relazione con un poliuretano, una poliurea o un poliisocianurato significa che sino al 50% dei legami formanti lo scheletro del polimero sono stati sostituiti .

Una delle applicazioni preferite del presente materiale composito espanso è in applicazioni su veicoli, quali sedili per passeggeri, che verranno descritti in maggiore dettaglio in seguito con riferimento alle figure allegate. Tuttavia, le persone esperte nella tecnica possono immediatamente riconoscere altre applicazioni per veicoli o non veicoli per il presente materiale composito espanso. Esempi non limitativi di altre applicazioni su veicoli comprendono "headliners", poggiateste, pannelli per porte, pannelli per strumenti, braccioli, pannelli di rivestimento del bagagliaio, rivestimenti di montanti, pannelli per ambienti, pannelli per vele, vassoi per imballaggio, portelli per cassetti ripostiglio, coperchi per console, portelli per cuscini ad aria e simili. Esempi non limitativi di applicazioni non veicolistiche comprendono suole per calzature, attrezzi atletici, mobili e simili. Altre applicazioni, sia veicolistiche che non veicolistiche, risulteranno immediatamente evidenti alle persone esperte nella tecnica tenendo presente questa descrizione.

Forme di realizzazione della presente invenzione verranno descritte con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la figura 1 illustra una vista prospettica di una forma di realizzazione del presente materiale composito espanso in forma di un sedile,

le figure 2 e 3 illustrano fasi successive di una prima forma di realizzazione secondo il presente procedimento, e

le figure da 4 a 9 illustrano fasi successive di una seconda forma di realizzazione del presente procedimento .

Con riferimento alla figura 1, vi viene illustrato un sedile per passeggeri 10. Il sedile per passeggeri 10 comprende un elemento di ossatura 20. Incorporati nell'elemento di ossatura 20 vi è una coppia di sistemi di ancoraggio al veicolo ciascuno dei quali comprende una porzione incorporata (vedere 27 nella figura 2) e un anello di ancoraggio 25. L'elemento di ossatura 20 può comprendere un supporto pelvico (non illustrato). L'elemento di ossatura 20 è costruito da una schiuma rigida di densità relativamente elevata. Una tale schiuma e l'inclusione di un supporto pelvico nell'elemento di ossatura 20 sono discussi nei brevetti '490 e '747 discussi precedentemente e qui incorporati per riferimento. Preferibilmente, l'elemento di ossatura 20 è costituito da una schiuma avente una deviazione della forza di intaccatura alla deflessione del 25% nell'intervallo da circa 150 a circa 4000 libbre, preferibilmente da circa 500 a circa 2500 libbre, e nel modo maggiormente preferibile da circa 900 a circa 2000 libbre, quando misurata secondo ASTM 3574-Β1.

Preferibilmente, l'elemento di ossatura 20 è fabbricato da una schiuma di poliuretano. Più preferibilmente, la schiuma di poliuretano dell'elemento di ossatura 20 ha preferibilmente un peso specifico inferiore a circa 0.40, più preferibilmente nell'intervallo da circa 0,10 a circa 0,25. Preferibilmente, la composizione liquida espansibile di poliuretano impiegata per produrre l'elemento di ossatura 20 ha una densità di crescita libera da circa 1 a circa 20 libbre per piede cubico, più preferibilmente da circa 2 a circa 8 libbre per piede cubico. Per la maggior parte delle schiume stampate, ciò porterebbe all'impiego di un'anima di schiuma avente la densità nell'intervallo da circa 1,5 a circa 50 pcf, più preferibilmente da circa 2,5 a circa 25 pcf .

Esempi preferiti non limitativi di adatte schiume di poliuretano per l'impiego nella produzione dell'elemento di ossatura 20 sono schiume convenzionali di poliuretano rigido. Una classe particolarmente preferita di schiume rigide di poliuretano verrà discussa in maggiore dettaglio in seguito.

