ITMI20131462A1 - Metodo di realizzazione di un attrezzo per scivolare sulla neve, ed un attrezzo realizzato secondo tale metodo - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto per invenzione industriale

Forma oggetto del presente trovato un metodo di realizzazione di un attrezzo per scivolare sulla neve, in particolare un metodo per la realizzazione di uno sci da sci alpinismo, ed un attrezzo realizzato secondo tale metodo.

Nel presente contesto con attrezzo per scivolare sulla neve è da intendersi qualsiasi attrezzatura nota per scivolare sulla neve, quale a titolo esemplificativo: sci da piste e/o da fuoripista, sci da sci alpinismo, snowboards.

Sono da tempo noti dispostivi del tipo sopra indicato realizzati con materiali polimerici compositi rinforzati con fibre.

Gli sci noti sono generalmente realizzati utilizzando per la loro struttura portante materiali compositi che prevedono una matrice polimerica di tipo termoindurente e fibre ad esempio fibre di carbonio. Per la realizzazione dei componenti di questa struttura portante è noto sovrapporre manualmente una pluralità di strati o “pelli” che prevedono ciascuna una o più tele di rinforzo in fibra, impregnate con una matrice polimerica termoindurente. A tal fine si sovrappongono manualmente una pluralità di pelli preimpregnate (prepreg) o si realizzano queste pelli manualmente disponendo i vari tessuti in fibra ed impregnandoli poi con una resina polimerica termoindurente.

Questi procedimenti sono lunghi e relativamente difficoltosi e non garantiscono prodotti con caratteristiche tecniche standardizzate dal momento che queste dipendono notevolmente dall’intervento manuale dell’operatore che realizza il prodotto. Questi procedimenti richiedono inoltre sovente di dispositivi particolari quali autoclavi e/o frigoriferi per lo stoccaggio dei preimpregnati. Inoltre i tempi di indurimento delle matrici polimeriche termoindurenti sono relativamente elevati e incidono notevolmente sui tempi di realizzazione degli sci.

E’ noto altresì realizzare degli sci sovrapponendo una pluralità di laminati che vengono vincolati tra loro per fusione termica di fogli in materia plastica e per compressione di questo insieme. Anche in questo caso la sovrapposizione dei laminati e l’interposizione dei fogli in materia plastica rende il processo relativamente lungo e difficoltoso da eseguire e comunque dipendente dall’abilità degli operatori che lo esegue.

Scopo del presente trovato è quello di realizzare un metodo per la produzione di un attrezzo per scivolare sulla neve, ed un attrezzo del tipo sopra indicato, che sia di più semplice e rapida produzione, rispetto ai dispositivi sin qui noti, e che almeno per quanto riguarda i suoi componenti comprendenti fibre di rinforzo garantisca una qualità e caratteristiche tecniche più uniformi rispetto ai dispositivi e metodi sin qui noti.

Un ulteriore scopo è quello di realizzare un dispositivo di scivolamento più leggero a parità di caratteristiche di renitenza meccanica.

Questo ed altri scopi che appariranno evidenti ad un esperto del ramo vengono raggiunti da un metodo e da un attrezzo conforme alle allegate rivendicazioni.

Per una migliore comprensione del presente trovato si allegano, a titolo esemplificativo ma non limitativo, disegni in cui:

la fig. 1 mostra una vista schematica prospettica esplosa di una prima forma di realizzazione di un attrezzo secondo l’invenzione, avente la forma di uno sci;

la fig. 1A ne mostra una vista schematica prospettica esplosa di un suo particolare centrale,

la figura 2 mostra una vista schematica dall’alto dello sci di fig.1,

le fig. 3A-E mostrano sezioni trasversali dello sci di fig. 2 prese secondo le linee di sezione I-V di fig. 2, in cui la sezione 3B è rappresentata in scala maggiore rispetto alle altre sezioni,

la fig. 4 mostra una vista schematica prospettica di una porzione di un componente centrale dello sci di fig.1,

la fig. 5 mostra una vista schematica prospettica di un elemento di rinforzo dello sci di fig.1,

la fig. 6 mostra una vista schematica in sezione trasversale come quella di fig. 3B ma di uno sci di larghezza maggiore rispetto a quello di fig.1,

la fig. 7mostra una vista schematica dello stesso componente di fig.

4 ma con riferimento ad uno sci di larghezza maggiore rispetto quello di fig.1,

le figure 8 e 9 mostrano viste schematiche in sezione, prese secono le linee VI i e VII delle figure 9 e 8 stesse di una lastra preconsolidata in materiale composito,

la fig. 10 mostra una vista prospettica parziale di uno sci secondo l’invenzione,

la fig.11 mostra una vista schematica di uno stampo per l’incollaggio di uno sci secondo l’invenzione.

e le fig. 12A-12G mostrano viste schematiche di alcune fasi del processo secondo l’invenzione.

In fig. 1 è mostrata una prima forma di realizzazione di un attrezzo secondo l’invenzione avente la forma di uno sci.

Lo sci, indicato complessivamente con il riferimento numerico 10 comprende:

una struttura portante 11 presentante un elemento portante o scocca superiore 1 ed un elemento portante inferiore o sottoscocca 4,

- un corpo centrale 3 previsto tra detti elementi portanti superiore 1 ed inferiore 4,

- ed una struttura di base 12.

Preferibilmente lo sci prevede almeno un elemento di rinforzo 2 previsto tra l’elemento portante superiore 1 e il corpo centrale 3.

Preferibilmente, la struttura di base 12 comprende: due lamine 5, ed una soletta 6, 6A

La struttura portante 11 ha una forma scatolare chiusa e delimita una camera al cui interno è previsto il corpo 3.

Preferibilmente la struttura portante 11 è formata da due soli componenti: l’elemento portante superiore 1 e quello inferiore 4.

Secondo l’invenzione ciascuno di questi elementi portanti 1, 4 è realizzato utilizzando un unico materiale prefabbricato e lastriforme, costituito da una pluralità di strati di tessuto di fibre continue rinforzate da una matrice termoplastica.

