ITRE990111A1

ITRE990111A1 - Macchina per realizzare miscugli di resina sintetica e fibre rinforzanti.

Info

Publication number: ITRE990111A1
Application number: IT1999RE000111A
Authority: IT
Inventors: Albino Rossi
Original assignee: Virginio Schiaretti Societa Pe; Ferioli Filippo Srl
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2001-05-10
Also published as: ITRE990111A0; EP1099525A1; IT1311044B1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“ MACCHINA PER REALIZZARE MISCUGLI DI RESINA SINTETICA E FIBRE RINFORZANTI”

li presente trovato riguarda una macchina per realizzare miscugli di resina sintetica e fibre rinforzanti, più precisamente per realizzare solamente la prima fase (ossia introdurre fibre rinforzanti in materiale di resina sintetica), oppure per realizzare l’intero miscuglio (introduzione delle fibre e successiva mescolazione dell’impasto di fibre e resina).

È noto da tempo che mescolare fibre minerali o sintetiche (in particolare fibre di vetro) con la resina sintetica può migliorare considerevolmente le proprietà meccaniche di questa, in particolare la resistenza alla trazione.

Tuttavia esistono problemi tecnici tuttora irrisolti che impediscono la realizzazione pratica di detto miscuglio tra fibre e resina sintetica, in particolare per le difficoltà intrinseche di manipolare masse formate da fibre con lunghezza relativamente elevata (maggiore di 20 mm), dato che queste tendono a legare tra loro dando danno luogo ad ammassi soffici intrecciati che risultano poco scorrevoli.

Allo stato attuale della tecnica si utilizzano fibre lunghe pre- impregnate con resina sintetica termoindurente, che vengono utilizzate in stampi a compressione manipolandole in forma di stuoie o materassini.

Si usano anche processi cosiddetti di “poltrusione” e processi di centrifugazione di fibre lunghe impregnate, in particolare per realizzare lunghi pali per illuminazione pubblica.

Si tratta in ogni caso di tecnologie relativamente complesse e che richiedono tempi specifici di lavorazione relativamente lunghi.

È anche noto utilizzare fibre corte (di lunghezza inferiore a 10 mm) impastate in una massa di resina sintetica (sia termoindurente sia termoplastica) che vengono introdotte, in forma di fibre corte, regolari ed omogenee, entro convogliatori a vite co-rotanti, ove vengono impastate con il materiale allo stato fluido di resina sintetica.

Con tale tecnologia si riescono a mescolare miscugli contenenti solamente fibre corte, le cui caratteristiche meccaniche di resistenza sono quindi proporzionalmente basse; inoltre i costi delle fibre stesse e della loro lavorazione (per preparare dette fibre regolari ed omogenee da mescolare nella resina) sono relativamente elevati.

Uno scopo della presente invenzione è di realizzare una macchina capace d’introdurre, in modo efficace, fibre rinforzanti di lunghezza relativamente elevata (maggiore di 20 mm), per realizzare un miscuglio con materiale di resina sintetica.

Un altro scopo dell’ invenzione è di realizzare una macchina capace d’utilizzare in modo efficace fibre rinforzanti lunghe e non omogenee, in particolare fibre derivanti dal recupero e sgretolamento di materiale termoindurente, oppure materiale in forma di masse di fibre di lunghezze e spessori diversi.

Un altro scopo dell’invenzione è di realizzare una macchina capace d’alimentare in modo efficace fibre rinforzanti continue (di lunghezza indeterminata) per realizzare un miscuglio con materiale di resina sintetica.

Un altro scopo dell’invenzione, in una delle sue forme di realizzazione, è di realizzare una macchina capace di realizzare in modo completo un miscuglio di resina sintetica e fibre rinforzanti ed inoltre in grado di alimentare direttamente tale miscuglio, ad un’unità di formatura, quale una testa d’estrusione, uno stampo d’iniezione, uno stampo a compressione, ecc.

Detti ed altri scopi ed ulteriori vantaggi sono raggiunti dal trovato in oggetto così come si caratterizza nelle rivendicazioni.

Il trovato è basato sul fatto che comprende un convogliatore a coclea avente due propulsori a vite contro - rotanti entro corrispondenti canali sostanzialmente aderenti al doppio profilo circolare delle viti, ed avente un tratto iniziale d’introduzione e successiva spinta delle fibre; e comprende inoltre un dispositivo alimentatore di fibre provvisto di mezzi rotanti di trascinamento/rimescolamento delle fibre atto ad introdurre le fibre stesse nel detto tratto iniziale del convogliatore a coclea, attraverso una bocca d’ingresso il cui asse è perpendicolare al piano definito dai due assi dei propulsori a vite; inoltre, il convogliatore a coclea è connesso, con l’estremità di valle del detto tratto iniziale, con un organo convogliatore atto a convogliare materiale fluido di resina sintetica, entro il quale spinge le fibre ricevute dal dispositivo alimentatore.