Il sedile per passeggeri 10 comprende inoltre un corpo resiliente 30 che ricopre una superficie dell'elemento di ossatura 20. Il corpo resiliente 30 può essere costruito da un qualsiasi materiale convenzionalmente utile nella produzione di sedili. Il corpo resiliente può essere formato da un materiale espanso o non espanso. Esempi non limitativi di materiali non espansi utili comprendono matrici di fibre, quali crine di cavallo, fibre organiche e simili. Il corpo resiliente può anche essere formato da un qualsiasi adatto materiale espanso. Idealmente, il corpo resiliente è costituito da una schiuma resiliente di densità relativamente bassa, più preferibilmente una schiuma di poliuretano. Schiume di poliuretano utili per questo scopo sono ben note nella tecnica.

Come verrà sviluppato in seguito, uno del corpo resiliente 30 e dell<' >elemento di ossatura 20 è una schiuma comprendente almeno una superficie non sagomata (cioè è una schiuma a crescita libera), mentre l'altro è un materiale stampato (cioè tutte le superfici sono sagomate).

Il sedile per passeggeri 10 può comprendere inoltre un materiale di rivestimento (non illustrato) che ricopre il corpo resiliente 30 e la periferia dell'elemento di ossatura 20. L'attacco del materiale di rivestimento all'elemento di ossatura 20 può essere ottenuto in accordo con le indicazioni dei brevetti '490 e '747 discussi precedentemente o in accordo con le indicazioni delle domande in corso di brevetti statunitensi 08/706.427, 08/706.431, 08/706.432 e 08/706.433 (indicanti ciascuno come richiedenti Burchi ed al.), il contenuto di ognuno dei quali viene qui incorporato per riferimento.

Con riferimento alle figure 2 e 3, vi vengono illustrate fasi successive in una forma di realizzazione preferita del presente procedimento.

Così, viene provvisto uno stampo a valve 100 che comprende un coperchio 105 e una coppa 110. Il coperchio 105 e la coppa 110 possono essere chiusi in modo da definire una cavità 112 avente nel suo insieme la forma desiderata del sedile che deve essere prodotto. Il coperchio 105 è adatto a comprendere una coppia di apertura 115. Ciascuna apertura 115 riceve un anello di ancoraggio 25 di ciascuno dei sistemi di ancoraggio al veicolo discusso precedentemente, con riferimento alla figura 1. Il coperchio 105 è inoltre atto a provvedere una superficie sagomata 120 avente la forma desiderata del fondo del sedile (pure noto nella tecnica come la "superficie B" del sedile). Come risulta evidente, una porzione incorporata 27 di ciascun sistema di ancoraggio al veicolo si trova in una relazione distanziata rispetto alla superficie sagomata 120. La coppa 110 è atta a provvedere una superficie sagomata 125 avente la forma desiderata della sommità del sedile (pure nota nella tecnica come "superficie A" del sedile).

Successivamente, una prima composizione espansibile 130 viene erogata sulla superficie sagomata 120 da una testa di spruzzo 135. La prima composizione espansibile 130 può essere prodotta seconda la formulazione generale indicata nella Tabella 1.

Nella forma di realizzazione illustrata, è opportuno formulare dapprima la composizione espansibile 130 che abbia una viscosità sufficiente in modo da espandersi molto rapidamente così da ottenere l' integrità fisica richiesta per evitare la fuoriuscita dalla superficie sagomata 120 dal coperchio 105. Ciò può essere effettuato adattando la formulazione provvista nella tabella 1 in modo da comprendere : ( i ) una elevata quantità di catalizzatore metallico convenzionale, e/oppure ( ii ) una ammina per sfruttare la rapida "reazione dell' urea" tra una ammina e un isocianato . In alternativa, ciò può essere eseguito mediante l'impiego di un prepolimero ad un componente o un altro sistema fatto reagire parzialmente che viene attivato per completare la reazione mediante calore (ad esempio dallo stampo) o altri mezzi quando viene spruzzato. Ancora un'ulteriore alternativa è di adattare la formulazione provvista nella tabella 1 in modo da comprendere un additivo reologico per favorire il corpo tissotropico. Esempi di tali adatti additivi reologici comprendono derivati organici di olio di ricino, argilla montmorìllonite, argilla hectotire di alchil-arilammonio e simili.

