ITRM20130678A1 - Stampo a due meta' provvisto di settori, per la produzione di gomme mediante vulcanizzazione. - Google Patents

Description

Stampo a due metà provvisto di settori, per la produzione di gomme mediante vulcanizzazione

La presente invenzione concerne uno stampo a due metà provvisto di settori, per la produzione di gomme mediante vulcanizzazione.

L’invenzione si riferisce al campo della produzione di gomme e in particolare di gomme piene, mediante vulcanizzazione di una opportuna mescola all’interno di uno stampo.

È noto che le caratteristiche tecniche di una gomma (che si tratti indifferentemente di un pneumatico o di una gomma piena, anche detta solid tire) e conseguentemente la sua abilità di soddisfare le performance di mercato per il quale essa è stata progettata sono garantite principalmente da quattro campi di controllo principali:

- tipologia della struttura interna;

- definizione e mescolazione del tipo di materiali;

- ciclo di vulcanizzazione (parametri termodinamici e temporali); e

- forma del prodotto.

Un prodotto viene definito quindi dalla corretta scelta, progettazione e combinazione di ciascuno di questi quattro parametri.

Il processo di vulcanizzazione, nonostante a livello di processo avvenga tra le ultime fasi di costruzione del prodotto, riflette un ruolo molto importante, in quanto permette di dare forma (tramite opportuni stampi) e consistenza (tramite opportune trasformazioni termo chimiche) al crudo (green tire) facendolo diventare prodotto finito (cured tire).

Lo stampo assume quindi rilevanza fondamentale, in quanto plasma il prodotto nella sua forma finale, correlandolo sia a fattori di pura performance (geometria della cavità e disegno del battistrada) sia a fattori puramente estetici/commerciali (eliminazione di problematiche di stampaggio, marking/lettering funzionale ed estetico). Per tale motivo, la corretta definizione dello stampo riflette un ruolo fondamentale nell’aspetto finale del prodotto gomma.

Tuttavia, le geometrie del prodotto finale (e quindi in negativo, dello stampo) devono sottostare a parametri di stampabilità che sono a loro volta legati alla tecnologia dello stampo. Infatti, così come avviene per i materiali metallici e plastici, la presenza di sottosquadri e repentine variazioni di geometria può determinare problematiche, anche insuperabili, nello stampaggio. Questo avviene nonostante la gomma vulcanizzata, usata per questa tipologia di prodotti, presenti delle caratteristiche di elasticità e deformazione decisamente migliori rispetto ai materiali plastici e meccanici, per i quali questa problematiche è molto più sentita.

Nel campo delle gomme piene (spesso indicate come solid tire) storicamente si è sempre utilizzata una tipologia di stampaggio basata su stampi a due metà montati su presse a due piani, con estrazione tramite espulsore automatico o manuale. Nella figura 1 è illustrata la soluzione di stampaggio in questione, ed in particolare è indicata in sezione solamente una metà di uno stampo, ma è da intendersi che, essendo lo stampo destinato alla realizzazione di una gomma, esso avrà una struttura complessivamente circolare, ovvero presenterà una seconda metà (non mostrata), che nel caso di specie si trova a destra rispetto alla metà di stampo che viene mostrata. In particolare, nella figura 1 è possibile individuare la cavità 1 dello stampo e, in successione il semistampo inferiore 2, l’anello tallone inferiore 3, il semistampo superiore 4 e l’anello tallone superiore 5. Il semistampo inferiore 2 è accoppiato in maniera fissa al piano pressa inferiore 6, mentre il semistampo superiore 4 e l’anello tallone superiore 5 sono accoppiati in maniera fissa al piano pressa superiore 7.

Nella fase di apertura dello stampo, illustrata con riferimento alla figura 2, il piano pressa superiore 7 si muove verso l’alto insieme al semistampo superiore 4 e all’anello tallone superiore 5, ad esso vincolati, liberando la porzione superiore della gomma 8.

Durante l’apertura dello stampo, per effetto dell’interferenza che viene a instaurarsi tra i sottosquadri 9 e i rispettivi tasselli 9’, si genera sul battistrada della gomma 8 uno stress meccanico che può causare strappi o lacerazioni, fino ad arrivare al caso estremo di impedire l’apertura della pressa per insufficiente forza di estrazione.

Tale fenomeno avviene analogamente, come illustrato con riferimento alla figura 3, durante l’espulsione della gomma 8 dal sottostampo inferiore 2, per effetto della spinta esercitata per mezzo dell’anello tallone inferiore 3.

Al fine di evitare questi problemi, sono stati sviluppati dei sistemi centripeti con utilizzo di stampi a settori di derivazione dal settore pneumatico dedicato a veicoli per passeggeri e/o fuoristrada (passenger/OTR). Tali sistemi, oltre a comportare un incremento di prezzo dovuto alla maggiore difficoltà tecnica nella realizzazione dello stampo, comportano la necessità di attrezzare l’unità produttiva con nuove presse di tipo radiale con i conseguenti valori di investimento che sono evidentemente necessari.

