ITUB20150245A1

ITUB20150245A1 - Procedimento e apparecchiatura di stampaggio ad iniezione di materie plastiche

Info

Publication number: ITUB20150245A1
Application number: ITUB2015A000245A
Authority: IT
Inventors: Andrea Zigante; Seta Enzo De
Original assignee: Inglass Spa
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2016-09-12
Also published as: DE102016104503B4; US20160263801A1; CN106142474A; DE102016104503A1; CN106142474B; US10144165B2

Description

DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo:

?Procedimento e apparecchiatura di stampaggio ad iniezione di materie plastiche?

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce in generale alla produzione di articoli di materia plastica stampati ad iniezione, e riguarda pi? in particolare un procedimento ed un'apparecchiatura di stampaggio ad iniezione con modalit? sequenziale.

Tipicamente una tale apparecchiatura di stampaggio comprende uno stampo avente una cavit?, una pluralit? di iniettori disposti rispettivamente in una posizione centrale, in posizioni intermedie ed in posizioni di estremit? rispetto alla cavit? dello stampo ed il cui azionamento viene operato con modalit? sequenziali. Gli iniettori, del tipo ad otturazione, sono formati da un ugello collegato ad un distributore della materia plastica fusa ed entro il quale ? spostabile assialmente un otturatore a spina che controlla l'immissione della materia plastica dal distributore alla cavit? dello stampo.

Gli spostamenti di apertura e chiusura dell'otturatore a spina, ovvero l'apertura e chiusura di ciascun iniettore, sono operati tramite un attuatore a fluido oppure, secondo le attuali tendenze, un rispettivo attuatore di tipo elettrico controllato tramite un'unit? elettronica di comando che consente di variare con la massima precisione la posizione ed eventualmente anche la velocit? di spostamento dell'otturatore a spina. L?attuatore elettrico pu? essere convenientemente costituito da un motore elettrico rotativo come descritto ed illustrato ad esempio dai documenti JP-06114887, US-7121820 ed EP-2679374 a nome della stessa Richiedente.

Stato della tecnica anteriore

La figura 1 dei disegni annessi rappresenta schematicamente un articolo realizzabile mediante stampaggio ad iniezione sequenziale, costituito ad esempio da un corpo di dimensioni notevoli come uno spoiler S per autoveicoli. La forma dello spoiler S corrisponde ovviamente alla cavit? dello stampo, e gli iniettori impiegati per l'iniezione sequenziale sono indicati rispettivamente con A quello centrale, con B-C quelli intermedi e con D quelli terminali disposti in prossimit? delle estremit? della cavit? dello stampo.

La figura 2 ? un diagramma che esemplifica le modalit? del processo di iniezione sequenziale convenzionale per la realizzazione dell'articolo S: i grafici mostrano in funzione del tempo la posizione assunta dagli otturatori a spina degli iniettori A, B, C e D espressa come percentuale, dalla posizione di chiusura ?0? alla posizione di massima apertura ?100?. Come si vede, gli iniettori vengono aperti in cascata ad iniziare dall'iniettore centrale A, ad esempio alla medesima velocit? o anche a velocit? diverse dei relativi otturatori a spina, fino all'apertura completa (100%) durante la fase di riempimento della cavit?. Al raggiungimento dell'apertura completa tutti gli iniettori vengono mantenuti in tale posizione fino al termine della fase di impaccamento della materia plastica entro la cavit? dello stampo, per poi essere riportati ad esempio simultaneamente in posizione di chiusura.

Il controllo elettronico degli attuatori elettrici dei diversi iniettori ? difficilmente correlabile alle effettive condizioni di processo, ovvero ad una serie di parametri variabili in funzione delle modifiche alle condizioni di lavoro, allo stato della materia plastica e alla pressione di iniezione.

