ITTO20120981A1 - Metodo ed impianto per la verniciatura a polvere di elementi elettricamente non conduttivi, in particolare pastiglie freno - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“METODO ED IMPIANTO PER LA VERNICIATURA A POLVERE DI ELEMENTI ELETTRICAMENTE NON CONDUTTIVI, IN PARTICOLARE PASTIGLIE FRENOâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo e ad un impianto per la verniciatura a polvere di elementi elettricamente non conduttivi, in particolare di pastiglie freno realizzate con materiali di attrito di tipo NAO (“Non Asbestos Organic†), ma privi di componenti metallici.

I materiali di attrito utilizzati come guarnizioni nei ceppi freno dei freni a tamburo e come pastiglie freno nei freni a disco per veicoli e altre attrezzature (ad esempio dischi frizione) sono formati da una mescola comprendente una base in materiale fibroso, un legante organico (in genere una resina plastica sintetica a base fenolica) ed un riempitivo o carica (“filler†). Come materiale fibroso, al posto dell’amianto, da tempo bandito dalla legislazione a causa della sua pericolosità per l’ambiente, si usano miscele di materiali organici e inorganici, come lana di roccia, fibre aramidiche e di carbonio e metalli, quali fibre o polvere di rame, stagno, ferro, alluminio e altri metalli o leghe metalliche, come bronzo e ottone. Ad esempio, EP1227262 insegna un materiale di attrito del tipo sopra descritto, includente circa il 10% in volume di fibre di rame come materiale fibroso, dallo 0,1 al 15% in volume di stagno e/o solfuro di stagno e dal 4 al 9% in volume di fibre di bronzo.

Tuttavia, allo scopo di preservare l’ambiente, sono sempre più richieste pastiglie freno realizzate con mescole prive di metalli e, pertanto, elettricamente non conduttive.

Sebbene nelle pastiglie freno la mescola venga formata come una placca che à ̈ a sua volta montata su una base metallica a formare la pastiglia vera e propria, la verniciatura di pastiglie freno realizzata con mescole non conduttive presenta numerosi problemi. In particolare, risulta allo stato attuale impossibile utilizzare gli impianti di verniciatura a polvere oggi utilizzati per verniciare le pastiglie freno realizzate con mescole contenenti metalli e, quindi, elettricamente conduttive.

Più in generale à ̈ noto che per poter verniciare a polvere (tecnologia che richiede l’uso di cariche elettrostatiche) elementi elettricamente non conduttivi, come ad esempio particolari meccanici realizzati in una materia plastica, si usano primer conduttivi, che vengono applicati sulla superficie da verniciare dell’elemento non conduttivo. Tuttavia, i primer conduttivi sono basati su solventi organici, che sono pericolosi ed inquinanti.

I tentativi fatti per verniciare a polvere pastiglie freno realizzate con mescole non conduttive sono stati finora senza successo, in quanto la verniciatura, quando riesce (ad esempio grazie alla presenza della base metallica di supporto della placca in mescola non conduttiva) presenta stesura, finitura e spessori di ricoprimento non soddisfacenti: le pastiglie freno così ottenute non sono pertanto in grado di superare gli usuali test di resistenza alla corrosione.

L’unica alternativa attuale à ̈ dunque quella di ricorrere ad altre tecnologie di verniciatura, le quali sono però costose e richiedono impianti ingombranti ed appositamente realizzati, richiedendo quindi investimenti spesso inaccettabili per gli attuali volumi di produzione.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un metodo ed un impianto per la verniciatura a polvere di elementi elettricamente non conduttivi, in particolare di pastiglie freno, che permetta di ottenere stesure, ricoprimenti e finitura superficiale ottimali, del tutto paragonabili a quelli ottenibili sugli impianti attuali destinati a trattare pastiglie freno realizzate con mescole elettricamente conduttive in quanto contenenti metalli, il tutto potendo utilizzare, con minime modifiche, gli impianti attuali e senza l’utilizzo di primer conduttivi.

L'invenzione à ̈ dunque relativa ad un metodo per la verniciatura a polvere di elementi elettricamente non conduttivi, in particolare di pastiglie freno, come definito nella rivendicazione 1. L’invenzione à ̈ inoltre relativa ad un impianto di verniciatura a polvere per trattare elementi meccanici elettricamente non conduttivi, in particolare pastiglie freno, secondo la rivendicazione 8.

Secondo l’aspetto principale del trovato, a monte di una stazione di deposito/deposizione di polvere di verniciatura caricata elettrostaticamente e di una stazione di cottura per fondere e polimerizzare la polvere di verniciatura a formare uno strato di rivestimento su una superficie da verniciare degli elementi elettricamente non conduttivi à ̈ presente una stazione di pre-trattamento per rendere temporaneamente elettricamente conduttivi gli elementi da verniciare mediante inumidimento uniforme degli stessi per adsorbimento e/o deposizione di acqua poveramente mineralizzata su almeno la citata superficie da verniciare, in misura tale da produrre un aumento ponderale misurabile negli elementi elettricamente non conduttivi, che rende elettricamente conduttivi tali elementi. L’acqua adsorbita e/o deposta viene successivamente eliminata nella stazione di cottura.

Qui e nel seguito, per “acqua poveramente mineralizzata†si intende un’acqua avente una composizione chimico-fisica priva di ioni potenzialmente aggressivi per i metalli ferrosi ed un residuo secco quantitativamente paragonabile a quello di un’acqua oligominerale.

In particolare, secondo un aspetto del trovato, l’acqua poveramente mineralizzata da utilizzare secondo il metodo dell’invenzione e nell’impianto per attuarlo deve presentare una composizione chimica tale da avere una conducibilità specifica misurata a 20°C di almeno 150 S/cm [“S†à ̈, nel Sistema Internazionale, il simbolo del Siemens].