L’elemento portante superiore 1 ha una sezione trasversale ad U e presenta una parete superiore 1A e pareti laterali 1B (fig.2), inclinate ad esempio di un angolo compreso tra 2° e 20° rispetto alla parete superiore, l’elemento portante inferiore 4 ha una forma sostanzialmente piana ed è atto a chiudere la sede delimitata dalle pareti 1A-B dell’elemento portante superiore 1 come mostrato nelle figure 3A-E. Preferibilmente i bordi liberi 1C (fig. 1A) delle pareti inclinate 1B dell’elemento portante superiori 1A vanno in battuta contro una faccia superiore 4A dell’elemento portante superiore 4, che preferibilmente ha una larghezza L1 (fig. 3B) maggiore rispetto alla distanza L2 tra di detti bordi.

L’elemento portante inferiore è sostanzialmente una parete di chiusura della sede delimitata dall’elemento portante superiore 1. La struttura portante 11 e gli elementi portanti 1 e 4 che la compongono, ed il corpo centrale 3 hanno sostanzialmente una forma allungata, di tipo convenzionale per l’esperto del ramo che non verrà discussa in dettaglio nel seguito, e presentante una parte terminale posteriore 1C, 4C (fig. 1), ed una anteriore 1D, 4D ed una centrale 1E, 4E.

Come già indicato precedentemente lo sci presenta vantaggiosamente anche un elemento di rinforzo 2 atto ad aumentare lo spessore della struttura portante 11 dello sci nelle porzioni dello sci in cui vengono usualmente vincolati gli attacchi (non rappresentati comunque convenzionale per l’esperto del ramo) per gli scarponi e permettere così un più affidabile e più saldo collegamento delle viti degli attacchi agli sci.

L’elemento di rinforzo 2 presenta (fig. 5) preferibilmente due parti 2C 2D uguali e affiancate tra loro (fig.5 e 1a), ciascuna presentante una sezione trasversale a forma di U sostanzialmente uguale a quella dell’elemento portante superiore 1, e comprendente ad esempio una parete piana 2A e due pareti laterali inclinate 2B (fig.1A).

Per limitare il peso dell’elemento di rinforzo 2 questo può eventualmente prevede finestre di alleggerimento (non rappresentate in fig. 1A) ad esempio previste nelle pareti laterali 2B e/o in quella superiore 1A e/o può essere suddiviso in ulteriori più parti (non rappresentate). Il corpo centrale presenta preferibilmente una sede 3E, F (fig. 4) avente la stessa forma dell’elemento di rinforzo 2 ed atta ad alloggiare le sue due parti 2C 2D, in modo tale che esso risulti a filo con le pareti 3A-3D del corpo 3 stesso, quando è alloggiato in detta sede.

Il corpo centrale 3 ha sostanzialmente una forma identica a quella della camera delimitata dalla struttura portante 11 dal momento che le sue pareti 3A-D, come verrà spiegato nel seguito, sono atte ad essere incollate alle facce interne dell’elemento portante superiore 1 ed alla faccia esterna dell’elemento portante inferiore 1.

I componenti della struttura di base 12 hanno una forma convenzionale che non verrà descritta in dettaglio nel seguito.

E’ da sottolineare che lo sci secondo l’invenzione a seconda dell’uso che se ne vuole fare può avere larghezze differenti. Nel caso di sci di larghezza media o grande o vengono previsti elementi di rinforzo 2 di larghezza maggiore, oppure le due parti 2C 2D dell’elemento di rinforzo 2, precedentemente descritto, vengono previsti ad una distanza maggiore rispetto a quanto rappresentato in fig. 3B, come ad esempio rappresentato nelle figure 6 e 7 (in cui le parti già descritte con riferimento alle figure 3B, 4 e 5 sono riportate con la stessa numerazione ma aumentata di 200 e non verranno ulteriormente descritte).

Secondo l’invenzione, la struttura portante dello sci è realizzata per stampaggio di lastre preconsolidate costituite da un materiale composito costituito da tessuti di fibre continue rinforzate con una matrice termoplastica.

Nel presente contesto con il termine lastra preconsolidata è da intendersi una lastra costituita da uno o più tele o tessuti di fibre continue di carbonio, aramidiche o di vetro preimpregnate di polimero termoplastico e preconsolidate a caldo sotto pressa piana.

All’atto della formazione il produttore di tali lastre preconsolidate dispone in appositi stampi una pluralità di tessuti di fibre continue ed il polimero termoplastico che andrà a costituire la matrice del composito finale, poi mediante stampaggio a caldo consolida il tutto realizzando così delle lastre piane preconsolidate di materiale composito.

E’ poi sufficiente stampare a caldo tali lastre (riscaldandole ad una temperatura superiore al punto di melting del polimero termoplastico costituente la matrice) per conferire alle lastre la forma dell’oggetto che si intende realizzare. In questo modo in un unico passaggio si ottiene direttamente il pezzo finito.

Secondo l’invenzione ciascuno degli elementi della struttura portante, ovvero l’elemento portante superiore 1 e quello inferiore 4, è realizzato per stampaggio di un'unica lastra preconsolidata comprendenti un materiale composito costituito da tessuti di fibre continue rinforzate con una matrice termoplastica.

Più in particolare la lastra con cui è realizzato l’elemento portante superiore 1 ha preferibilmente uno spessore compreso tra 0,5 mm e 2 mm e più preferibilmente pari a circa 1,24 mm e prevede inglobati al suo interno da 2 a 8 teli di rinforzo comprendenti fibre tessute, e più preferibilmente 4 teli di rinforzo.

La lastra con cui è realizzato l’elemento portante inferiore 4 può avere lo stesso spessore e gli stessi teli di rinforzo della lastra con cui è realizzato l’elemento superiore 1. Tuttavia, per ridurre il peso dello sci la lastra con cui è realizzato l’elemento inferiore 4 può avere spessore ridotto, ad esempio compreso tra 0,4 mm e 1 mm. Questa lastra di spessore ridotto può presentare da 2 a 4 teli di rinforzo e preferibilmente ne presenta 2.