Il trovato viene esposto in dettaglio nel seguito con l'aiuto delle allegate figure che ne illustrano una forma, a titolo d’esempio e non esclusiva, d’attuazione.

La FIG. 1 è una vista prospettica della macchina in oggetto.

La FIG. 2 è una sezione secondo il piano verticale assiale di FIG. 1.

La FIG. 3 è la vista in pianta dall’alto di FIG. 2.

La FIG. 4 è la sezione secondo il piano IV-IV di FIG. 2.

La FIG. 2A è una sezione come la FIG. 2, comprendente una diversa forma d’attuazione del dispositivo alimentatore.

La FIG. 3 A è la vista in pianta dall’alto di FIG. 2 A.

La FIG. 5 è una vista in pianta dall’alto di una diversa forma d’attuazione della macchina, idonea ad effettuare il mescolamento con resine sintetiche.

La FIG. 6 è una vista prospettica di un’ulteriore forma d’attuazione della macchina, idonea ad effettuare il mescolamento con resine sintetiche.

La FIG. 7 è una vista prospettica di un’ulteriore forma d’attuazione della macchina, idonea ad effettuare il mescolamento con resine sintetiche.

La macchina secondo l’invenzione comprende un convogliatore a coclea 10 avente due propulsori a vite 11, ciascuno dei quali comprende un albero 13 su cui si avvolge una vite 12; gli assi degli alberi sono paralleli e posti su uno stesso piano orizzontale; i profili delle viti 12 s’intersecano in un tratto centrale, mentre (ovviamente) non toccano gli alberi 13. 1 due propulsori 11 sono uno destrogiro e l’altro sinistrogiro ed inoltre sono contro-rotanti, in modo da convogliare il materiale nella stessa direzione; il senso di rotazione è tale che le viti 12 ruotano verso l’alto nel tratto centrale (in cui s’intersecano i profili). I due alberi 13 sono entrambi motorizzati mediante un gruppo di motorizzazione (globalmente indicato con 15).

I propulsori 11 sono inseriti entro corrispondenti canali 14, cilindrici, la cui superficie è sostanzialmente aderente al profilo della corrispondente vite 12, ad eccezione del tratto centrale ove i due canali s’intersecano. I due canali 14 sono ricavati entro un corpo cilindrico pieno 16.

II tratto iniziale (di monte), indicato con A, del convogliatore 10 serve per l’introduzione e successiva spinta delle fibre e comprende una bocca d’ingresso 17 ricavata nei due canali 14, sulla zona superiore del corpo cilindrico 16, per l’introduzione nei canali 14 del materiale fibroso, il cui asse è perpendicolare al piano definito dai due assi dei propulsori a vite 11. Preferibilmente, in corrispondenza della bocca 17, i canali 14 possiedono due fianchi laterali 14a (si veda la F1G. 4) che divergono un poco verso l’esterno e verso l’alto, per favorire l’ingresso delle fibre nei canali stessi.

Sopra questa bocca 17 è posto un dispositivo 20 alimentatore di fibre che comprende una tramoggia 21 ad asse sostanzialmente verticale atta a ricevere e contenere una massa del materiale in fibre .

Nelle figure 1-4 è illustrata una prima forma di attuazione del dispositivo 20.

Secondo una caratteristica importante dell’invenzione, il dispositivo 20 è provvisto di mezzi rotanti 22 di trascinamento/rimescolamento delle fibre atto ad introdurre le fibre stesse nel detto tratto iniziale A del convogliatore a coclea 10, attraverso la bocca d’ingresso 17.

In particolare, è previsto almeno un mezzo rotante 22, posto a monte e vicino alla bocca d’ingresso 17 del convogliatore a coclea, il quale possiede almeno una paletta 24, posta in rotazione attorno ad un asse parallelo al piano definito dai due assi dei propulsori a vite 11, atta a muovere/rimescolare la massa delle fibre che viene immessa nella tramoggia per essere introdotta attraverso la bocca d’ingresso 17.