Inoltre, secondo quanto determinato dai tecnici della Richiedente, essa deve venire adsorbita e/o deposta su ciascun elemento elettricamente non conduttivo, da rendere elettricamente conduttivo, in una quantità tale da produrre un aumento ponderale di ciascun elemento elettricamente non conduttivo compreso tra lo 0,15% e lo 0,30%.

In questo modo, la resistenza elettrica di pastiglie freno realizzare in mescole NAO prive di metalli passa da valori dell’ordine di 1.000.000 di MΩ (Mega Ohm) prima del pre-trattamento, a valori, dopo il pre-trattamento, dell’ordine di 0,011 MΩ, per poi risalire ai valori pretrattamento al termine della fase di cottura, che avviene generalmente in un forno a tunnel. Si possono pertanto verniciare le pastiglie freno pre-trattate con le tradizionali metodologie di verniciatura a polvere, caricando le polveri di verniciatura elettrostaticamente, utilizzando gli stessi cicli già in uso per pastiglie freno ottenute con mescole NAO contenti metalli e, quindi, “naturalmente†elettricamente conduttive.

Secondo ulteriori aspetti del trovato, l’impianto per attuare il metodo dell’invenzione può venire realizzato secondo due diverse forme di realizzazione.

In una prima forma di realizzazione, la stazione di pre-trattamento comprende un generatore di vapore surriscaldato a partire da acqua poveramente mineralizzata, ad esempio acqua di pozzo; una pluralità di ugelli di erogazione del vapore surriscaldato verso gli elementi elettricamente non conduttivi mezzi di miscelazione vapore/aria atti a produrre verso gli elementi elettricamente non conduttivi, quando questi si trovano sul dispositivo di trasporto a monte della stazione di applicazione elettrostatica delle polveri di verniciatura, un flusso aria/vapore con un rapporto aria vapore compreso tra 15 e 30 m<3>/kg;; e mezzi di raffreddamento entro cui gli elementi elettricamente non conduttivi sono guidati dal dispositivo di trasporto a valle dei mezzi di miscelazione aria/vapore ed immediatamente a monte della stazione di applicazione elettrostatica delle polveri di verniciatura.

In una seconda forma di realizzazione, preferita, la stazione di pre-trattamento comprende una rastrelliera a rulli motorizzati su cui transitano ordinatamente gli elementi elettricamente non conduttivi; una pluralità di ugelli di erogazione di getti ad alta pressione di acqua poveramente mineralizzata verso gli elementi elettricamente non conduttivi, tali ugelli essendo atti a creare tutto intorno agli elementi elettricamente non conduttivi una nebbia; almeno una pompa di alimentazione per gli ugelli; ed una cappa aspirante disposta affacciata agli ugelli di erogazione.

Secondo questa forma di realizzazione, l’intera stazione di pre-trattamento presenta un ingombro longitudinale, cioà ̈ nella direzione di avanzamento delle pastiglie freno da verniciare lungo l’impianto nel suo complesso, di soli 45 mm (pari alla lunghezza della rastrelliera a rulli motorizzati), realizza la fase di pretrattamento in soli 10 secondi e con un consumo di energia del tutto trascurabile (circa 1 KW).

Questi risultati vengono in particolare ottenuti mediante un duplice accorgimento: da una parte, gli ugelli sono disposti allineati tra loro al di sotto della rastrelliera a rulli motorizzati, in modo da indirizzare i loro getti dal basso verso l’alto, ad una distanza verticale prefissata dalla rastrelliera a rulli motorizzati, in modo che tra questa e gli ugelli sia delimitato uno spazio vuoto, eventualmente regolabile; e, dall’altra parte, la cappa aspirante à ̈ definita da un elemento tubolare dotato verso gli ugelli di una feritoia rettilinea passante di aspirazione disposta parallela alla direzione di allineamento degli ugelli tra loro. Si à ̈ infatti riscontrato che questi due accorgimenti, quando sono contemporaneamente presenti, hanno un effetto sinergico che permette di poter regolare con estrema precisione la quantità di acqua poveramente mineralizzata che viene ad inumidire la mescola delle pastiglie freno in trattamento. Questo à ̈ essenziale per poter conseguire la desiderata conducibilità elettrica senza “bagnare†troppo le pastiglie freno.

Un ulteriore vantaggio dell’impianto secondo il trovato à ̈ che questo à ̈ in grado di verniciare pastiglie freno realizzate sia con mescole NAO prive di metalli, sia pastiglie freno “tradizionali†dotate di mescole NAO contenenti metalli, semplicemente disattivando la stazione di pre-trattamento. Si può pertanto passare da una produzione all’altra sul medesimo impianto senza effettuare modifiche.

L’impianto ed il metodo dell’invenzione sono infine totalmente ecologici.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di due suoi esempi di attuazione non limitativi effettuata a puro scopo esemplificativo e con riferimento alle figure dei disegni annessi, nei quali:

- La figura 1 illustra una vista schematica longitudinale in elevazione e parzialmente in sezione di un impianto di verniciatura a polvere realizzato secondo il trovato;

- La figura 2 illustra schematicamente, in scala ingrandita una sezione trasversale di un componente dell’impianto di figura 1;

- La figura 3 illustra in scala ingrandita una vista prospettica di un secondo componente dell’impianto di figura 1;

- La figura 4 1 illustra una vista schematica longitudinale in elevazione e parzialmente in sezione di una seconda forma di realizzazione dell’impianto di verniciatura a polvere realizzato secondo il trovato; e

- Le figure 5 e 6 illustrano due diagrammi che forniscono le variazioni di peso e di conducibilità elettrica di pastiglie freno NAO con mescola priva di metalli trattate secondo il metodo dell’invenzione.