Negli istanti che precedono l'apertura di ciascun iniettore la pressione di iniezione ? massima ed uno spostamento del relativo otturatore fino ad una quota rilevante di apertura (apertura completa nel caso della figura 2) pu? causare difetti superficiali sul pezzo stampato in prossimit? del passaggio di iniezione (?gate?) dello stampo, per via dello scarico istantaneo di elevata pressione. Si possono quindi generare linee di pressione ovvero di flusso visibili sulla superficie del pezzo e potenzialmente critiche per la sua accettabilit?, soprattutto se ne viene richiesta un'elevata qualit? estetica.

Al tempo stesso nella fase di impaccamento ? necessario fornire la corretta pressione di lavoro, in particolare bilanciando complessivamente le pressioni entro la cavit? dello stampo per ottimizzare il riempimento e la solidificazione del pezzo. Il mantenimento degli otturatori degli iniettori nella posizione di completa apertura non lascia possibilit? di controllo delle suddette pressioni, se non in modo poco accurato soltanto attraverso la vite di iniezione dell'apparecchiatura di stampaggio.

La figura 3 dei disegni annessi mostra gli andamenti delle pressioni misurate nella cavit? dello stampo in corrispondenza dei ?gate? degli iniettori A, B, C, D.

Appare evidente che in fase di riempimento si verificano valori disomogenei ed apprezzabili salti di pressione, ed anche nella successiva fase di impaccamento, in cui come detto gli iniettori vengono mantenuti tutti in condizioni di completa apertura, si verificano apprezzabili differenze tra i valori di pressione misurati. La conseguenza ? che il riempimento della cavit? e la successiva solidificazione dell'articolo stampato non saranno ottimali.

Sintesi dell'invenzione

L'invenzione si prefigge lo scopo di ovviare ai suddetti inconvenienti ottimizzando la fase di riempimento, oppure la fase di impaccamento, oppure sia la fase di riempimento sia la fase di impaccamento, controllando in modo efficiente le pressioni entro la cavit? dello stampo cos? da limitare drasticamente o addirittura eliminare i difetti superficiali di cui si ? detto degli articoli stampati.

In vista di conseguire questo scopo l'invenzione ha per oggetto, secondo un primo aspetto, un procedimento di stampaggio del tipo definito nella parte precaratterizzante della rivendicazione 1 e caratterizzato dal fatto che l?iniettore (inteso come un generico iniettore del gruppo di iniettori utilizzati nello stampaggio ad iniezione sequenziale) ? controllato, indipendentemente sia dalla sua posizione rispetto alla cavit? dello stampo sia dalla sua velocit? di apertura, in almeno uno dei seguenti modi:

- nella fase di riempimento, chiudere parzialmente l?iniettore dalla condizione di massima apertura ad una condizione di minore apertura;

- nella fase di impaccamento, disporre l?iniettore in una condizione di parziale apertura e quindi aprire l?iniettore in una condizione di maggiore apertura.

Secondo una caratteristica particolarmente vantaggiosa, nel caso in cui il procedimento di stampaggio preveda di controllare l?iniettore in entrambi i modi suddetti, la condizione di minore apertura nella fase di riempimento corrisponde alla condizione di parziale apertura nella fase di impaccamento.

L'invenzione ha anche per oggetto un?apparecchiatura per l'attuazione del procedimento.

Breve descrizione dei disegni

Nei disegni annessi:

- la figura 1 illustra schematicamente un articolo stampato mediante iniezione sequenziale e la relativa disposizione degli iniettori,

- la figura 2 ? un diagramma che rappresenta le modalit? dell'iniezione sequenziale secondo la tecnica nota descritta in precedenza,

- la figura 3 ? un diagramma che rappresenta gli andamenti delle pressioni entro la cavit? dello stampo corrispondenti all'iniezione sequenziale secondo la tecnica nota della figura 2,

- la figura 4 ? un diagramma analogo alla figura 2 che esemplifica il modo di controllo di un generico iniettore secondo l'invenzione, durante la fase di riempimento,