Adatti polioli, polioli e isocianati polimeri vengono descrìtti nei brevetti statunitensi 3.304.273, 3.383.315, 3.523.093, 3.939.106 e 4.134.610, nel brevetto belga 788.115, nel brevetto canadese 785.835 e in "Polimeri/polioli, una nuova classe di intermedi, . poliuretanici", Kuryla, W.C. ed al., "J. Cellular Plastics", marzo 1966, il cui contenuto viene qui incorporato per riferimento. Vedere pure, "Flexible Polyurethane Foam" di Herrington ed al., (1991), il cui contenuto viene qui incorporato per riferimento.

Adatti agenti di reticolazione, catalizzatori e surfattanti silìconici vengono descritti nei brevetti statunitensi 4.107.106 e 4.190.712, il cui contenuto viene qui incorporato per riferimento.

La schiuma di poliuretano preferita adatta per l'impiego nella prima composizione espansibile illustrata nella figura 1, può essere prodotta dalla formulazione indicata nella tabella 2.

Preferibilmente, la prima composizione espansibile 130 viene scelta in modo da espandersi in modo sostanzialmente completo in meno di circa 10 secondi, preferibilmente in meno di circa 5 secondi, nel modo maggiormente preferibile in meno di circa 3 secondi.

Così, come risulta evidente dalla figura 2, quando una prima composizione espansibile 130 viene spruzzata sulla superficie sagomata 120 del coperchio 105, questa si espande immediatamente e raggiunge l'integrità fisica necessaria perchè la massa espansa rimanga sulla superficie sagomata 120 del coperchio 105. Come risulta chiaramente evidente, porzioni incorporate 27 del sistema di ancoraggio al veicolo vengono ricoperte e infine incorporate nella schiuma prodotta dalla composizione espansibile 130 (figura 3).

In alcuni casi, può essere desiderabile adattare il coperchio 105 dello stampo 100 in modo da comprendere un riparo temporaneo o permanente per ovviare o ridurre iltrabucco di composizione espansibile 130. Inoltre, in alcuni casi può essere desiderabile sagomare la prima composizione espansibile 130 dopo che questa è stata spruzzata e fatta espandere ma prima che sia completamente gelificata.

In alternativa, è possibile produrre una preforma della prima composizione espansibile 130 separatamente dalla superficie sagomata 120. Ciò può essere fatto, per esempio, spruzzando la prima composizione espansibile 130 su una forma (non illustrata) avente una superficie sagomata complementare alla superficie sagomata 120 del coperchio 105 e successivamente facendo espandere la prima composizione espansibile 130 in modo da produrre una preforma della prima schiuma di polimero a base isocianato. Eventualmente, la forma (non illustrata) può essere adattata in modo da comprendere aperture per ricevere l'anello di ancoraggio di ciascun sistema di ancoraggio al veicolo discusso precedentemente. Questa preforma della prima schiuma di polimero a base isocianato può quindi essere collocata sul coperchio 105 per servire come ossatura 20.

La figura 3 illustra il punto nel procedimento dopo che è stato prodotto l'elemento di ossatura 20. Come risulta evidente alle persone esperte nella tecnica, la sola superficie sagomata nell'elemento di ossatura 20 è quella in contatto con la superficie sagomata 120 del coperchio 105, cioè le altre superficì dell'elemento di ossatura 20 non sono sagomate. Così, le persone esperte nella tecnica possono riconoscere che l'elemento di ossatura 20 è una schiuma "a crescita libera" (cioè non stampata). In alcuni casi, le superfici principali non sagomate dell'elemento di ossatura 20 possono avere un aspetto con rivestimento di pelle e/oppure con piccole cavità , il che migliora l'adesione finale alla schiuma resiliente.