Il polimero della matrice polimerica delle lastre preconsolidate può essere scelto tra uno dei seguenti polimeri: PEI (Polyethylenimine), PPS (Polyphenylene sulfide), PEEK (Polyether ether ketone), PA (Polyamide), PE (Polyethylene), PET (Polyethylene terephthalate), PP (Polypropylene).

Le fibre del tessuto di rinforzo previsto nelle lastre può essere scelta tra una delle seguenti fibre: fibre di carbonio, aramidiche, di vetro. Nella figura 11 è rappresentata una vista schematica in sezione di una lastra preconsolidata 15 per la realizzazione degli elementi portanti 1, 4 (in cui per semplicità è rappresentato un solo tessuto di rinforzo). La lastra 15 comprende un materiale composito costituito da tessuti 14 di fibre continue rinforzate (uno solo è rappresentato in fig. 8) con una matrice termoplastica

Il tessuto di rinforzo di fibre continue è costituito da fibre di ordito 17 e da fibre di trama 18.

Ogni fibra è a sua volta costituita da un elevato numero di filamenti, e di conseguenza più elevato è il numero dei filamenti maggiore sarà la sezione resistente della fibra. Le fibre che individuano l’ordito (warp) hanno una maggiore sezione resistente (sono quindi costituite da più filamenti) rispetto alle fibre di trama, e di conseguenza l’ordito predomina sulla trama in quanto, data la maggiore sezione resistente, possiede caratteristiche e proprietà meccaniche più elevate. La trama ha fondamentalmente il compito di tenere assieme le fibre di ordito.

La differenza di proprietà meccaniche fra le fibre di ordito e di trama può variare dal 5% al 30% di differenza in termini di proprietà meccaniche quali ad esempio resistenza a trazione, modulo elastico. La struttura del tessuto presente nella matrice della lastra viene identificata ed indicata con una sigla composta da due angoli (ad esempio 0°/90°), in cui il primo si riferisce alla direzione dell’ordito (0°), mentre il secondo si riferisce alla trama (90°). Le fibre possono essere disposte anche lungo direzioni diverse, ad esempio a 45° (+45°/-45°), a -45° (-45°/+45°), ecc, dove il primo angolo indicato si riferisce sempre alla direzione dell’ordito.

L’asse longitudinale D (fig.10) dello sci individua gli 0°.

Secondo l’invenzione per la realizzazione dello sci si utilizzano lastre preconsolidate comprendenti un materiale composito costituito da almeno due tessuti 14 di fibre continue rinforzate con una matrice termoplastica in cui le fibre di ordito e di trama hanno orientamento 0°/90° e si stampa detta lastra facendo in modo che le fibre di ordito 17 aventi orientamento 0° risultino parallele all’asse longitudinale dello sci, ovvero agli assi longitudinali D1, D2 (fig. 1) degli elementi 1, 4 della struttura di supporto 11 dello sci.

Questo tipo di disposizione delle fibre garantisce ottimi comportamenti dello sci sia rispetto a sollecitazione a flessione longitudinali che trasversali.

Per migliorare il comportamento dello sci anche rispetto a sollecitazioni a torsione nella lastra possono inseriti tessuti comprendenti fibre con orientamento - 45°/+ -45°.

Secondo varianti realizzative la lastra preconsolidata porrebbe prevedere inglobati al suo interno quattro tessuti con fibre di trama e di ordito aventi i seguenti orientamenti: fibre (0°/90°; 45°/-45°; -45°/+45°; 0°/90°), (0°/90°; -45°/+45°; 45°/-45°; 0°/90°), (0°/90°; 0°/90°; 0°/90°; 0°/90°) con lo 0° coincidente con l’asse longitudinale dello sci ovvero agli assi longitudinali D1, D2 (fig.1) degli elementi 1, 4 della struttura di supporto 11 dello sci. Nel caso di sei tessuti le fibre potrebbero avere i seguenti orientamenti: (0°/90°; 45°/-45°; 0°/90°; 0°/90°; -45°/+45°; 0°/90°), (0°/90°; -45°/+45°; 0°/90°; 0°/90°; 45°/45°; 0°/90°), (0°/90°; 0°/90°; 45°/-45°; -45°/45°; 0°/90°; 0°/90°), (0°/90°; 0°/90°; -45°/+45°;+45°/-45°; 0°/90°; 0°/90°).

Per la realizzazione dell’elemento portante superiore 1 si utilizza preferibilmente una lastra avente spessore di circa 1,2 mm. Preferibilmente la lastra prevede quattro tessuti inglobati nella matrice polimerica.

Preferibilmente nel caso di sci largi o medi le fibre dei quattro tessuti hanno (dal basso verso l’alto) il seguente orientamento: 0°/90° -45°/+45°, 45°/-45°, 0°/90° con l’asse dei 0° coincidente con l’asse longitudinale D1 dell’elemento di supporto superiore 1.

Nel caso di sci stretti preferibilmente i quattro tessuti hanno tutti orientamento: 0°/90°.

E’ da sottolineare che i tessuti orientati a 45° sono atti a compensare le sollecitazioni torsionali, più rilevanti negli sci larghi e medi che negli sci stretti.

Preferibilmente le fibre dei tessuti (partendo dal basso verso l’alto) sono: fibre aramidiche, carbonio, carbonio, aramidiche. Preferibilmente i tessuti sono inglobati in una matrice polimerica con polimero del tipo PPS.

Per la realizzazione dell’elemento portante inferiore 4 si utilizza preferibilmente una lastra avente spessore di circa 0,6 mm.

Preferibilmente la lastra prevede due tessuti inglobati nella matrice polimerica. Preferibilmente le fibre dei due tessuti di hanno (dal basso verso l’alto) il seguente orientamento: 0°/90°, 0°/90° con l’asse dei 0° coincidente con l’asse longitudinale D1 dell’elemento di supporto superiore 1. Preferibilmente le fibre dei tessuti (partendo dal basso verso l’alto) sono: fibre carbonio. Preferibilmente i tessuti sono inglobati in una matrice polimerica con polimero del tipo PPS.