Con riferimento alla figura 1 Ã ̈ indicato nel suo complesso con 1 un impianto per la verniciatura a polvere di elementi 2 elettricamente non conduttivi, in particolare di pastiglie freno di tipo noto e pertanto non illustrate nella loro forma specifica ma solo, schematicamente, come blocchi, in particolare realizzate con mescole NAO prive di metalli.

Un tale tipo di pastiglie freno viene prodotto dapprima stampando la mescola ad una temperatura compresa tra 130 e 200 °C a formare placche, che vengono poi curate mediante trattamento termico, montate su un supporto metallico ferroso e infine verniciate insieme al supporto.

Nel caso di mescole prive di metalli, tuttavia, le pastiglie freno così ottenute, con la tecnologia attuale, non si possono verniciare a polvere, ma solo a spruzzo, con tutte le problematiche, anche ecologiche, che questo comporta.

Secondo il trovato, si utilizza viceversa l’impianto di verniciatura a polvere 1, il quale comprende, in generale, una stazione 3 di pre-trattamento, nella quale gli elementi elettricamente non conduttivi 2 vengono resi, nel modo che si dirà, temporaneamente elettricamente conduttivi, e vengono quindi “trasformati†in elementi 2b elettricamente conduttivi, una stazione 4, di tipo noto e pertanto illustrata in modo puramente schematico, in cui vengono applicate elettrostaticamente polveri 5 di verniciatura sugli elementi 2b, una stazione 6 di fusione e polimerizzazione delle polveri 5 di verniciatura, definita preferibilmente da un forno di cottura a tunnel di tipo noto e che à ̈ pure stato illustrato solo in modo puramente schematico per semplicità, ed almeno un dispositivo 7 di trasporto atto a fare transitare ordinatamente gli elementi elettricamente non conduttivi 2 da verniciare in serie lungo le stazioni 3, 4 e 6, per attraversale le stesse e dare origine, alla fine, ad elementi elettricamente non conduttivi 2 provvisti, su almeno una loro superficie 8 da verniciare (che può estendersi, a seconda dei casi, su tutta la superficie esterna degli elementi 2 o solo su parte di essa), di una strato 9 di rivestimento formato dalle polveri di verniciatura 5 fuse e polimerizzate lungo il transito nel forno 6, alle usuali temperature previste per i processi di verniciatura a polvere (in genere intorno ai 200-220°C).

Nell’esempio non limitativo illustrato, l’impianto 1 comprende un dispositivo 7 di trasporto che attraversa le stazioni 4 e 6 e che depone gli elementi 2 verniciati su una tavola 10, ed un secondo dispositivo 7 che alimenta gli elementi 2 alla stazione 3, posta a monte delle stazioni 4 e 6.

Qui e di seguito, i termini “a monte†ed “a valle†devono essere intesi come riferiti ad una direzione D di avanzamento degli elementi 2 elettricamente non conduttivi lungo l’impianto 1, e, specificamente, le stazioni 3, 4 e 6, indicata dalle frecce in figura 1.

Secondo il trovato, la stazione di pre-trattamento 3 comprende mezzi 11 per deporre e/o adsorbire acqua poveramente mineralizzata su almeno la superficie 8 da verniciare degli elementi elettricamente non conduttivi 2 e, preferibilmente, su ciascun intero elemento 2 elettricamente non conduttivo, in misura tale da produrre un aumento ponderale (aumento di peso) misurabile negli elementi 2 elettricamente non conduttivi, che determina una ritenzione sugli stessi (almeno in corrispondenza della superficie 8) di una quantità di acqua poveramente mineralizzata tale da rendere temporaneamente tali elementi 2 elettricamente conduttivi, “trasformandoli†in elementi 2b.

Si à ̈ già detto che per “acqua poveramente mineralizzata†si deve intendere un’acqua avente una composizione chimico-fisica priva di ioni potenzialmente aggressivi per i metalli ferrosi (che compongono il supporto delle placche in mescola NAO delle pastiglie freno 2), dunque priva di ioni quali ad esempio HCO3-, ed un residuo secco quantitativamente paragonabile a quello di un’acqua oligominerale. L’acqua poveramente mineralizzata utilizzabile nell’impianto 1 secondo il trovato deve tuttavia presentare una composizione chimica tale da avere una conducibilità specifica misurata a 20°C di almeno 150 S/cm.

Inoltre, sempre secondo il trovato, la stazione di fusione e polimerizzazione 6 delle polveri 5 di verniciatura deve essere atta non solo a fondere e polimerizzare le polveri 5, ma anche ad eliminare per evaporazione almeno parte della (di fatto sostanzialmente tutta) l’acqua precedentemente adsorbita e/o deposta sugli elementi 2 elettricamente non conduttivi. Tenendo conto che la stazione 6 à ̈ costituita da un forno a tunnel di tipo noto in cui si raggiungono temperature dell’ordine di 200°C, questa ultima caratteristica à ̈ intrinsecamente presente. Tuttavia, tale caratteristica, necessaria ai fini dell’invenzione, esclude l’utilizzo di stazioni di fusione e polimerizzazione dove si utilizzino tecnologie che non portino con sicurezza ad ottenere l’eliminazione dell’acqua ritenuta sugli/negli elementi 2.