Secondo la forma particolare e preferita di attuazione, illustrata nelle figure, il dispositivo alimentatore 20 comprende due mezzi rotanti 22 ad assi orizzontali e paralleli tra loro, ciascuno dei quali comprende un albero 23, azionato da un rispettivo motore 231 che porta almeno una, preferibilmente due palette 24 elastiche. La tramoggia 21 possiede pareti convergenti in basso e pareti verticali e dette palette 24 hanno lunghezza tale da interferire, con la propria estremità, con la porzione inferiore 2 la della tramoggia 21 il cui profilo interno è appositamente arcuato per mantenere una distanza costante dall’albero 23. Nella rotazione, le palette 24 si flettono quando interferiscono con detta porzione inferiore 2 la (come illustrato con linea continua in FIG. 2) e successivamente riprendono in modo elastico il proprio profilo normale (come illustrato con linea a tratti in FIG. 2) quando risalgono più in alto ove si trovano immerse nella massa di materiale fibroso posto nella tramoggia 21.

Nel funzionamento, la massa di materiale formato da fibre (eventualmente insieme con cariche inerti in polvere o piccola pezzatura) viene alimentato, alla rinfusa entro la tramoggia 21, attraverso la quale tende per gravità a scendere, attraverso la bocca 17 entro gli spazi liberi dei canali 14, ossia tra le spire delle viti 12 attorno agli alberi 13. Per sua natura questo materiale di fibre non riuscirebbe, per sola gravità a scendere attraverso la bocca 17 perché le fibre tendono ad intrecciarsi tra loro ed a formare quindi dei ponti sopra la bocca stessa che bloccano la discesa del materiale; tuttavia, questo inconveniente viene superato dai mezzi rotanti 22 la cui azione è particolarmente efficace per rompere tali ponti e sospingere e favorire la discesa delle fibre; a questo proposito è particolarmente importante il fatto che le palette si caricano a flessione contro la porzione inferiore 21a della tramoggia e poi, quando riprendono la propria forma, danno un colpo repentino (come una molla caricata) alla massa delle fibre accumulata in quella zona, sopra la bocca 17, muovendola e rimescolandola, con un’efficacia che, si è sperimentalmente accertato, favorisce in grado elevato la discesa delle fibre attraverso la bocca 17.

Grazie alle descritte caratteristiche, le fibre discendono quindi entro il tratto iniziale A del convogliatore 10, distribuendosi e riempiendo i vani liberi tra le spire delle viti 12; qui la rotazione delle viti 12 dapprima trascina in rotazione le fibre sui Iati esterni dei canali 14 e poi nella parte inferiore di questi ed infine, incontrando una parte di canale 14 chiuso, la rotazione delle viti 12 produce l’avanzamento in direzione assiale del materiale.

Nelle figure 2A e 3A è mostrata una seconda forma di attuazione del dispositivo alimentatore di fibre, per il caso in cui al convogliatore 10 vengano alimentate fibre continue F di lunghezza indeterminata (tipicamente fibre ROVìNG).

In tal caso il dispositivo di alimentazione (qui indicato globalmente con 30) comprende almeno una coppia motorizzata di rulli 31, 32 atti a trascinare fibre continue di lunghezza indeterminata per alimentarle al convogliatore a coclea attraverso la bocca d’ingresso 17. In particolare, il dispositivo alimentatore 30 comprende due coppie motorizzate di rulli 31, 32; ciascuna delle quali comprende un rullo trascinante 31 avente forma troncoconica, e un rullo folle 32 di contrasto, atti a dividere le fibre secondo due flussi diretti verso i due lati esterni dei canali 14. In dettaglio, grazie alla forma conica del rullo 31 ciascuna coppia di rulli 31, 32 sospinge le rispettive fibre F verso la zona ove il diametro del rullo 31 è maggiore, e le due coppie 31, 32 sono disposte in modo che i due flussi di fibre F si allontanino tra loro e si portino sopra i due lati esterni dei canali 14.

Ovviamente, in entrambe le realizzazioni sopra descritte, il profilo e le dimensioni delle viti 12 saranno tali da favorire i descritti movimenti delle fibre entro i canali 14 e preferibilmente tali da evitare laminazioni e/o strappi alle fibre stesse, al fine di conservarne quanto più possibile la lunghezza iniziale.

Inoltre, preferibilmente, il tratto di vite 12 a valle della bocca di ingresso 17 sarà a passo decrescente, oppure con spessore crescente, in modo da ridurre il volume dei vani liberi tra le spire e aumentare gradualmente, man mano il materiale di fibre viene spinto a valle, il grado di compattazione del materiale stesso.

Il convogliatore a coclea 10 è connesso, con l’estremità di valle del detto tratto iniziale A, con un altro organo convogliatore atto a convogliare materiale fluido di resina sintetica, entro il quale spinge le fibre ricevute dal dispositivo alimentatore 20, 30.