E’ da sottolineare che qualora il peso complessivo dello sci non sia un fattore determinante (ad esempio negli sci da discesa) , ma sia necessaria maggior resistenza l’elemento portante inferiore 4 può essere realizzato utilizzando lo stesso tipo di lastra utilizzato per la realizzazione dell’elemento portante superiore 1.

E’ da sottolineare che l’utilizzo per le la realizzazione della struttura portante dello sci di lastre preconsolidate costituite da un materiale composito costituito da tessuti di fibre continue rinforzate con una matrice termoplastica permette di ottenere una struttura portante dello sci di qualità migliore e consente di ridurre notevolmente i tempi di produzione, in quanto il materiale per realizzare detta struttura portante, trovandosi in lastre preconsolidate, è già pronto, pur di essere opportunamente riscaldato, per le fasi di formatura tramite stampaggio, e non necessita più di esser costituito tramite i consueti processi di fabbricazione manuale o tramite laminazione e formatura, che allungano notevolmente i tempi di produzione e non garantiscono caratteristiche qualitative uniformi dei prodotti finiti. Ulteriori vantaggi sono legati al fatto che per la realizzazione di ciascuno degli elementi portanti 1, 4 della struttura portante dello sci si utilizza una sola lastra preconsolidata e non è dunque necessario sovrapporre una pluralità di strati di diversi materiali per la realizzazione di detti elementi.

Secondo l’invenzione gli elementi di rinforzo atti ad essere inseriti all’interno della struttura portante sono preferibilmente realizzati utilizzando o una lastra avente le stesse caratteristiche tecniche sin qui descritte con riferimento alla lastra utilizzata per la realizzazione degli elementi portanti superiori 1 o una lastra avente le stesse caratteristiche tecniche sin qui descritte con riferimento alla lastra utilizzata per la realizzazione degli elementi portanti inferiori 4.

Per la realizzazione del corpo centrale 3 atto ad essere alloggiato nella struttura portante si utilizzano materiali convenzionali per l’esperto del ramo quali ad esempio materiali naturali a base di legno o materiali sintetici. Preferibilmente il materiale del corpo centrale 3 è ad esempio una schiuma in PVC a cella chiusa con densità compresa tra 50 e 90 kg/m3.

Preferibilmente per garantire un ottimale riempimento della camera della struttura portante 11 in cui è inserito il corpo 3 questo presenta prima di essere inserito in detta camera presenta una altezza maggiore rispetto a quella di detta camera. Il corpo 3 quando viene chiuso ed incollato nella camera della struttura portante viene dunque compresso così da garantire una migliore adesioni alle pareti della camera stessa.

I componenti della struttura di base sono realizzati in materiali convenzionali per l’esperto del ramo.

La soletta 6 è preferibilmente realizzata in un polietilene ad alta o altissima densità, ad esempio in HDPE o UHMWPE, preferibilmente caricato con grafite.

Le lamine 5 sono convenzionali lamine in acciaio.

Nel seguito viene descritto in dettaglio il processo produttivo di uno sci secondo l’invenzione.

I componenti dello sci vengono realizzati tutti separatamente uno rispetto all’altro, ed essi, successivamente, vengono assemblati per ottenere lo sci vero e proprio.

Secondo l’invenzione per la realizzazione dell’elemento portante superiore 1, ed inferiore 4, e dell’elemento di rinforzo 2 si procede nel seguente modo:

a) si tagliano le lastre preconsolidate (comprendenti un materiale composito costituito da tessuti di fibre continue rinforzate con una matrice termoplastica, in modo da ottenere delle porzioni di lastra di dimensioni leggermente maggiori rispetto al profilo finale del componente che si vuole ottenere, sia esso l’elemento portante superiore, quello inferiore o l’elemento di rinforzo.

Il taglio viene effettuato utilizzando macchine utensili di tipo noto, preferibilmente del tipo a controllo numerico.

b) Una volta tagliata, ogni porzione di lastra viene posizionata in un dispositivo di stampaggio dedicato, comprendente uno stampo dedicato per ciascuno dei componenti da realizzare (elemento portante superiore, inferiore ed elementi di rinforzo).

Detti stampi dedicati (con riferimento alle figure 14A-F) comprendono uno stampo superiore 20 e uno stampo inferiore 21 presentanti una forma predefinita, atta a dare a dette porzioni di lastra 22 una forma predefinita desiderata. Le fasi di stampaggio (con riferimento alle figure 14A-F) sono le seguenti: posizionamento lastra tagliata 22 sullo stampo inferiore 21 con lo stampo superiore 20 sollevato (fig.

12A), riscaldamento lastra tagliata 22 con infrarossi (fig. 12B); stampaggio (fig. 12C); apertura stampo (fig. 12D); estrazione lastra stampata (fig. 12E); rifilatura, lastra stampata 22A, preferibilmente eseguita subito dopo l’estrazione dallo stampo una volta raffreddatasi la lastra, per ottenere l’elemento finito.

Preferibilmente, la fase di riscaldamento delle porzioni di lastra tagliate e da stampare, non avviene posizionando dette porzioni direttamente sullo stampo inferiore ma appoggiandole su un telaio (non rappresentato) previsto pochi millimetri al di sopra di detto stampo inferiore.

Preferibilmente sia lo stampo superiore 20 che quello inferiore 21 vengono riscaldati, ad esempio tramite sistema di riscaldamento con resistenze elettriche, fino a portarli ad una temperatura compresa fra 120 e 200°C (preferibilmente a 150°C), in modo da evitare uno shock termico nel momento in cui la porzione di lastra tagliata 22 viene in contatto con lo stampo.

Il dispositivo di stampaggio prevede una pressa di tipo tradizionale affiancata da un sistema mobile di riscaldamento ad infrarossi 23, in grado di avanzare fin sullo stampo inferiore (con lo stampo superiore sollevato) per effettuare il riscaldamento della porzione di lastra 22 appoggiata allo stampo inferiore (fig.12B) .