Con ulteriore riferimento alla figura 3, una seconda composizione espansibile 140 viene distribuita da una testa di miscelazione 145 entro la coppa 110 dello stampo 100. Preferibilmente, la composizione espansibile 140 è una composizione di poliuretano formulata in modo da provvedere una schiuma di poliuretano resiliente di densità relativamente bassa. Tali schiume sono convenzionali e il loro impiego nella industria della sellerìa automobilistica è ben noto. Di conseguenza, la forma di composizione polimerica espansibile liquida 140 adatta per l'impiego e il modo mediante il quale questa viene distribuita nella coppa 110 non risulta limitato in modo particolare. Preferibilmente, la composizione polimerica espansibile comprende un poliuretano derivato da un sistema a base di difenilmetanodiisocianato (MDI) di basso indice e da un poliolo convenzionale ad alto peso molecolare. Un tale sistema viene tipicamente "soffiato con acqua" in modo completo utilizzando ammine inodori altamente catalizzate e un regolatore delle celle In alternativa, il sistema può essere soffiato direttamente con C02 (ad esempio C02 liquida o solida) e/oppure con un agente soffiante organico (ad esempio pentano, HCFC e simili). Tipicamente, questo sistema polimerizza a temperatura ambiente in circa 3 minuti o meno. In alternativa, il poliuretano è un sistema a base di toluendiisocianato (TDI) e di un poliolo convenzionale ad elevato peso molecolare. Quando viene impiegato un tale sistema a base di TDI, le celle della schiuma nell'elemento imbottito finito devono essere sostanzialmente aperte. L'apertura di tali celle della schiuma rientra nella conoscenza di una persona esperta nella tecnica e può essere ottenuta con qualsiasi mezzo opportuno, quale schiacciamento, impasto, compressione con rulli, trattamento chimico e simili dell'elemento imbottito mentre si assicura che il materiale di rivestimento non venga danneggiato durante questa fase. Si deve apprezzare che la composizione polimerica espandibile liquida può comprendere una miscela di sistemi a base di MDI e a base di TDI.

Dopo che la seconda composizione espansibile 140 è stata distribuita entro la coppa 110, il coperchio 105 viene fatto ruotare nella direzione della freccia A per effettuare la chiusura dello stampo 100. Una volta che lo stampo 100 è chiuso, la seconda composizione espansibile si espande per riempire il resto della cavità 112 (cioè quella porzione della cavità 112 non occupata dall'elemento di ossatura 20) così da produrre un corpo espanso 30 che è unito all'elemento di ossatura 20. Così, come risulta evidente alle persone esperte nella tecnica il corpo espanso 30 è una schiuma stampata avente superfici che sono sagomate durante l'espansione mediante una combinazione della coppa 110 dello stampo 100 e della ossatura 20 fissata al coperchio 105 dello stampo 100. Una volta che il corpo espanso 30 è polimerizzato, lo stampo 100 può essere aperto e il sedile 10 può essere estratto dallo stampo in un modo convenzionale.

Un vantaggio particolare del procedimento illustrato nelle figure 2 e 3 è il migliorato grado di controllo ottenuto spruzzando la prima composizione espansibile<' >130 in confronto con l'affidarsi sullo scorrimento della composizione liquida per produrre un elemento di ossatura uniforme. Ciò permette la produzione di un elemento di ossatura relativamente sottile (ad esempio dello spessore da circa 1 a circa 4 pollici).

Così, per riassumere, la forma di realizzazione del presente procedimento illustrato nelle figure 2 e 3 porta alla produzione di un materiale composito espanso in forma di un sedile in cui l'ossatura di spugna rigida del sedile ha almeno una superficie non sagomata (cioè l'ossatura è una schiuma "a crescita libera") e il corpo del sedile è una schiuma resiliente stampata.

Nello scopo della presente invenzione, è possibile produrre un materiale composito espanso in forma di un sedile in cui l'ossatura di schiuma rigida del sedile è stampata e il corpo del sedile è una schiuma resiliente avente almeno una superficie non sagomata (cioè il corpo è una schiuma "a crescita libera"). Questa forma di realizzazione verrà ora descritta con riferimento alle figure da 4 a 9.