Secondo la forma di realizzazione illustrata in figura 1, la stazione 3 di pre-trattamento dell’impianto 1 comprende, in combinazione: una rastrelliera 12 comprendente una pluralità, ad esempio quattro, di rulli 13 motorizzati, disposti discosti tra loro nella direzione D e su cui transitano ordinatamente, in uso, gli elementi 2 elettricamente non conduttivi; una pluralità di ugelli 14 di erogazione di getti 15 ad alta pressione di acqua poveramente mineralizzata (come definita in precedenza, ad esempio acqua di pozzo) verso gli elementi 2 elettricamente non conduttivi che si trovano sulla rastrelliera 12; almeno una pompa 16 di alimentazione dell’acqua (ad una pressione maggiore di 60 bar e preferibilmente pari a 70 bar) poveramente mineralizzata (contenuta in un serbatoio non illustrato per semplicità o direttamente prelevata da un pozzo o altra fonte naturale) agli ugelli 14; ed una cappa 17 aspirante disposta affacciata agli ugelli di erogazione 14 e servita da un aspiratore in depressione 18 che aspira l’aria ambiente insieme a buona parte dell’acqua erogata dagli ugelli 14, in modo da evitare ricadute di goccioline di acqua sugli elementi 2 dopo che i getti 15 hanno attraversato la rastrelliera 12 (attraverso gli spazi presenti tra i rulli 13) e “bagnato†gli elementi 2 presenti sui rulli 13.

In particolare, gli ugelli 14 emettono getti 15 che si allargano a cono disperdendo l’acqua erogata nell’aria ambiente, grazie alla caduta di pressione allo sbocco, per creare tutto intorno agli elementi 2 elettricamente non conduttivi in transito sui rulli 13, intorno ai rulli 13 stessi e, più in generale, in tutto il volume di spazio compreso tra gli ugelli 14 e la cappa 17, una nebbia (cioà ̈ una finissima e fitta dispersione di micro-gocce di acqua in aria), che lambisce e si deposita in un film conduttivo sulla superficie isolante degli elementi 2 per essere poi aspirata, per la parte in eccesso, entro la cappa 17 per tramite dell’aspiratore 18, che la invia in un condotto di scarico 19. Trattandosi di una semplice miscela di acqua e aria, la nebbia aspirata dalla cappa 17 può essere scaricata direttamente nell’ambiente, oppure trattata per il recupero, almeno parziale, dell’acqua.

Secondo la forma preferita di attuazione illustrata, gli ugelli 14 di erogazione (vedere anche figura 3) sono disposti allineati fianco a fianco, spaziati tra loro, secondo una direzione di allineamento L (figura3) che à ̈ trasversale alla direzione di avanzamento D degli elementi 2 elettricamente non conduttivi lungo l’impianto 1, in generale, e sulla rastrelliera 12 a rulli motorizzati 13, in particolare. La direzione L à ̈ specificamente perpendicolare alla direzione D.

Nell’esempio illustrato, gli ugelli 14 sono disposti al di sotto della rastrelliera 12 a rulli motorizzati 13, in modo da indirizzare i getti 15 dal basso verso l’alto; gli ugelli 14 si trovano inoltre, secondo un importante aspetto del trovato, ad una distanza verticale prefissata T dalla rastrelliera 12 a rulli motorizzati 13, in modo che tra i rulli 13 della rastrelliera 12 e gli ugelli 14 sia delimitato uno spazio vuoto, indicato con S in figura 3.

Preferibilmente, la stazione 3 dell’impianto 1 comprende anche mezzi 20 per variare in modo regolabile la distanza T verticale prefissata, illustrati solo schematicamente in figura 3 come fori 20b e come un pistone idraulico o pneumatico 20c (ma un qualsiasi altro tipo di attuatore à ̈ idoneo). Secondo quanto non limitativamente illustrato in figura 3, i rulli 13 terminano ciascuno con un ingranaggio 21, che à ̈ azionato in rotazione da una trasmissione ad ingranaggi 23 mediante un motore 24 comune a tutti e quattro i rulli 13, che girano così in modo sincrono. Rulli 13, trasmissione 23 e motore 24, insieme a tutte le restanti parti della rastrelliera 12, sono sostenuti da un telaio 25 facente parte della struttura di supporto dell’impianto 1, non illustrata per semplicità.

Il telaio 25 comprende anche dei sostegni ritti 26 dotati eventualmente di fori 20b distanziati verticalmente; sui sostegni ritti 26 (solo uno dei quali à ̈ illustrato per semplicità in figura 3, ma à ̈ chiaro che ne servono almeno due, uno per ciascun fianco laterale della rastrelliera 12) scorre, ad esempio, un profilato a C 27 che sostiene un tubo 28 orientato nella direzione L e che porta superiormente gli ugelli 14. Questi sono disposti a filo di una coppia di paratie 29 anche’esse solidali al profilato 27 ed un cui bordo superiore definisce la distanza T degli ugelli 14 dai rulli 13. Il profilato27 può venire azionato in modo automatico dai mezzi attuatori 20c, oppure spostato a mano ad impianto 1 fermo e fissato nella nuova posizione mediante i fori 20b, entro i quali vengono introdotti appositi perni o bitte di fissaggio, di tipo noto e non illustrati per semplicità.

Insieme con le caratteristiche sopra descritte, la cappa aspirante 17 non viene realizzata come quella illustrata solo schematicamente in figura 1, ma viene realizzata invece come una cappa aspirante 17b secondo quanto illustrato in figura 2.

La cappa 17b à ̈ definita da un elemento tubolare 30 dotato verso gli ugelli 14, quindi inferiormente, di una feritoia 31 rettilinea passante di aspirazione disposta parallela alla direzione L di allineamento degli ugelli 14. Tale feritoia rettilinea 31 à ̈ delimitata longitudinalmente da una coppia di bordi 32 ripiegati a V verso l’interno dell’elemento tubolare 30 in modo da delimitare all’interno dello, e inferiormente allo, stesso un sifone 33 di raccolta di acqua, dal quale sifone 33 l’acqua raccolta (che così non ricade verso gli elementi 2) viene poi aspirata per “gorgogliamento†dall’aspiratore 18. A tale scopo, l’aspiratore 18 à ̈ disposto in posizione diametralmente opposta alla feritoia 31.