Il dispositivo di stampaggio comprende una pressa che è preferibilmente in grado di esercitare delle pressioni specifiche di stampaggio comprese fra 0.5 e 2 MPa (MegaPascal) questi valori garantiscono una elevata qualità di stampaggio e formatura delle lastre preconsolidate impiegate. Ad esempio con lastre aventi spessore pari a 1,24 mm e 4 tessuti di rinforzo è preferibile una pressione specifiche pari a circa 1,2 MPa

Preferibilmente la pressa in fase di chiusura dello stampo ha una velocità di avvicinamento compresa fra 200 e 250 mm/sec, mentre gli ultimi 50-60 mm della corsa avvengono con velocità compresa fra 25 e 50 mm/sec.

Si è verificato sperimentalmente che questi valori di pressioni e di velocità di esecuzione dello stampaggio garantiscono un elevato livello qualitativo dello stampaggio in se, e assicurano quindi prodotti finali di elevata qualità.

Secondo un aspetto dell’invenzione il sistema di riscaldamento mobile 23 a raggi infrarossi, avanza sopra lo stampo inferiore 21 sul quale è posizionata la porzione 22 di lastra preconsolidata e riscalda la lastra ad una temperatura compresa fra 250 e 400°C (preferibilmente a 340°C).

Vantaggiosamente il riscaldamento della porzione 2 di lastra preconsolidata avviene attraverso alcuni step per garantire un riscaldamento più omogeneo all’interno di tutta la sezione della lastra; ad esempio, si può portare la lastra a 180°C e la si mantiene a tale temperatura per 3 secondi, poi si incrementa di circa 40-50°C la temperatura e la si mantiene costante per 3 secondi circa ecc. procedendo con step analoghi fino al raggiungimento della temperatura desiderata, ed una volta raggiunta questa temperatura essa viene mantenuta costante per un breve periodo di tempo che può ad esempio andare da 20 secondi a 1 minuto (preferibilmente 40 sec) a seconda dello spessore della lastra in modo da omogeneizzare il riscaldamento dell’intera porzione di lastra da stampare.

Questa particolare metodologia di riscaldamento consente di ottenere un riscaldamento più omogeneo ed una qualità finale del prodotto particolarmente elevata.

Quando il sistema mobile di riscaldamento 23 ad infrarossi arretra, si procede allo stampaggio della porzione 22 di lastra, con velocità di chiusura dello stampo compresa fra 25 e 50 mm/sec, ad una pressione della pressa compresa fra 80 e 150 bar (preferibilmente 120 bar) mantenuta per un tempo compreso fra 30s e 2 min (preferibilmente 80 s).

Utilizzando questi parametri di tempi, temperature e pressioni la porzione di lastra 22 al termine dello stampaggio può esser rimossa dallo stampo senza particolari problemi e criticità, ciò consentendo di ottenere elevati livelli di ripetibilità e di qualità.

Le condizioni di velocità e di pressioni di cui sopra garantisco che lo stampaggio avvenga entro

3-4 secondi dal termine del riscaldamento della lastra, condizione necessaria affinché la lastra possa essere termoformata, evitando che la struttura della matrice della lastra cristallizzi e di conseguenza si otterranno elevate resa e qualità del prodotto finale.

La temperatura di riscaldamento della lastra preconsolidata viene scelta in modo da oltrepassare di circa 20- 30° C la temperatura caratteristica del cosiddetto “punto di melting” della matrice termoplastica (sia essa in PEI, PPS, PEEK ecc) impiegata nelle lastre in CFRP.

Il riscaldamento degli stampi inferiori e superiore viene effettuato per evitare che la lastra subisca un eccessivo shock termico, e data la particolare sequenza delle operazioni lo stampaggio delle lastre avviene quando è già stata rimossa la fonte di riscaldamento: gli stampi sono caldi ma ad una temperatura nettamente inferiore rispetto a quella alla quale si trova la lastra, quindi quando si stampa la lastra questa si trova già in fase di raffreddamento.

Preferibilmente dunque, secondo l’invenzione lo stampaggio avviene negli istanti immediatamente successivi alla rimozione della fonte di riscaldamento ad infrarossi, e quindi anche se gli stampi si trovano a temperatura di 150°C circa, essendo questa temperatura nettamente inferiore rispetto a quella a cui è stata portata la lastra mediante il sistema ad infrarossi, di fatto lo stampaggio avviene quando le lastre sono già in fase di raffreddamento.

Come detto le lastre preconsolidate utilizzate hanno matrice termoplastica: si definiscono termoplastiche le resine a struttura molecolare lineare che durante lo stampaggio a caldo non subiscono alcuna modificazione chimica e possono quindi essere termoformate più volte (è possibile ripetere il ciclo per un numero limitato di volte poiché troppi riscaldamenti possono degradare le resine).

Terminato lo stampaggio, agendo sulla pressa viene aperto lo stampo, la lastra stampata 22A viene rimossa dallo stampo manualmente o tramite l’ausilio di un convenzionale sistema di presa automatizzato. Una volta raffreddate gli elementi stampati (elemento portante superiore 1, inferiore 4 ed elementi di rinforzo 2) vengono sottoposti a trattamenti successivi (non necessariamente nell’ordine indicato di seguito) quali rifilatura tramite usuali macchine utensili (così da eliminare i bordi 22B).

Queste fasi produttive vengono ripetute per l’elemento portante superiore 1, per quello inferiore 4 e per gli elementi di rinforzo 2: l’unica differenza sta nei profili e nella geometria degli stampi.

Secondo l’invenzione, preferibilmente, almeno le superfici degli elementi stampati realizzati con le lastre preconsolidate di cui sopra, atte ad essere incollate al corpo centrale 3, subiscono un trattamento atto ad aumentarne la rugosità superficiale.

I trattamenti per incrementare i livelli di scabrezza e rugosità superficiale vengono effettuati soprattutto per migliorare l’azione di presa del collante (si veda in seguito la descrizione del processo di composizione dello sci) e possono essere trattamenti meccanici di abrasione quali ad esempio sabbiatura, pallinatura, spazzolatura ecc; oppure trattamenti chimici, fotochimici, elettrochimici, flammatura a plasma freddo ecc.