La forma di realizzazione della presente invenzione illustrata nelle figure da 4 a 9 può essere effettuata impiegando lo stesso stampo 100 e la testa di miscelazione 145 illustrati nelle figure 2 e 3.

Così, con riferimento alle figure 4 e 5, una seconda composizione espansibile 140 viene distribuita in una coppa 110 impiegando la testa di miscelazione 145. La composizione espansibile 140 viene quindi lasciata espandere in modo da riempire parzialmente la cavità 112. Con riferimento alle figure 6 e 7, una volta che la composizione espansibile 140 ha raggiunto un punto di espansione e di gelificazione per cui abbia una sufficiente integrità fisica, la prima composizione espansibile 130 viene distribuita su di essa impiegando la testa di miscelazione 145. In questa forma di realizzazione, non è praticamente importante (cioè in confronto con la forma di realizzazione illustrata nelle figure 2 e 3) di formulare la composizione espansibile 130 per ottenere una espansione e una gelificazione molto rapide poiché l'estrazione dallo stampo non è una voce potenziale in questa forma di realizzazione.

Con riferimento alla figura 8, dopo che la prima composizione espansibile 130 è stata distribuita, lo stampo 100 viene chiuso nella direzione della freccia B. Durante e dopo la chiusura dello stampo, la prima composizione espansibile 130 si espande sostanzialmente verso il coperchio 105 dello stampo 100 nella direzione della freccia C (cioè in allontanamento dal corpo resiliente 30 che è stato formato dalla seconda composizione espansibile 140) in moda da riempire il resto della cavità 112 (cioè quella porzione della cavità 112 non occupata dal corpo resiliente 30) così da produrre l'elemento di ossatura 20 che risulta unito all'elemento di ossatura 30. Pertanto, come risulta evidente alle persone esperte nella tecnica, l'elemento di ossatura 20 è una schiuma stampata avente superfici che sono sagomate durante l'espansione mediante una combinazione del coperchio 105 dello stampo 100 e del corpo resiliente 30 nella coppa 110 dello stampo 100. Una volta che l'elemento di ossatura 20 è polimerizzato, lo stampo 100 può essere aperto e il sedile 10 può essere estratto dallo stampo in un modo convenzionale.

Così, per riassumere, la forma di realizzazione del presente procedimento illustrato nelle figure da 4 a 9, porta alla produzione di un materiale composito espanso in forma di un sedile in cui il corpo resiliente del sedile ha almeno una superficie non sagomata (cioè il corpo resiliente è una schiuma "a crescita libera") e l'elemento di ossatura è una schiuma rigida stampata.

Nelle forme di realizzazione illustrate del procedimento, il sedile prodotto, in ciascun caso, non ha una superficie non sagomata esposta. In altre parole, l'esterno del materiale composito espanso in forma di sedile è costituito soltanto da superfici stampate.

Eventualmente, il presente procedimento può essere combinato con procedimenti convenzionali di "espansione in loco" che servono per unire il corpo resiliente 30 ad un materiale di rivestimento sulla superficie superiore del sedile 10. Ciò completerebbe l'attacco del materiale di rivestimento all'elemento di ossatura 20. Vedere, per esempio, i brevetti M90 e '747 e le domande in corso di Burchi ed al., discusse precedentemente e incorporate qui per riferimento,e il brevetto statunitense 5.132.063 (Hughes), i cui contenuti sono qui in'corporatì per riferimento.

Preferibilmente il corpo resiliente 30 viene unito all'elemento di ossatura 20. Tuttavia, è possibile che un materiale di rivestimento fissi meccanicamente il corpo resiliente 30 rispetto all'elemento di ossatura 20. Facoltativamente, un tale attacco del materiale di rivestimento può essere completato unendo il materiale di rivestimento al corpo resiliente 30, vedere per esempio i brevetti statunitensi 5.089.191

e 5.096.639 , il contenuto dei quali viene qui incorporato per riferimento.