In questo modo, la nebbia prodotta dagli ugelli 14, grazie alla presenza dello spazio vuoto S tra essi ed i rulli 13, nel quale spazio vuoto S i getti 15 si possono disperdere formando appunto la citata nebbia, viene aspirata dalla cappa 17b attraverso la feritoia 31, facendole compiere un percorso obbligato intorno agli elementi 2 ed attraverso la rastrelliera 12. Successivamente, le goccioline di acqua in sospensione nell’aria ambiente a formare la citata nebbia, vengono aspirate entro la cappa 17b insieme con l’aria nella quale sono sospese; buona parte finisce direttamente allo scarico 19; le goccioline d’acqua che non finiscono allo scarico 19 perdono velocità entro la tubazione 30, che funziona come una sorta di ciclone, e vengono raccolte entro il sifone 33, senza ricadere sugli elementi 2, anche grazie alla presenza dei bordi ripiegati 32.

Di conseguenza, gli elementi 2 in transito sulla rastrelliera 12 ricevono una quantità controllata di acqua, che ritengono, aumentando, anche se di poco, di peso. L’impianto 1, ed in particolare gli elementi componenti la stazione 3, à ̈/sono dimensionato/i in modo che l’aumento ponderale degli elementi 2 quando attraversano la stazione 3 sia compreso tra lo 0,15% e lo 0,30%.

Con riferimento ora alla figura 4, dove i dettagli simili od uguali a quelli già descritti sono indicati per semplicità con i medesimi numeri, in essa à ̈ illustrato un impianto 1b che rappresenta una possibile variante dell’impianto 1 secondo l’invenzione, precedentemente descritto.

L’impianto 1b differisce dall’impianto 1 per il fatto che la stazione di pre-trattamento 3 à ̈ sostituita da una stazione di pre-trattamento 3b che ha sempre lo scopo di inumidire uniformemente e in modo controllato, per adsorbimento e/o deposizione di acqua poveramente mineralizzata, almeno la superficie 8 da verniciare e, preferibilmente, ciascun intero elemento 2 elettricamente non conduttivo, ma lo fa in modo differente.

La stazione di pre-trattamento 3b comprende: un generatore 35 di vapore surriscaldato che riceve un flusso F di acqua poveramente mineralizzata, come prima definita, e lo riscalda per formare un flusso V di vapore a circa 200°C; una pluralità di ugelli 38 di erogazione di tale vapore verso gli elementi 2 elettricamente non conduttivi; e mezzi di miscelazione 37 vapore/aria atti a produrre verso gli elementi 2 elettricamente non conduttivi, quando questi si trovano sul dispositivo di trasporto 7, un flusso aria/vapore con un rapporto aria vapore compreso tra 15 e 30 m<3>/kg.

Secondo l’esempio non limitativo illustrato, l’impianto 1b comprende tre diversi dispositivi di trasporto 7, un primo per alimentare gli elementi 2 alla stazione 3b, un secondo che fa parte integrante della stazione 3b e sul quale gli elementi 2 si trovano quando sono investiti dal flusso di aria/vapore, ed un terzo che attraversa le stazioni 4 e 6 per depositare poi gli elementi 2 verniciati sulla tavola 10. Gli ugelli 38 (come anche l’intera stazione 3b) sono ovviamente disposti a monte della stazione di applicazione elettrostatica 4 di polveri di verniciatura 5 e sono configurati secondo un schema analogo a quello degli ugelli 14, ma sono disposti in uso sopra gli elementi 2 e sopra il dispositivo di trasporto 7 sul quale gli elementi 2 si trovano ordinatamente disposti mentre transitano nella stazione 3b.

La stazione 3b comprende inoltre mezzi di raffreddamento 40 per gli elementi 2b disposti immediatamente a monte della stazione di verniciatura a polveri 4. Gli elementi 2b non sono altro che gli elementi 2 non conduttivi che hanno ritenuto l’acqua debolmente mineralizzata erogata tramite il citato flusso di aria/vapore in modo controllato e che forma pertanto (come anche nel caso dell’impianto 1 descritto in precedenza) un legame covalente direttamente sopra gli elementi 2, che diventano così gli elementi elettricamente conduttivi 2b.

Nell’esempio di realizzazione non limitativo illustrato, i mezzi di miscelazione aria/vapore 37 ed i mezzi di raffreddamento 40 sono definiti da due porzioni adiacenti 390 e 391 di una cappa a tunnel 39 disposta sopra il dispositivo di trasporto 7 facente parte della stazione 3b ad una distanza T2 prefissata dallo stesso e da un ventilatore/aspiratore a depressione 392 montato sopra la cappa a tunnel 39 e che aspira aria ambiente entro la cappa a tunnel 39 attraverso una luce o gap 393 definita/o dalla distanza o spazio vuoto T2 compresa/o tra la superficie superiore del dispositivo di trasporto 7 su cui giacciono gli elementi 2/2b ed il bordo inferiore della cappa a tunnel 39; tale aria, insieme a buona parte del vapore erogato dagli ugelli 38, che sono disposti entro la cappa a tunnel 39 all’interno della porzione 390 distale dalla stazione di verniciatura 4, viene eliminata attraverso uno scarico 394. La porzione 391 della cappa a tunnel 39 à ̈ invece vicinale alla stazione 4 e si trova immediatamente a valle degli ugelli 38 ed immediatamente a monte della stazione 4 di applicazione elettrostatica delle polveri 5 di verniciatura.