Secondo l’invenzione si aumenta la rugosità iniziale delle superfici degli elementi stampati realizzati con le lastre preconsolidate di cui sopra ad esempio di almeno due/tre volte. Valori preferiti per la rugosità sono i seguenti Ra compreso tra 2,25 e 4,25 (più preferiti 3,05-4,24) e Rz compreso tra 16 e 30 (più preferiti 19,7-25,6. Si è verificato sperimentalmente che l’aumento di rugosità comporta anche un aumento della resistenza a flessione.

Il corpo centrale 3 racchiuso nella scocca portante 11, la soletta 6 vengono realizzati mediante tecniche convenzionali per l’esperto del ramo. Ad esempio questi componenti dello sci vengono tagliati, lavorati e sagomati tramite usuali macchine utensili del tipo a controllo numerico.

Dopo aver stampato da lastre preconsolidate l’elemento portante superiore 1, quello inferiore 4, gli elementi di rinforzo 2, e dopo aver provveduto ad eseguire tutti i passaggi successivi (trattamento per incrementare la rugosità superficiale e rifilatura) secondo le modalità precedentemente descritte e dopo aver realizzato il corpo centrale 3, la soletta 6, le lamine sempre secondo le modalità descritte in precedenza, si procede all’incollaggio dei vari componenti dello sci. A tal fine si stende manualmente o con sistemi automatizzati di tipo noto, uno strato uniforme di colla su entrambi le facce di ciascun componente dello sci, ad eccezione delle facce esterne che rimangono in vista dell’elemento portante superiore 1, della soletta 6 e delle lamine.

Ad esempio la sostanza adesiva può essere una sostanza bicomponente, a base poliuretanica o epossidica.

Preferibilmente tutti i componenti dello sci vengono collocati in un apposito stampo di incollaggio (rappresentato in fig. 11), il quale prevede uno stampo inferiore 25 ed uno inferiore 26. Vantaggiosamente lo stampo inferiore 25 prevede in corrispondenza dei bordi della sede di formatura dello stampo stesso mezzi magnetici, ad esempio calamite, atti ad assicurare il corretto posizionamento delle lamine 6. Preferibilmente queste lamine 6 vengono calandrate durante la fase di chiusura dello stampo ed incollaggio. Questo a garanzia di elevata qualità del prodotto finito. Vantaggiosamente l’incollaggio avviene a caldo, ad una temperatura compresa fra 30 e 110°C (preferibilmente 100°C).

Preferibilmente l’incollaggio avviene esercitando una determinata pressione sulle parti da incollare; preferibilmente la pressa che agisce sugli stampi è del tipo atta ad esercitare una pressione compresa fra 80 e 150 bar (preferibilmente pari a circa 120 bar) per un tempo compreso fra 15 min e 2 ore.

Questi tempi variano a seconda dalla specifica tipologia di collante utilizzato e sono strettamente necessari affinché avvenga l’indurimento e l’inizio di presa del collante stesso.

Preferibilmente l’incollaggio avviene in una cabina climatizzata e con umidità controllata. Si è verificato sperimentalmente che l’umidità gioca un ruolo critico ed importante per quanto concerne la sostanza adesiva e il materiale espanso del corpo centrale 3, non tanto negli istanti in cui avviene la chiusura dello stampo, in quanto l’incollaggio avviene a caldo, ma negli istanti della composizione dello sci, immediatamente anteriori all’incollaggio.

Preferibilmente l’incollaggio avviene in ambiente climatizzato con umidità relativa compresa fra il 30 ed il 50% e preferibilmente pari a circa il 40%.

Una volta trascorso il tempo necessario per l’incollaggio si procede con il raffreddamento, che avviene mantenendo sempre lo sci chiuso all’interno dello stampo di incollaggio. In questo modo si garantiscono elevati livelli qualitativi e di ripetibilità.

Una volta terminati incollaggio e raffreddamento si procede con l’apertura dello stampo e l’estrazione dello sci (manualmente o con metodi automatizzati).

Successivamente si rifinisce lo sci, andando a “stuccare” con la colla bi-componente descritta in precedenza le possibili imperfezioni e o micro fessure risultanti dalle operazione di incollaggio (imperfezioni che comunque non andrebbero a pregiudicare l’integrità dello sci) e dopo averlo lasciato “riposare”, per un tempo che può andare da alcune ore ad un paio di giorni, si potrà poi procedere con la collocazione degli attacchi e alla rettifica e preparazione dello sci. L’ulteriore tempo di riposo è necessario affinché avvenga la completa essicazione della sostanza adesiva e presa del collante. Secondo un metodo di realizzazione alternativo dello sci, in una prima fase e mediante un primo stampo di incollaggio, si procede alla realizzazione ed all’incollaggio solo della scocca portante 11, ovvero degli elementi portanti superiore 1 ed inferiore 4, del corpo centrale 3 e degli elementi di rinforzo, e successivamente, in una seconda fase, e mediante un secondo stampo si associano alla scocca portante i componenti della struttura di base 12 dello sci, ovvero soletta 6, e lamine 5. Tale metodo alternativo di realizzazione dello sci non è però in grado di ottimizzare i tempi di produzione degli sci né di garantire elevati livelli di qualità del prodotto finale.

La realizzazione dello sci si suddivide in due macro fasi: la formatura dei vari componenti, che prevede lo stampaggio e la lavorazione delle varie parti, e l’assemblaggio di questi vari componenti.