Sebbene siano state descritte precedentemente forme di realizzazione specifiche della realizzazione del presente materiale composito espanso in forma di un sedile, le persone esperte nella tecnica possono riconoscere che parecchie modifiche e varianti sono possibili senza scostarsi dallo spirito e dall'ambito di questa forma di realizzazione dell'invenzione.

Inoltre, è possibile produrre il sedile con o senza almeno un elemento di supporto pelvico collegato all'elemento di ossatura. Se si deve utilizzare l'elemento di supporto pelvico, è preferibile che questo venga integralmente stampato con l'elemento di ossatura espanso. Inoltre, è preferibile che il filo di attacco al veicolo (od altro mezzo) venga stampato entro l'elemento di ossatura .

Ancora, è previsto che, in alcune applicazioni, sia desiderabile che la faccia inferiore (cioè il lato del sedile opposto al materiale di rivestimento) del sedile abbia proprietà strutturali (cioè in grado di piegarsi ma non di rompersi). Ciò è specialmente desiderabile se il sedile per passeggeri deve essere impiegato in una applicazione di sedile posteriore che è privo di una ossatura metallica. In una tale applicazione, la richiesta del progetto è di ridurre la possibilità di proiezioni di articoli pesanti nel bagagliaio di un veicolo attraverso il sedile' posteriore (cioè lo schienale del sedile) durante un urto del veicolo. In tali casi, può essere desiderabile e preferito incorporare uno strato di rinforzo su una o su entrambe le superfici principali dell'elemento di ossatura espanso .

La scelta dello strato di rinforzo non è limitata in modo particolare e può essere non metallico o metallico. Preferibilmente, lo strato di rinforzo è flessibile e, più preferibilmente, permeabile (cioè all'aria, all'acqua, ecc.). Lo strato di rinforzo flessibile può essere fibroso o non fibroso. Esempi non limitativi di strati di rinforzo fibrosi comprendono almeno un elemento scelto dal gruppo costituito essenzialmente da fibre di vetro (ad esempio in forma di un tessuto o di un feltro, spezzettato o non spezzettato, quale Nico 854 1 oz/ft<2>), fibre poliestere, fibre poliolefiniche (ad esempio polietilene e polipropilene), fibre Kevlar, fibre di poliammidi (ad esempio nylon), fibre di cellulosa (ad esempio tela di juta), fibre di carbonio, materiali di tessuto, quali poliesteri uniti in filatura (ad esempio Lutravil 1DH7210B/LDVT222 e Freudenberg PTLD585G/PTLD600B) e carta (ad esempio carta Kraft n. 60). Si deve notare che lo strato di rinforzo fibroso può essere tessuto o non tessuto. Esempi non limitativi di uno strato di rinforzo non fibroso comprendono almeno un termine scelto dal gruppo costituito essenzialmente da materiali termoindurenti (ad esempio poliuretani, poliesteri e epossidi), metalli, quali foglio di alluminio, policarbonati (ad esempio Lexan e Dow Calibre), leghe policarbonato/ABS (ad esempio Dow Pulse), terpolimeri ABS (ad esempio Royalite 59 e Dow Magnum), poliestere-tereftalato (PET), vinile, stirene-anidride maleica (ad esempio Arco Dylark) e polipropilene rinforzato con fibre di vetro (ad esempio Azdel) . Si deve notare che parecchi materiali dello strato di rinforzo non fibroso possono essi stessi essere rinforzati con materiali fibrosi e così lo strato di rinforzo fibroso può essere una combinazione di materiali fibrosi e non fibrosi, sia miscelati sia di costruzione composita. Il modo per incorporare uno strato di rinforzo su una schiuma di poliuretano quale quello impiegato nell'elemento di ossatura 20 viene descritto, tra l'altro, nel brevetto statunitense 5.389.316 , il cui contenuto viene qui incorporato per riferimento.

Altre modifiche e varianti nell'ambito e nello spirito dell'invenzione risulteranno evidenti alle persone esperte nella tecnica.