Nella porzione 390 il vapore V erogato dagli ugelli 38 si mescola con parte dell’aria ambiente aspirata attraverso la luce 393 entro la cappa 39 ed il flusso di aria/vapore così formatosi e diretto verso il ventilatore 392 lambisce gli elementi 2 deponendo sugli stessi una quantità di acqua poveramente mineralizzata, che rimane aderente alla superficie 8 con legame covalente “trasformando†gli elementi 2 non conduttivi in elementi 2b conduttivi. Nella porzione 391, la restante parte di aria ambiente aspirata nella cappa a tunnel 39 dal ventilatore 392 lambisce gli elementi elettricamente conduttivi 2b eliminando da essi eventuali eccessi di acqua e raffreddandoli (gli elementi 2/2b si sono infatti riscaldati nella porzione 390 per effetto del calore ceduto dal vapore V ad una temperatura non idonea ad eseguire la deposizione elettrostatica delle polveri 5).

In base a quanto descritto, Ã ̈ chiaro che entrambi gli impianti 1 ed 1b sono atti a realizzare un metodo per la verniciatura a polvere di elementi 2 elettricamente non conduttivi, in particolare di pastiglie freno, comprendente: una fase di pre-trattamento, in cui gli elementi 2 elettricamente non conduttivi vengono resi elettricamente conduttivi su almeno una superficie 8 da verniciare degli stessi, dando luogo agli elementi 2b temporaneamente conduttivi; una fase di deposito di una polvere 5 di verniciatura caricata elettrostaticamente sulla superficie 8 da verniciare; ed una fase di cottura, nella quale la polvere 5 di verniciatura precedentemente deposta sugli elementi 2b viene fusa e polimerizzata a formare uno strato 9 di rivestimento sulla superficie 8 da verniciare.

Secondo l’invenzione, la fase di pre-trattamento, anziché consistere nella deposizione a spruzzo e con uso di solventi di un primer conduttivo, come nell’arte nota, consiste nell’inumidire uniformemente per adsorbimento e/o deposizione di acqua poveramente mineralizzata, come prima definita, almeno la superficie 8 da verniciare e, preferibilmente, ciascun intero elemento 2 elettricamente non conduttivo, in misura tale da produrre un aumento ponderale misurabile negli elementi 2 elettricamente non conduttivi, che rende temporaneamente tali elementi 2 elettricamente conduttivi, dando luogo agli elementi 2b.

L’acqua ritenuta dagli elementi 2 elettricamente non conduttivi, a formare gli elementi 2b, che differiscono dagli elementi 2 appunto per la presenza su almeno la superficie 8 di un film di acqua poveramente mineralizzata legato con valentemente alla superficie 8, viene successivamente eliminata almeno in parte (preferibilmente in modo sostanzialmente completo) durante la fase di cottura.

L’acqua poveramente mineralizzata che viene fatta covalentemente ritenere dagli elementi 2 nella fase di pre-trattamento deve presentare una composizione chimica tale da avere una conducibilità specifica misurata a 20°C di almeno 150 S/cm. Inoltre la fase di pre-trattamento viene eseguita in modo che su ciascun elemento 2 elettricamente non conduttivo viene ritenuta una quantità di acqua (adsorbita e/o deposta) tale da produrre un aumento ponderale di ciascun elemento 2 elettricamente non conduttivo compreso tra lo 0,15% e lo 0,30%.

Mediante l’impianto 1b, la fase di pre-trattamento viene eseguita producendo, a partire dalla citata acqua poveramente mineralizzata, vapore surriscaldato ad almeno 200°C, miscelando un flusso V di tale vapore surriscaldato con almeno parte di un flusso A di aria aspirato entro la cappa a tunnel 39 dall’ambiente esterno per generare insieme agli ugelli 38 alloggiati nella porzione 390 della cappa a tunnel 39 un flusso di aria/vapore con un rapporto aria vapore compreso tra 15 e 30 m<3>/kg, ed indirizzando tale flusso di vapore/aria, mediante l’aspiratore 392 che à ̈ disposto in corrispondenza della porzione 391 della cappa a tunnel 39 e, quindi, spostato in posizione vicinale alla stazione 4 di verniciatura e disposto a valle degli ugelli 38, sugli elementi 2 elettricamente non conduttivi, disposti ordinatamente in serie su un nastro trasportatore (dispositivo 7). Tale fase di pre-trattamento à ̈ immediatamente seguita da una fase di raffreddamento degli elementi 2 elettricamente non conduttivi e resi elettricamente conduttivi (elementi 2b) per ritenzione covalente di acqua poveramente mineralizzata. Tale fase di raffreddamento viene eseguita prima della esecuzione della fase di deposito della polvere di verniciatura 5, nella porzione 391 della cappa a tunnel 39, disposta a valle della porzione 390 nella quale sono situati gli ugelli 38.

Mediante l’impianto 1, invece, la fase di pretrattamento viene eseguita spruzzando getti 15 ad alta pressione di acqua poveramente mineralizzata sugli elementi 2 elettricamente non conduttivi in modo da creare tutto intorno a questi ultimi una nebbia, e contemporaneamente aspirando la nebbia mediante la cappa aspirante 17/17b.

In questo caso, i getti 15 di detta acqua poveramente mineralizzata sono indirizzati sugli elementi 2 elettricamente non conduttivi dal basso verso l’alto, mentre gli elementi 2 si muovono su una rastrelliera 12 a rulli motorizzati, sopra la quale viene disposta la cappa aspirante 17.