- la figura 5 ? un diagramma analogo alla figura 4 che mostra il primo modo di controllo in relazione a tutti gli iniettori che partecipano all'iniezione sequenziale, durante la fase di riempimento,

- la figura 6 ? un diagramma analogo alla figura 5 che esemplifica il secondo modo di controllo di un generico iniettore secondo l'invenzione, durante la fase di impaccamento,

- la figura 7 ? un diagramma analogo alla figura 6 che mostra il secondo modo di controllo applicato a tutti gli iniettori che partecipano all'iniezione sequenziale, durante la fase di impaccamento,

- la figura 8 mostra una variante della figura 6, - la figura 9 mostra una variante della figura 7, e - la figura 10 ? un diagramma analogo a quello della figura 3 corrispondente al procedimento secondo l'invenzione.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

Le figure 1, 2 e 3 sono gi? state descritte nella parte introduttiva, con riferimento al ciclo di iniezione sequenziale attuato secondo la tecnica nota ed ai relativi inconvenienti esemplificati in particolare nel diagramma della figura 3.

Il grafico della figura 4 rappresenta il modo di controllo di uno qualunque degli iniettori A, B, C, D durante l'iniezione sequenziale, nella fase di riempimento con il procedimento secondo l'invenzione. Occorre precisare che, come spiegato in precedenza, l'iniettore ? dotato di un otturatore a spina spostabile assialmente fra una posizione di completa chiusura ed una posizione di completa apertura tramite un rispettivo attuatore elettrico costituito convenientemente da un motore elettrico rotativo ad esempio del tipo descritto ed illustrato nel gi? citato documento EP-2679374. A sua volta il motore elettrico ? azionato tramite un'unit? elettronica di controllo configurata per operare in conformit? ai principi dell'invenzione.

Il grafico della figura 4 rappresenta in funzione del tempo la posizione dell'otturatore a spina di un qualsiasi iniettore, indipendentemente dalla sua posizione rispetto allo stampo ed indipendentemente dalla velocit? di spostamento dell?otturatore a spina: ad esempio uno degli iniettori intermedi B. La posizione dell'otturatore a spina ? indicata come percentuale della posizione di completa apertura, da 0 a 100%.

Come si vede nel diagramma l?otturatore dell?iniettore B viene aperto dalla posizione di completa chiusura ad una posizione di massima apertura, non necessariamente coincidente con l'apertura completa che pu? essere raggiunta al punto morto superiore della corsa dell'otturatore. Tale posizione di massima apertura pu? essere ad esempio, nel caso dell'esempio illustrato, nell?intorno del 50% dell'apertura totale, e la velocit? di apertura pu? essere come detto qualunque, cio? non necessita di essere pi? o meno rapida.

La posizione di massima apertura viene quindi mantenuta per un determinato periodo di tempo dopo di che, secondo una caratteristica peculiare dell'invenzione, l'otturatore dell?iniettore viene richiuso (sempre durante la fase di riempimento) fino ad una posizione di minore apertura, ad esempio in questo caso dell?ordine del 40%. In questo modo si ? dimostrato attraverso prove sperimentali che le pressioni all'interno della cavit? dello stampo in fase di riempimento vengono ottimizzate in modo tale da minimizzare o addirittura eliminare del tutto le linee di pressione visibili sulla superficie del pezzo stampato in corrispondenza del ?gate?. In particolare nello stampaggio sequenziale questo modo di controllo degli iniettori risulta particolarmente utile per evitare la presenza di sorgenti adiacenti di pressione elevata che potrebbero causare, a maggior ragione, una concentrazione di linee di pressione visibili sull'articolo stampato.