Nella forma di realizzazione illustrata in FIG. 5 , il convogliatore a coclea 10 possiede solamente il detto tratto iniziale A per l’introduzione e la spinta assiale delle fibre, il quale è collegato, con la propria estremità di valle IOa, con un punto intermedio di un secondo convogliatore 35 (di per sé noto), in particolare avente due propulsori a vite 36 co-rotanti, avente asse perpendicolare al primo convogliatore 10 (di per sé noto), atto a convogliare materiale plastico.

Questa realizzazione serve tipicamente per realizzare miscugli con resine termoplastiche ed il convogliatore 10 funge da mezzo iniettore di fibre entro il secondo convogliatore 35.

In questo convogliatore 35, con modalità note, viene immessa una resina termoplastica, che viene riscaldata e resa fluida all’interno di esso. In un punto intermedio, questa resina fluida riceve le fibre introdotte tramite il convogliatore 10, e nel tratto successivo queste fibre vengono mescolate, grazie all’azione dei propulsori a vite 36 e quindi tale miscuglio viene introdotto in un’unità di formatura posta a valle (di tipo noto e non illustrata nelle figure), quale una testa di estrusione, uno stampo di iniezione, uno stampo a compressione, ecc., oppure viene solidificato e ridotto in granuli per essere stoccato e successivamente utilizzato quale materia prima.

Nella forma di realizzazione illustrata nelle FIG.5 e 6, a valle del tratto iniziale A di introduzione e spinta delle fibre, il convogliatore a coclea 10 prosegue definendo un ulteriore tratto di convogliamento B entro il quale viene iniettato materiale allo stato fluido di resina sintetica. In particolare, questo ulteriore tratto di convogliamento B è atto a produrre il rimescolamento del materiale fluido e delle fibre contemporaneamente con l’avanzamento degli stessi, per rendere più omogenea la miscuglio.

La realizzazione di FIG. 6 serve per realizzare un miscuglio con resine termoindurenti.

La resina viene qua introdotta, a temperatura ambiente e allo stato sostanzialmente liquido, nel tratto B del convogliatore 10, mediante semplici iniettori 41 (di per sé noti) alimentati da pompe (di tipo noto e non illustrate nelle figure), in modo da realizzare entro il tratto B un miscuglio comprendente dal 50% al 98 % di fibre. Il tratto B comprende una sezione in cui le viti sono conformate in modo da realizzare un efficace rimescolamento tale da rendere più omogeneo il miscuglio fibre-resina, seguito da un tratto in cui le viti sono conformate in modo da realizzare un’efficace spinta assiale. La realizzazione di FIG. 7 serve per realizzare un miscuglio con resine termoplastiche. È previsto un secondo convogliatore a coclea 42 (di per sé noto) atto a convogliare materiale termoplastico, in particolare avente un solo propulsore a vite 43. Il convogliatore 42 ha asse perpendicolare al primo convogliatore 10, ed è collegato con la propria estremità di valle con un punto del detto tratto di convogliamento B del primo convogliatore per alimentare entro un punto intermedio di questo, materiale allo stato fluido di resina sintetica termoplastica, in modo da realizzare un miscuglio comprendente dal 50% al 98 % di fibre. Il tratto B comprende, anche in questo caso, una sezione in cui le viti sono conformate in modo da realizzare un efficace rimescolamento tale da rendere più omogeneo il miscuglio fibre-resina, seguito da un tratto in cui le viti sono conformate in modo da realizzare un’efficace spinta assiale.

In entrambi i casi, a valle del tratto B del convogliatore, è vantaggiosamente prevista un’unità di formatura, quale una testa di estrusione, uno stampo di iniezione, uno stampo a compressione, ecc.

Nelle varie realizzazioni illustrate, possono essere previste apposite unità di condizionamento 45, in funzione del tipo di resina trattata e delle operazioni eseguite per rendere / mantenere sufficientemente fluida la resina; in particolare, nei casi in cui viene trattata resina termoplastica le unità 45 serviranno per il riscaldamento, mentre nei casi di resina termoindurente le unità 45 serviranno per il raffreddamento.

Grazie all’invenzione, è innanzitutto reso possibile realizzare miscugli di resine sintetiche con fibre che si mantengono relativamente lunghe, mediante macchine relativamente semplici e con operazioni semplici e rapide.

Inoltre, il materiale di fibre che viene alimentato alla bocca di ingresso 17, può essere materiale disomogeneo (fibre con lunghezze e dimensioni diverse, disposte in modo disordinato), anche derivante dal trattamento (sgretolamento, sminuzzatura, spezzettatura) di materiale termoindurente di recupero, cosa questa di grande vantaggio economico.