Gli effetti del metodo di pre-trattamento secondo l’invenzione sono stati sperimentalmente verificati su una serie di campioni. Sono state prodotte una pluralità di pastiglie freno di tipo noto ma usando mescole NAO prive di metalli.

Una parte di queste pastiglie freno vengono trattate mediante la stazione 3b precedentemente descritta con miscela di vapore/aria e successivo raffreddamento, misurando il loro peso prima del trattamento, dopo il contatto con la miscela di aria/vapore (pastiglie umide) nella porzione 390 della cappa a tunnel 39, dopo il raffreddamento nella porzione 391 della cappa a tunnel 39, e dopo cottura nel forno a tunnel 6, alla medesima temperatura usata per trattare pastiglie tradizionali verniciate. I risultati ottenuti su diversi campioni sono riportati in figura 5. Come à ̈ immediatamente apprezzabile, i diagrammi che illustrano la variazione di peso dei diversi campioni sono del tutto confrontabili come andamento e mostrano un incremento ponderale delle pastiglie umide, che diminuisce dopo la fase di raffreddamento e che sostanzialmente sparisce al termine della fase di cottura, evidenziando come l’acqua ritenuta dalle pastiglie freno dopo l’erogazione della miscela di vapore/aria viene eliminata nelle pastiglie verniciate. Il grafico a linea continua mostra viceversa l’andamento della variazione di peso di una pastiglia verniciata: come si osserva, il peso della pastiglia dopo il raffreddamento rimane costante, in quanto il peso di acqua persa corrisponde al peso della vernice (della polvere 5 di verniciatura) deposta e cotta nelle stazioni 4 e 6.

Un'altra parte delle pastiglie freno vengono viceversa trattate mediante la stazione 3 descritta in precedenza, osservando il medesimo andamento di variazione ponderale.

Infine si riportano la media dei valori misurati di incremento/decremento ponderale e della resistenza elettrica delle pastiglie freno “bianche†(non verniciate) prima del trattamento con acqua, dopo il trattamento, all’uscita della cappa a tunnel 39 ed all’uscita dal forno 6. Il risultato ottenuto à ̈ mostrato nei grafici di figura 6. Come si osserva, allo stato “umido†le pastiglie freno non conduttive diventano elettricamente conduttive, presentando valori medi di resistenza elettrica compresi tra 0,01 e 0,02 Mega Ohm, contro valori medi di resistenza elettrica delle pastiglie non trattate (non umide) e dopo cottura nel forno 6 di circa 1.000.000 di Mega Ohm.

Essendo le stazioni 4 e 6 identiche a quelle degli impianti di verniciatura “tradizionali†destinati a trattare pastiglie freno ottenute con mescole elettricamente conduttive (contenenti metalli), à ̈ chiaro che gli impianti 1 ed 1b possono essere derivati da impianti già esistenti, semplicemente aggiungendo in serie sull’impianto la stazione 3/3b. Inoltre, gli impianti 1 e 1b, semplicemente attivando/disattivando le stazioni 3 e 3b sono idonei a trattare sia pastiglie freno ottenute con mescole conduttive, sia pastiglie freno ottenute con mescole non conduttive.