In questo contesto viene ad inserirsi la soluzione secondo la presente invenzione, che si propone di identificare una soluzione che permetta di avere geometrie battistrada più aggressive e complicate, preservando l’apparato tecnologico di fabbrica e la stampabilità del prodotto.

Questi ed altri risultati sono ottenuti secondo la presente invenzione proponendo una nuova tecnologia di stampo, caratterizzata dall’incrocio delle soluzioni positive di ciascuna delle due metodologie di stampaggio, ovvero implementando una tecnologia a settori su degli stampi a due metà montati su presse a due piani, al fine di ottenere i vantaggi di un sistema radiale senza la necessità di ricorrere ad investimenti elevati dovuti all’acquisizione di nuove presse.

Scopo della presente invenzione è quindi quello di fornire uno stampo a due metà provvisto di settori, per la produzione di gomme mediante vulcanizzazione, che permetta di superare i limiti degli stampi a due metà secondo la tecnologia nota e di ottenere i risultati tecnici precedentemente descritti.

Ulteriore scopo dell’invenzione è che detto stampo possa essere realizzato con costi sostanzialmente contenuti, sia per quanto riguarda i costi di produzione che per quanto concerne i costi di gestione.

Non ultimo scopo dell’invenzione è quello di proporre uno stampo a due metà provvisto di settori, per la produzione di gomme mediante vulcanizzazione, che sia semplice, sicuro ed affidabile.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione uno stampo a due metà comprendente una piastra inferiore, un anello tallone inferiore, una piastra superiore, un anello tallone superiore e una pluralità di settori che tutti insieme delimitano una cavità dello stampo, detti settori essendo accoppiati ad un anello cilindrico, disposto esternamente ad essi e solidale a detta piastra inferiore, detti settori essendo liberi di traslare, tra due finecorsa, rispetto ad una parete conica di detto anello cilindrico, con vertice della ideale continuazione di detta parete conica dalla parte di detta piastra inferiore, su detti settori agendo mezzi elastici che agiscono su detti settori allontanandoli da detta piastra inferiore.

Preferibilmente, secondo la presente invenzione, detti mezzi elastici sono costituiti da almeno una molla per ciascun settore, alloggiata in una sede di detto settore, con asse parallelo alla porzione di parete conica disposta lungo la stessa direzione radiale e più preferibilmente detta molla si impegna in una sede ricavata sulla superficie superiore della piastra inferiore.

Inoltre, secondo l’invenzione, tra ciascuno di detti settori e detta parete conica di detto anello cilindrico è definita una guida di scorrimento.

Risulta evidente l’efficacia dello stampo della presente invenzione, che consente di perseguire una serie di vantaggi, quali:

- il superamento dei limiti di sottosquadro derivanti dalla soluzione di stampaggio a due metà;

- il mantenimento dello stesso parco presse senza necessità di nuovi cospicui investimenti;

- la facilità di movimentazione, dovuta al fatto che sostanzialmente lo stampo è caratterizzato da due gusci con movimenti interni;

- l’eliminazione delle antiestetiche bave circonferenziali e una maggiore precisione nella chiusura dei settori;

- la possibilità di sviluppare prodotti più complessi;

- una maggiore semplicità di manutenzione dello stampo, la cui complessità è paragonabile a quella di uno stampo a settori; e

- un notevole risparmio economico in caso di cambio battistrada per miglioramenti/sostituzione/manutenzione successiva a guasto.

La presente invenzione verrà ora descritta, a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo una sua forma preferita di realizzazione, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 mostra una vista in sezione di una parte di uno stampo a due metà secondo la tecnica nota, in fase di chiusura,

- la figura 2 mostra una vista in sezione dello stampo della figura 1, in fase di apertura,

- la figura 3 mostra una vista in sezione dello stampo della figura 1, in fase di espulsione della gomma,

- la figura 4 mostra una vista in sezione di uno stampo a due metà provvisto di settori secondo la presente invenzione, in fase di chiusura,

- la figura 5 mostra una vista in sezione dello stampo della figura 4, in fase di caricamento, e

- la figura 6 mostra una vista in sezione di una guida di scorrimento di un settore dello stampo della figura 4 lungo un anello di contenimento dei settori dello stampo stesso.

Facendo riferimento alle figure 4 e 5, in uno stampo a due metà provvisto di settori, per la produzione di gomme mediante vulcanizzazione, secondo la presente invenzione, sono definite una cavità stampo 11, un anello cilindrico 12 di contenimento di una pluralità di settori 17, detto anello cilindrico 12 essendo anche indicato con il termine mold casing o cassa stampo, una piastra inferiore 13, un anello tallone inferiore 14, una piastra superiore 15, un anello tallone superiore 16 e una pluralità di settori 17 (la figura mostra un settore 17 sulla sinistra e un settore 17 sulla destra).