Inoltre, immediatamente a valle della operazione di unione e rimescolamento delle fibre con la resina sintetica, il miscuglio così ottenuto può venire introdotto direttamente, senza altri trattamenti o passaggi in altre macchine, in un’unità di formatura. Viene inoltre reso possibile la formatura per estrusione o per iniezione di oggetti a base di resine termoindurenti caricate con fibre.

Ovviamente al trovato in oggetto potranno venire apportate numerose modifiche di natura pratico-applicativa, senza con ciò uscire dall'ambito dell'idea inventiva come sotto rivendicata.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Macchina per alimentare fibre rinforzanti per realizzare un miscuglio con materiale di resina sintetica, caratterizzata dal fatto che comprende: un convogliatore a coclea (10) avente due propulsori a vite (11) contro - rotanti entro corrispondenti canali (14) sostanzialmente aderenti al profilo delle viti (12), ed avente un tratto iniziale (A) di introduzione e successiva spinta delle fibre; un dispositivo (20, 30) alimentatore di fibre, provvisto di mezzi rotanti (22, 31, 32) di trascinamento/rimescolamento delle fibre atto ad introdurre le fibre stesse nel detto tratto iniziale (A) del convogliatore a coclea (10), attraverso una bocca d’ingresso (17) il cui asse è perpendicolare al piano definito dai due assi dei propulsori a vite (11), 2. Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il detto convogliatore a coclea (10) è connesso, con l’estremità di valle del proprio tratto iniziale (A), con un organo convogliatore atto a convogliare materiale fluido di resina sintetica, entro il quale spinge le fibre ricevute dal dispositivo alimentatore (10). 3. Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il dispositivo alimentatore di fibre (20) comprende almeno un mezzo rotante (22), posto a monte e vicino alla bocca d’ingresso (17) del convogliatore a coclea (10), avente almeno una paletta (24), posta in rotazione, atta a muovere/rimescolare la massa delle fibre che viene introdotta alla bocca d’ingresso (17). 4. Macchina secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che il dispositivo alimentatore di fibre (20) comprende una tramoggia (21) ad asse sostanzialmente verticale, impostata su una bocca di ingresso (17) ricavata sulla zona superiore del convogliatore a coclea (10), per l’introduzione in questo del materiale fibroso, ed il mezzo rotante comprende palette elastiche (24) rotanti attorno ad un asse parallelo al piano definito dai due assi dei propulsori a vite (11), dette palette (24) avendo lunghezza tale da interferire, con la propria estremità, con la porzione inferiore (2 la) della tramoggia (21) in modo che, nella rotazione, si flettono quando interferiscono con detta porzione inferiore (2 la) e successivamente riprendono in modo elastico il proprio profilo normale quando si trovano immerse nella massa di materiale fibroso posto nella tramoggia (21). 5. Macchina secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che il dispositivo alimentatore di fibre (20) comprende due mezzi rotanti (21) ad assi orizzontali e paralleli tra loro, ciascuno dei quali porta due palette elastiche (24). 6. Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il dispositivo alimentatore di fibre (30) comprende almeno una coppia motorizzata di rulli (31 , 32) atti a trascinare fibre continue di lunghezza indeterminata per alimentarle al convogliatore a coclea attraverso la bocca d’ingresso. 7. Macchina secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che il dispositivo alimentatore di fibre (30) comprende due coppie motorizzate di rulli (31, 32) di cui uno (31) trascinante avente forma troncoconica, atti a dividere le fibre secondo due flussi diretti verso i due lati esterni dei canali (14). 8. Macchina secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il convogliatore a coclea (10) è collegato, con la propria estremità di valle (IOa), con un punto intermedio di un secondo convogliatore (35), avente asse perpendicolare al primo (10), atto a convogliare materiale plastico. 9. Macchina secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il convogliatore a coclea (10), a valle del tratto iniziale (A) di introduzione e spinta delle fibre, prosegue definendo un ulteriore tratto (B) di convogliamento entro il quale viene iniettato materiale allo stato fluido di resina sintetica. 10. Macchina secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che detto ulteriore tratto (B) di convogliament è atto a produrre il rimescolamento del materiale fluido e delle fibre contemporaneamente con l’avanzamento degli stessi, per rendere più omogenea la miscuglio. 11. Macchina secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che comprende un secondo convogliatore a coclea (42) atto a convogliare materiale plastico, avente asse perpendicolare a primo convogliatore, e collegato con la propria estremità di valle con un punto del detto ulteriore tratto (B) di convogliamento del primo convogliatore (10) per alimentare entro questo materiale allo stato fluido di resina sintetica.