La figura 5 illustra il modo di controllo in fase di riempimento secondo l'invenzione applicato allo stampaggio sequenziale del componente esemplificato nella figura 1: gli otturatori dei vari iniettori A, B, C, D vengono controllati elettronicamente ad esempio in modo tale da impostare la chiusura parziale del o di ciascun l?iniettore precedente (ad esempio gli iniettori intermedi B) alla condizione di minore apertura nel momento dell'apertura del o di ciascun iniettore successivo (ad esempio gli iniettori C) alla condizione di massima apertura, cos? da evitare due punti di iniezione adiacenti ad elevata pressione. I valori di apertura indicati nella figura 5 sono puramente indicativi.

Il diagramma della figura 6 rappresenta il secondo modo peculiare di controllo di un generico iniettore, ad esempio sempre uno degli iniettori intermedi B, durante la fase di impaccamento. Il diagramma rappresenta, come in precedenza, la posizione dell'otturatore a spina dell?iniettore, indicata come percentuale della posizione di completa apertura da 0 a 100%, in funzione del tempo.

Al termine della fase di riempimento l'otturatore dell?iniettore si trova in una posizione di apertura, ad esempio quella di cui si ? detto in precedenza con riferimento appunto alla fase di riempimento: da questa posizione, secondo l'ulteriore aspetto peculiare dell'invenzione, l?iniettore viene ulteriormente aperto fino ad una quota di maggiore apertura, normalmente sempre parziale e ad esempio inferiore alla massima apertura raggiunta nella fase di riempimento. In questo modo la pressione di iniezione in corrispondenza dell?iniettore pu? essere ulteriormente controllata in modo efficace, bilanciando complessivamente la pressione entro la cavit? dello stampo cos? da ottimizzare la formazione e la solidificazione dell'articolo. Anche durante questa fase n? la posizione dell?iniettore rispetto alla cavit? dello stampo n? la velocit? di apertura del relativo otturatore a spina costituiscono parametri rilevanti o tanto meno critici, nel senso che posizione e velocit? di apertura potranno essere qualunque.

Questa condizione di maggiore apertura dell?iniettore viene mantenuta durante l'intera fase di impaccamento, al termine della quale l?iniettore viene portato in posizione di completa chiusura, anche in questo caso con un profilo di velocit? qualunque.

La figura 7 esemplifica la fase di impaccamento per tutti gli iniettori A, B, C, D illustrati nella figura 1 durante l'iniezione sequenziale: come si vede l'entit? della maggiore apertura potr? essere massima per gli iniettori di estremit? D e progressivamente minore per gli iniettori intermedi C e B fino all'iniettore centrale A.

Occorre rilevare che il primo modo di controllo descritto in precedenza in relazione alla fase di riempimento ed il secondo modo di controllo qui descritto in relazione alla fase di impaccamento possono essere attuati indipendentemente l'uno dall'altro, nel senso che secondo l'invenzione soltanto l'uno o l'altro possono essere effettuati. L?invenzione prevede tuttavia anche l'alternativa di poterli attuare entrambi: in tal caso la condizione di minore apertura di cui si ? detto nella fase di riempimento potr? convenientemente corrispondere alla condizione di parziale apertura all'inizio della fase di impaccamento, a cui poi seguir? la suddetta condizione di maggiore apertura.

In alternativa, qualora la condizione di minore apertura del generico iniettore al termine della fase di riempimento corrisponda esattamente alla condizione ottimale di apertura parziale da mantenere in fase di impaccamento, tale condizione potr? ovviamente essere mantenuta per tutta la fase di impaccamento fino al momento della chiusura completa. Questa situazione ? rappresentata nella figura 8 con riferimento ad un generico iniettore, ad esempio nuovamente uno degli iniettori intermedi B, e nella figura 9 con riferimento a tutti gli iniettori A, B, C e D.

Il grafico della figura 10 illustra l'andamento delle pressioni rilevate sperimentalmente entro la cavit? dello stampo nel caso di iniezione sequenziale operata tramite gli iniettori A, B, C e D con il primo modo di controllo in fase di riempimento secondo l'invenzione e con il secondo modo di controllo in fase di impaccamento secondo l'invenzione. ? evidente come le pressioni risultino pi? omogenee ed uniformi rispetto alla tecnica nota (figura 3), ottimizzando di conseguenza la formazione e la solidificazione dell'articolo stampato con qualit? estetiche superficiali apprezzabilmente migliorate.