Gli scopi del trovato sono dunque pienamente raggiunti.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la verniciatura a polvere di elementi (2) elettricamente non conduttivi, in particolare di pastiglie freno, comprendente una fase di pre-trattamento, in cui gli elementi (2) elettricamente non conduttivi vengono resi conduttivi su almeno una superficie (8) da verniciare degli stessi, una fase di deposito di una polvere di verniciatura (5) caricata elettrostaticamente sulla superficie da verniciare, ed una fase di cottura, nella quale la polvere di verniciatura (5) viene fusa e polimerizzata a formare uno strato di rivestimento (9) sulla superficie da verniciare; caratterizzato dal fatto che la fase di pre-trattamento consiste nell’inumidire uniformemente per ritenzione covalente di acqua poveramente mineralizzata almeno la superficie (8) da verniciare e, preferibilmente, ciascun intero elemento (2) elettricamente non conduttivo, in misura tale da produrre un aumento ponderale misurabile negli elementi (2) elettricamente non conduttivi, che rende tali elementi elettricamente conduttivi (2b); l’acqua ritenuta sugli elementi elettricamente non conduttivi venendo successivamente almeno in parte eliminata durante la fase di cottura.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’acqua poveramente mineralizzata che viene fatta ritenere nella fase di pre-trattamento deve presentare una composizione chimica tale da avere una conducibilità specifica misurata a 20°C di almeno 150 S/cm.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che nella fase di pre-trattamento viene fatta ritenere su ciascun elemento (2) elettricamente non conduttivo una quantità di acqua tale da produrre un aumento ponderale di ciascun elemento elettricamente non conduttivo compreso tra lo 0,15% e lo 0,30%.
4. 4. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la fase di pre-trattamento viene eseguita producendo, a partire da detta acqua poveramente mineralizzata, vapore surriscaldato ad almeno 200°C, miscelando un flusso (V) di detto vapore surriscaldato con un flusso (A) di aria per generare un flusso di aria/vapore con un rapporto aria vapore compreso tra 15 e 30 m<3>/kg, ed indirizzando tale flusso di vapore/aria sugli elementi elettricamente non conduttivi, disposti ordinatamente in serie su un dispositivo trasportatore (7); detta fase di pre-trattamento venendo seguita da una fase di raffreddamento degli elementi elettricamente non conduttivi e resi conduttivi (2b) per ritenzione covalente di acqua poveramente mineralizzata.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta fase di pre-trattamento viene eseguita erogando il flusso di vapore (V) mediante una pluralità di ugelli(38) alloggiati entro una prima porzione (390) di una cappa a tunnel (39) disposta sopra detto dispositivo trasportatore (7) e contemporaneamente aspirando aria ambiente entro la cappa a tunnel (39) mediante un ventilatore (392) disposto in corrispondenza di una seconda porzione (391) della cappa a tunnel (39) disposta a valle della prima porzione (390); nella seconda porzione (391) di cappa a tunnel (39) venendo eseguita la fase di raffreddamento degli elementi elettricamente non conduttivi per effetto della aspirazione di aria ambiente entro la cappa a tunnel (39).
6. 6. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che la fase di pre-trattamento viene eseguita spruzzando getti (15) ad alta pressione di detta acqua poveramente mineralizzata sugli elementi (2) elettricamente non conduttivi in modo da creare tutto intorno a questi ultimi una nebbia, e contemporaneamente aspirando detta nebbia mediante una cappa aspirante (17;17b).
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che i getti (15) di detta acqua poveramente mineralizzata sono indirizzati sugli elementi (2) elettricamente non conduttivi dal basso verso l’alto, mentre gli elementi (2) si muovono su una rastrelliera (12) a rulli (13) motorizzati, sopra la quale viene disposta la detta cappa aspirante (17;17b).
8. 8. Impianto (1;1b) per la verniciatura a polvere di elementi (2) elettricamente non conduttivi, in particolare di pastiglie freno, comprendente una stazione di pretrattamento (3;3b), nella quale gli elementi elettricamente non conduttivi vengono resi temporaneamente elettricamente conduttivi (2b), una stazione (4) di applicazione elettrostatica di polveri (5) di verniciatura, una stazione (6) di fusione e polimerizzazione delle polveri di verniciatura (5), definita preferibilmente da un forno di cottura a tunnel, ed almeno un dispositivo di trasporto (7) atto a fare transitare ordinatamente gli elementi (2) elettricamente non conduttivi da verniciare lungo dette stazioni (3;3b,4,6); caratterizzato dal fatto che la stazione (3;3b) di pre-trattamento comprende mezzi (11) per fare ritenere covalentemente acqua poveramente mineralizzata su almeno una superficie (8) da verniciare di detti elementi elettricamente non conduttivi e, preferibilmente, su ciascun intero elemento elettricamente non conduttivo, in misura tale da produrre un aumento ponderale misurabile negli elementi elettricamente non conduttivi, che rende tali elementi elettricamente conduttivi (2b); detta stazione (6) di fusione e polimerizzazione delle polveri di verniciatura essendo atta altresì ad eliminare per evaporazione ameno parte dell’acqua precedentemente ritenuta sugli elementi (2) elettricamente non conduttivi.
9. 9. Impianto (1b) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la stazione di pre-trattamento (3b) comprende, in combinazione: un generatore (35) di vapore surriscaldato a partire da detta acqua poveramente mineralizzata; una pluralità di ugelli (38) di erogazione di un flusso (V) di detto vapore surriscaldato verso gli elementi elettricamente non conduttivi; mezzi (37) di miscelazione vapore/aria atti a produrre verso gli elementi elettricamente non conduttivi (2), quando questi si trovano sul detto almeno un dispositivo di trasporto (7), un flusso aria/vapore con un rapporto aria vapore compreso tra 15 e 30 m<3>/kg; e mezzi (391;392) di raffreddamento entro cui i detti elementi elettricamente non conduttivi sono guidati dal detto almeno un dispositivo di trasporto (7) a valle dei detti mezzi (37) di miscelazione aria/vapore ed immediatamente a monte della stazione (4) di applicazione elettrostatica di polveri di verniciatura.
10. 10. Impianto (1) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la stazione di pre-trattamento comprende, in combinazione: una rastrelliera (12) a rulli motorizzati (13) su cui transitano ordinatamente detti elementi (2) elettricamente non conduttivi; una pluralità di ugelli (14) di erogazione di getti (15) ad alta pressione di detta acqua poveramente mineralizzata verso gli elementi (2) elettricamente non conduttivi, detti ugelli (14) essendo atti a creare tutto intorno a detti elementi elettricamente non conduttivi una nebbia; almeno una pompa (16) di alimentazione per detti ugelli; ed una cappa aspirante (17;17b) disposta affacciata a detti ugelli di erogazione (14).
11. 11. Impianto secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che, in combinazione: i)- detti ugelli (14) di erogazione sono disposti allineati fianco a fianco con una direzione (L) di allineamento trasversale ad una direzione (D) di avanzamento degli elementi elettricamente non conduttivi su detta rastrelliera (12) a rulli motorizzati; ii)- gli ugelli (14) di erogazione e la almeno una pompa (16) di alimentazione sono atti a generare detti getti (15) di acqua ad una pressione di almeno 60 bar; iii)- gli ugelli (14) sono disposti al di sotto della rastrelliera (12) a rulli motorizzati, in modo da indirizzare detti getti (15) dal basso verso l’alto, ad una distanza verticale prefissata dalla rastrelliera (12) a rulli motorizzati, in modo che tra questa e detti ugelli sia delimitato uno spazio vuoto (S); iv)- la cappa aspirante (17b) à ̈ definita da un elemento tubolare (30) dotato verso gli ugelli di una feritoia rettilinea (31) passante di aspirazione disposta parallela alla direzione di allineamento (L) degli ugelli.
12. 12) Impianto secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (20) per variare in modo regolabile detta distanza (T) verticale prefissata; e dal fatto che la detta feritoia (31) rettilinea à ̈ delimitata longitudinalmente da una coppia di bordi (32) ripiegati a V verso l’interno dell’elemento tubolare in modo da delimitare all’interno dello, e inferiormente allo, stesso un sifone (33) di raccolta di acqua.