Si è verificato sperimentalmente che non è possibile realizzare uno sci secondo l’invenzione tutto in un’unica fase perché ciascun componente necessita di una specifica lavorazione e formatura. Inoltre la temperatura necessaria per lo stampaggio delle lastre preconsolidate è relativamente elevata e renderebbe impossibile la realizzazione in unica fase produttiva dell’intero sci, in quanto da un lato si andrebbe a perdere l’integrità strutturale del materiale espanso del corpo centrale 3 e d’altro canto si avrebbe la carbonizzazione delle solette.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1) Metodo di realizzazione di un attrezzo per scivolare sulla neve, in particolare un metodo per la realizzazione di uno sci da sci alpinismo, comprendente le seguenti fasi: - realizzare una struttura portante (11) scatolare, comprendente un elemento portante superiore (1) ed un elemento portante inferiore (4) ciascuno realizzato in un materiale composito (15) comprendente una matrice polimerica (16) inglobante fibre continue di rinforzo (17, 18), realizzare un corpo centrale (3) di riempimento per detta struttura portante (11), realizzare almeno una pluralità di elementi di base (5, 6) atti ad essere vincolati a detto elemento portante inferiore (4), incollare mediante pressione e mediante una sostanza adesiva, almeno detti elementi della struttura portante (11), detto corpo centrale (3) e detti elementi base (5, 6), caratterizzato dal fatto che: il materiale composito (15) è una lastra piana preconsolidata avente uno spessore compreso tra 0,5 mm e 4 mm e presentante una pluralità di tessuti (18) di fibre continue rinforzati con una matrice termoplastica (16) e che perla realizzazione di detti elementi portanti superiore (1) ed inferiore (4) sono previste le seguenti fasi: tagliare da almeno detta una lastra preconsolidata (15) una prima sagoma (22) per detto elemento portante superiore (1) ed una seconda sagoma (22) per detto elemento di supporto inferiore (4), riscaldare dette sagome (22) ad una temperatura superiore al punto di melting di detta matrice termoplastica, stampare detta prima sagoma riscaldata mediante un primo stampo e detta seconda sagoma mediante un secondo stampo, - e che prima di detta fase di stampaggio si riscaldano dette sagome (22) ad una temperatura superiore al punto di melting di detta matrice termoplastica, e che detta fase di stampaggio prevede di stampare dette sagome (22) ad una temperatura compresa tra 100°C e 200° C, cosi da stampare dette sagome durante una fase di raffreddamento delle sagome stesse.
2. 2) Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di prevedere una fase di realizzazione di almeno un elemento di rinforzo (2) atto ad essere alloggiato all'interno della struttura portante (11), in cui detto elemento di rinforzo (2) è realizzato sagomando una lastra piana preconsolidata avente uno spessore compreso tra 0,5 mm e 4 mm e presentante una pluralità di tessuti (18) di fibre continue rinforzati con una matrice termoplastica (16) e che per la realizzazione di detto elemento di rinforzo (2) sono previste le seguenti fasi: tagliare da almeno una lastra preconsolidata (15) una terza sagoma (22) per detto elemento di rinforzo (2), - riscaldare detta sagoma (22) ad una temperatura superiore al punto di melting di detta matrice termoplastica, stampare detta terza sagoma riscaldata mediante uno stampo dedicato.
3. 3) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la fase incollaggio mediante pressione e mediante una sostanza adesiva, di almeno gli elementi della struttura portante (11), del corpo centrale (3) e degli elementi base (5, 6), si effettua in un ambiente con umidità controllata.
4. 4) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la fase incollaggio mediante pressione e mediante una sostanza adesiva, di almeno gli elementi della struttura portante (11), del corpo centrale (3) e degli elementi base (5, 6), si effettua in un ambiente con umidità relativa compresa tra il 30% e il 50%.
5. 5) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di prevedere una fase di trattamento superficiale di almeno una faccia degli elementi stampati (1, 2, 4) a partire dalle sagome delle lastre preconsolidate, detto trattamento superficiale essendo atto ad aumentare la rugosità della superficie delle succitate facce di almeno un 20% rispetto alla rugosità iniziale.
6. 6) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la fase di riscaldamento delle sagome (22) per gli elementi portanti superiore (1) ed inferiore (4) avviene posizionando una sagoma (22) al di sopra di uno stampo inferiore (21) di un dispositivo di stampaggio e procedendo quindi al riscaldamento di detta sagoma prevista al di sopra di detto stampo inferiore.
7. 7) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che lo stampo (20, 21) utilizzato perla fase di stampaggio delle sagome riscaldate, viene riscaldato ad una temperatura compresa tra 100 °C e 200°C 8) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la fase di riscaldamento delle sagome (22) ad una temperatura superiore al punto di melting della matrice termoplastica, avviene in una pluralità di fasi di riscaldamento successive, con temperature crescenti. 9) Metodo secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che ciascuna fase di riscaldamento successiva alla prima, prevede rispetto alla fase precedente un aumento di temperatura compreso tra 20°C e 100°C e che tra una fase di riscaldamento e l’altra è previsto un tempo di mantenimento della lastra alla temperatura della rispettiva fase per un tempo compreso tra 1” e 120’’. 10) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la fase di stampaggio inizia immediatamente dopo la fase di riscaldamento della sagoma (22), e prevede una velocità di chiusura dello stampo (20, 21) compresa fra 20 e 60 mm/sec, e una pressione specifica di stampaggio compresa fra 80 e 150 barmantenuta per un tempo compreso fra 20" e 200" 11) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di realizzare nel corpo centrale (3) almeno una sede (3E) per l’alloggiamento di almeno un elemento di rinforzo (2) e che detta sede è conformata in modo che le pareti (2A, 2B) di detto elemento di rinforzo (2) risultino sostanzialmente complanari con le corrispondenti pareti (3A, 3B) di detto corpo (3) quando è alloggiato in detta sede. 12) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la lastra piana preconsolidata presenta un materiale composito costituito da una pluralità di tessuti (18) di fibre continue rinforzate con una matrice termoplastica in cui il polimero della matrice termoplastica è scelto tra uno dei seguenti polimeri: PEI (Polyethylenimine), PPS (Polyphenylene sulfìde), PEEK (Polyether ether ketone), PA (Polyamide), PE (Polyethylene), PET (Polyethylene terephthalate), PP (Polypropylene) ed in cui dette fibre sono scelte tra almeno una delle seguenti fibre: fibre di carbonio, aramidiche, di vetro. 13) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la lastra piana preconsolidata presenta una pluralità di tessuti (18) tra loro sovrapposti e che presentano fibre di trama e ordito orientate con angoli 0°/90°, o in cui i tessuti estremali presentano fibre di trama e ordito orientate con angoli 0790°, e tessuti intermedi con fibre di trama e ordito orientate con angoli - 45V- 45°, dove il primo angolo si riferisce all’angolo delle fibre di ordito e dove detti angoli sono quelli formati da dette fibre rispetto ad un asse longitudinale (D) dell’attrezzo di scivolamento. 14) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che per la realizzazione dell’elemento portante superiore (1) si utilizza una sola prima lastra preconsolidata. 15) Attrezzo per scivolare sulla neve, in particolare uno sci da sci alpinismo, comprendente: - una struttura portante (11) scatolare, comprendente un elemento portante superiore (1) ed un elemento portante inferiore (4) ciascuno realizzato in un materiale composito (15) comprendente una matrice polimerica (16) inglobante fibre continue di rinforzo (17, 18), - un corpo centrale (3) di riempimento per detta struttura portante (11), - una pluralità di elementi di base (5, 6) atti ad essere vincolati a detto elemento portante inferiore (4), caratterizzato dal fatto che: - il materiale composito di detti elementi (1, 4) della struttura portante (11) è una lastra piana preconsolidata (15) avente uno spessore compreso tra 0,5 mm e 4 mm e presentante una pluralità di tessuti (18) di fibre continue rinforzati con una matrice termoplastica (16) e che detti elementi (1, 4) della struttura portante (11) sono realizzati per stampaggio di una sagoma tagliata da detta lastra preconsolidata; - in cui detta struttura portante scatolare (11) è costituita dall’elemento portante superiore (1) e dall'elemento portante inferiore (4), ha forma scatolare chiusa e delimita una camera al cui interno è previsto il corpo centrale di riempimento 3. 16) Attrezzo secondo la rivendicazione 15 caratterizzato dal fatto che: l’elemento portante superiore (1) ha una sezione trasversale ad U e presenta una parete superiore (1A) e pareti laterali (1B), inclinate, l’elemento portante inferiore (4) ha una forma sostanzialmente piana ed è atto a chiudere la sede delimitata dalle pareti (1A-B) dell'elemento portante superiore (1) 17) Attrézzo secondo la rivendicazione 16 caratterizzato dal fatto che i bordi liberi (1C) delle pareti inclinate (1B) dell’elemento portante superiore (1A) vanno in battuta contro una faccia superiore (4A) dell'elemento portante superiore (4). 18) Attrezzo secondo la rivendicazione 17 caratterizzato dal fatto che la faccia superiore (4A) dell'elemento portante superiore (4) ha una larghezza L1 maggiore rispetto alla distanza (L2) tra i i bordi liberi (1C) delle pareti inclinate (1B) dell'elemento portante superiore (1A) che vanno in battuta contro una faccia superiore (4A) dell'elemento portante superiore (4). 19) Attrezzo secondo la rivendicazione 16 caratterizzato dal fatto che l’elemento portante inferiore é sostanzialmente una parete di chiusura della sede delimitata dall’elemento portante superiore 1. 20) Attrezzo secondo la rivendicazione 15 caratterizzato dal fatto di presentare almeno un elemento di rinforzo (2) atto ad essere alloggiato all'interno della struttura portante (11), in corrispondenza della porzione dell’attrezzo alla quale vengono vincolati gli attacchi per uno scarpone, e che detto elemento di rinforzo (2) è realizzato in un materiale composito costituito da una lastra piana preconsolidata (15) avente uno spessore compreso tra 0,5 mm e 4 mm e presentante una pluralità di tessuti (18) di fibre continue rinforzati con una matrice termoplastica (16) e che detto elemento di rinforzo (2) è realizzato per stampaggio di una sagoma tagliata da detta lastra preconsolidata. 21) Attrezzo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che almeno una delle facce degli elementi stampati (1, 2, 4) prevede una rugosità con Ra compreso tra 2,25 e 4,25 e Rz compreso tra 16 e 30. 18) Attrezzo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il corpo centrale (3) prevede almeno una sede (3E) per l’alloggiamento di almeno un elemento di rinforzo (2) e che detta sede è conformata in modo che le pareti (2A, 2B) di detto elemento di rinforzo (2) risultino sostanzialmente complanari con le corrispondenti pareti (3A, 3B) di detto corpo (3) quando è alloggiato in detta sede, detta sede essendo prevista in corrispondenza della porzione dell’attrezzo alla quale vengono vincolati gli attacchi per uno scarpone. 22) Attrezzo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la lastra piana preconsolidata presenta un materiale composito costituito da una pluralità di tessuti (18) di fibre continue rinforzate con una matrice tennoplastica in cui il polimero della matrice termoplastica è scelto tra uno dei seguenti polimeri: PEI (Polyethylenimine), PPS (Polyphenylene sulfide), PEEK (Polyether ether ketone), PA (Poiyamide), PE (Polyethylene), PET (Polyethylene terephthalate), PP (Polypropylene) ed in cui dette fibre sono scelte tra almeno una delle seguenti fibre : fibre di carbonio, aramidiche, di vetro. 23) Attrezzo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la lastra piana preconsolidata presenta una pluralità di tessuti (18) tra loro sovrapposti e che presentano fibre di trama e ordito orientate con angoli 0°/90°, o in cui i tessuti estremali presentano fibre di trama e ordito orientate con angoli 0°/90°, e tessuti intermedi con fibre di trama e ordito orientate con angoli -45 °/ - 45°, dove il primo angolo si riferisce all’angolo delle fibre di ordito e dove detti angoli sono quelli formati da dette fibre rispetto ad un asse longitudinale (D) dell’attrezzo di scivolamento. 24) Attrezzo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la struttura portante (11) è formata da due soli elementi: un elemento portante superiore (1) ed un elemento portante inferiore (4), e che il materiale composito dell’elemento portante superiore (1) è un'unica prima lastra piana preconsolidata (15) e che il materiale composito dell’elemento portante inferiore (1) è un'unica seconda lastra piana preconsolidata (15). 25) Attrezzo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l’almeno un elemento di rinforzo (2) presenta una sezione trasversale ad U. 26) Attrezzo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l’almeno un elemento di rinforzo (2) presenta una pluralità di corpi (102A-B) aventi sezione trasversale sostanzialmente a forma di U.