Per esempio, come discusso precedentemente, sebbene le forme di realizzazione specifiche dell'invenzione illustrate nelle figure siano in relazione con un sedile per veicoli, il presente materiale composito espanso può essere utilizzato in parecchie altre applicazioni veicolistiche e non veicolistiche .

Un'altra applicazione veicolistica del presente materiale composito espanso è nella produzione di pannelli di rivestimento di porte. In questa applicazione, è particolarmente preferibile inizialmente spruzzare la coppa con una composizione di vernice convenzionale e utilizzare per la seconda composizione espansibile 140 una formulazione che porti alla produzione di una schiuma di poliuretano rivestita di pelle, vedere, per esempio, la domanda in corso del brevetto statunitense 08/604. 071

, il cui contenuto viene qui incorporato per riferimento. Esempi di altre applicazioni veicolistiche del presente composito espanso comprendono: pannelli di rivestimento di ambienti, pannelli commerciali, vassoi per imballaggio, porte per cassettino porta-oggetti, coperchi di console, porte per cuscini d'aria e simili. Come si può apprezzare dalle persone esperte nella tecnica, in alcune o in tutte queste varie applicazioni veicolistiche del presente materiale composito espanso, un sistema di ancoraggio al veicolo viene incorporato nella schiuma rigida per facilitare il montaggio del materiale composito espanso entro il veicolo.

Una applicazione non veicolistica particolarmente preferibile del presente materiale composito espanso è in forma di suole per scarpe (ad esempio suole laminate per scarpe), apparecchiature atletiche, mobili e simili.

In ancora un'ulteriore modifica delle forme di realizzazione specifiche discusse precedentemente, è possibile selezionare una resilienza relativa della prima schiuma di polimero a base isocianato e della seconda schiuma polimera a base isocianato del presente composito espanso per migliorare lo smorzamento delle vibrazioni del composito Ciò è particolarmente utile in applicazioni per sedili di veicoli del presente materiale composito espanso così da migliorare il comfort del sedile.