Un ulteriore aspetto dell'invenzione prevede che il generico ciclo di apertura e chiusura dell?iniettore, attraverso cui sono controllabili i parametri di processo, sia automaticamente impostato nella relativa unit? elettronica di controllo come conseguenza dei risultati di analisi agli elementi finiti.

L?apparecchiatura di stampaggio per l?attuazione del procedimento sar? generalmente convenzionale e soltanto la configurazione delle unit? elettroniche degli attuatori elettrici degli iniettori viene impostata in modo tale da realizzare l?uno, l?altro o entrambi i modi di controllo sopra descritti.

Naturalmente i particolari dell'invenzione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di stampaggio per la produzione di articoli mediante iniezione di materia plastica entro la cavit? di uno stampo (S) tramite una pluralit? di iniettori (A, B, C, D) azionati elettricamente in modo sequenziale con controllo elettronico secondo un ciclo che prevede per ciascun iniettore una fase di riempimento della cavit? dello stampo con la materia plastica, nella quale l?iniettore viene aperto da una condizione di completa chiusura ad una condizione di massima apertura, seguita da una fase di impaccamento della materia plastica entro la cavit? dello stampo in cui l?iniettore viene mantenuto in una condizione di apertura e quindi richiuso nella condizione di completa chiusura, caratterizzato dal fatto che l?iniettore (A, B, C, D), indipendentemente sia dalla sua posizione rispetto alla cavit? dello stampo (S) sia dalla sua velocit? di apertura, ? controllato in almeno uno dei seguenti modi: - nella fase di riempimento, chiudere parzialmente l?iniettore da detta condizione di massima apertura ad una condizione di minore apertura; - nella fase di impaccamento, disporre l?iniettore in una condizione di parziale apertura e quindi aprire l?iniettore in una condizione di maggiore apertura.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l?iniettore viene controllato in entrambi detti modi.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta condizione di minore apertura dell?iniettore nella fase di riempimento corrisponde a detta condizione di parziale apertura nella fase di impaccamento.
4. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che durante l'iniezione sequenziale attuata da detta pluralit? di iniettori (A, B, C, D) il modo di controllo nella fase di riempimento prevede la chiusura parziale a detta condizione di minore apertura di ciascun iniettore al momento dell'apertura dell?iniettore successivo verso detta condizione di massima apertura.
5. Apparecchiatura di stampaggio per la produzione di articoli stampati mediante iniezione sequenziale di materia plastica, comprendente uno stampo avente una cavit? (S), una pluralit? di iniettori (A, B, C, D) azionati elettricamente da un controllo elettronico configurato in modo da realizzare per ciascun iniettore una fase di riempimento della cavit? dello stampo con la materia plastica, nella quale l?iniettore viene aperto da una condizione di completa chiusura ad una condizione di massima apertura, seguita da una fase di impaccamento della materia plastica entro la cavit? dello stampo in cui l?iniettore viene mantenuto in una condizione di apertura e quindi richiuso nella condizione di completa chiusura, caratterizzato dal fatto che detto controllo elettronico ? configurato in modo tale per cui l?iniettore, indipendentemente dalla sua posizione rispetto alla cavit? dello stampo ed alla sua velocit? di apertura, ? controllato in almeno uno dei seguenti modi: - nella fase di riempimento, chiudere parzialmente l?iniettore da detta condizione di massima apertura ad una condizione di minore apertura; - nella fase di impaccamento, disporre l?iniettore in una condizione di parziale apertura e quindi aprire l?iniettore in una condizione di maggiore apertura.
6. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che ciascun iniettore include un otturatore a spina spostabile assialmente tramite un rispettivo attuatore elettrico.