Altre varianti e modifiche delle forme di realizzazione specifiche descritte precedentemente che non si scostino dall'ambito e dallo spirito dell'invenzione risulteranno immediatamente evidenti alle persone esperte nella tecnica tenendo presente questa descrizione.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. - Materiale composito espanso comprendente una prima schiuma di polimero a base isocianato avente almeno una superficie non sagomata e una seconda schiuma di polimero a base isocianato stampata, la prima schiuma di polimero a base isocianato e la seconda schiuma di polimero a base isocianato essendo: (i) di composizione differente, e (ii) fissate l'una rispetto all'altra. 2. - Materiale composito espanso secondo la rivendicazione 1, in cui la seconda schiuma di polìmero a base ìsocianato stampata è una schiuma resiliente . 3. - Materiale composito espanso secondo la rivendicazione 1, in cui la seconda schiuma di polimero a base isocianato stampato è una schiuma di poliuretano resiliente. 4. - Materiale composito espanso secondo la rivendicazione 1, in cui almeno una della prima schiuma dì polimero a base ìsocianato e della seconda schiuma di polimero a base isocianato è flessibile. 5. - Materiale composito espanso secondo la rivendicazione 1, in cui entrambe la prima schiuma di polimero a base isocianato e la seconda schiuma di polimero a base isocianato sono flessibili. 6. - Materiale composito espanso secondo la rivendicazione 1, in cui la prima schiuma di polimero a base ìsocianato è una schiuma rigida. 7. - Materiale composito espanso secondo la rivendicazione 1, in cui la prima schiuma di polimero a base isocianato è una schiuma di poliuretano rigida. 8. - Materiale composito espanso secondo la rivendicazione 7, in cui la schiuma di poliuretano ha una deflessione della forza di intaccatura al 25% di deflessione nell'intervallo da circa 150 a circa 4000 libbre quando misurata secondo ASTM 3574-B1 9. - Materiale composito espanso secondo la rivendicazione 1, in cui la seconda schiuma di polimero a base isocianato stampate è una schiuma dì poliuretano resiliente. 10. - Materiale composito espanso secondo la rivendicazione 1, in cui la prima schiuma dì polimero a base isocianato è una schiuma di poliuretano rigido. 11. - Materiale composito espanso secondo la rivendicazione 10, in cui la schiuma di poliuretano ha una deflessione della forza di intaccatura al 25% di deflessione nell'intervallo da circa 150 a circa 4000 libbre quando misurata secondo ASTM 3574-B1 12. - Materiale composito espanso secondo la rivendicazione 1, in cui la prima schiuma di polimero a base isocianato è una schiuma di poliuretano resiliente. 13. - Materiale composito espanso secondo la rivendicazione 1, in cui la prima schiuma di polimero a base isocianato aderisce alla seconda schiuma di polimero a base isocianato. 14. - Materiale composito espanso secondo la rivendicazione 1, in cui la prima schiuma di polimero a base isocianato comprende almeno una superficie sagomata esposta. 15. - Pannello per rivestimento dell'interno di veicoli comprendente il primo materiale composito espanso secondo la rivendicazione 1. 16. - Sedile per passeggeri comprendente il materiale composito espanso secondo la rivendicazione 1, in cui una della prima schiuma di polimero a base isocianato e della seconda schiuma di polimero a base isocianato è una schiuma rigida. 17. - Procedimento per la fabbricazione di un materiale composito espanso in uno stampo comprendente un primo semistampo e un secondo semistampo impegnabili per definire una cavità dello stampo, il procedimento comprendendo le fasi di: (i) provvedere un prima schiuma di polìmero a base isocianato avente almeno una superficie non sagomata entro il primo semistampo, (ii) erogare una seconda composizione espansibile in almeno uno del primo semistampo e del secondo semistampo, (iii) chiudere il primo semistampo e il secondo semistampo, (iv) fare espandere la seconda composizione polimerica espansibile per riempire sostanzialmente la cavità dello stampo in modo da produrre una seconda schiuma di polimero stampato a base isocianato, (v) fissare la seconda schiuma di polimero a base isocianato rispetto alla prima schiuma a base isocianato per produrre il composito espanso. 18. - Procedimento secondo la rivendicazione 17, in cui la seconda schiuma di polimero a base isocianato stampato è una schiuma di poliuretano resiliente. 19. Procedimento secondo la rivendicazione 17, in cui la prima schiuma di polimero a base isocianato è una schiuma di poliuretano rigido. 20. - Procedimento secondo la rivendicazione 19, in cui la prima schiuma di polimero a base isocianato ha una deflessione della forza di intaccatura al 25% di deflessione nell'intervallo da circa 150 a circa 4000 libbre quando misurato, secondo ASTM 3574-Bi. 21. - Procedimento secondo la rivendicazione 17, in cui la fase (v) consiste nel fare aderire la almeno una superficie non sagomata della prima schiuma di polimero a base isocianato sulla seconda schiuma di polimero a base ìsocìanato. 22. - Procedimento secondo la rivendicazione 17, in cui la fase (i) consiste nello spruzzare una prima composizione espansibile sul primo semistampo e nel fare espandere la prima composizione espansibile per produrre la prima schiuma di polimero a base isocianato. 23. - Procedimento secondo la rivendicazione 17, in cui la fase (ii) consiste nell'erogare la seconda composizione polimerica espansibile nel secondo semìstampo. 24. - Procedimento secondo la rivendicazione 17, in cui la fase (ii) consìste nell'erogare la seconda composizione polimerica espansibile. sulla prima schiuma dì polìmero a base isocianato entro il primo semistampo. 25. - Procedimento secondo la rivendicazione 17, in cui la fase (i) consiste nel collocare nel primo semistampo una prima schiuma preformata di polimero a base isocianato avente almeno una superficie non sagomata. 26. - Procedimento secondo la rivendicazione 17, in cui la prima schiuma di polìmero a base isocianato viene prodotta mediante le fasi di: spruzzare una prima composizione espansibile su una forma avente una forma complementare al primo stampo, e espandere la prima composizione espansibile per produrre la prima schiuma preformata di polimero a base isocianato.