I settori 17 sono accoppiati all’anello cilindrico 12 con possibilità di traslazione lungo una parete conica 18, inclinata rispetto alla direzione di spostamento reciproco della piastra inferiore 13 e della piastra superiore 15. La traslazione di ciascun settore 17 rispetto all’anello cilindrico 12 è comandata, in fase di apertura dello stampo, da una molla 19 che lavora a compressione e che spinge sulla piastra inferiore 13, e in fase di chiusura dello stampo dalla spinta esercitata dalla piastra superiore 15.

Tutti i componenti dello stampo (escluse le molle 19) sono realizzati in acciaio per stampi, del medesimo tipo utilizzato per le tipologie classiche di stampo per gomme piene.

L’innovazione della soluzione proposta consiste, come mostrato nella figura 4, nell’utilizzo di una geometria di stampo assolutamente simile (esternamente) ad uno stampo classico a due metà, ma caratterizzata al suo interno da differenti movimenti relativi dei componenti.

Come già accennato in precedenza, lo spostamento verso l’alto della piastra superiore 15 e dell’anello tallone superiore 16, permette alla molla 19 interposta tra la piastra inferiore 13 e il settore 17 di esplicare la sua forza di apertura e quindi di permettere lo scorrimento del settore 17 lungo la parete conica 18 dell’anello circolare o cassa stampo 12. In particolare, la molla 19 è alloggiata in una sede del settore 17 il cui asse è parallelo a quello della porzione della parete conica 18 che si trova nella stessa direzione radiale. L’estremità della molla 19 si impegna in una sede 20 ricavata sulla superficie superiore della piastra inferiore 13.

Per effetto dell’inclinazione della parete conica 18 realizzata sull’anello circolare o cassa stampo 12, il movimento del settore 17 non è prettamente verticale (come accade negli stampi a due metà) ma ha una componente radiale, che permette una facile estrazione del pezzo, essendo evitati movimenti di sottosquadro.

Per descrivere più nel dettaglio le potenzialità dello stampo secondo la presente invenzione, nel seguito si andrà ad indicare, fase per fase, le movimentazioni effettuate ed i punti di forza e le criticità della soluzione proposta, facendo riferimento alle figure 4 e 5.

In particolare, lo stampo secondo la presente invenzione viene montato dagli operatori in pressa come da prassi, ovvero fissando la piastra inferiore 13 sul piano pressa inferiore (non mostrato), l’anello tallone superiore 16 e la piastra superiore 15 sul piano pressa superiore (non mostrato) e l’anello tallone inferiore 14 sull’estrattore (non mostrato), complanare al piano pressa inferiore.

In questa fase, le molle 19 sono leggermente in compressione, in quanto devono sostenere il peso dei settori 17. Il numero delle molle 19 per ciascun settore, la costante di rigidezza di ciascuna molla 19, nonché la differenza tra stato di riposo e stato di massima compressione della stessa è calcolato sulla base della larghezza del battistrada, del cosiddetto tread drop off (ovvero la semi-differenza tra diametro massimo al centro del battistrada e diametro in corrispondenza del termine esterno del battistrada) e quindi del diametro massimo del pezzo crudo prima dell’inserimento sullo stampo e dell’avvio del ciclo di vulcanizzazione e del diametro minimo della zona battistrada, ovvero il diametro misurato in corrispondenza del lato esterno del battistrada stesso. Il numero di settori 17 è funzione principalmente del diametro massimo della cavità 11 dello stampo, del peso dei settori 17 stessi e del numero di molle 19 necessarie.

Il numero minimo di settori 17 per garantire la buona estraibilità della gomma è individuato in quattro pezzi, da utilizzarsi per modelli di gomma di piccole dimensioni (con diametro del cerchio 4”-8”-9”), mentre tipicamente il numero di settori varierà tra sei e dodici in funzione del diametro e della complessità del disegno del battistrada.

Un numero più elevato di settori andrà preso in considerazione per applicazioni particolari.

Lo scorrimento del settore 17 sulla parete conica 18 dell’anello circolare o cassa stampo 12 è garantito tramite una guida 21, fornita di opportuni fine corsa meccanici atti ad evitare l’uscita accidentale dei settori 17 dall’anello circolare o cassa stampo 12. La guida 21, caratterizzata da opportuno gioco, ma non eccessivo per evitare possibili rotture dei settori 17 durante la chiusura dello stampo, è realizzata in maniera tale (scelta materiali di usura e piastre di scorrimento) da non usurarsi eccessivamente durante l’utilizzo. A titolo esemplificativo, ma non limitativo, la guida 21 può avere una conformazione prismatica o semicircolare. Nell’esempio mostrato con riferimento alla figura 6, la guida ha una conformazione prismatica a T.

Facendo riferimento alla figura 5, a stampo aperto, il crudo viene caricato all’interno dello stampo stesso. In questa fase, il diametro utile della cavità 11 è sensibilmente maggiore di quello del crudo, grazie all’apertura a petalo dei settori 17.

Una volta effettuato il caricamento del crudo, l’azionamento della chiusura della pressa provoca uno spostamento verticale verso il basso del piano superiore della stessa e quindi della piastra superiore 15 e del tallone superiore 16 ad esso rigidamente collegati. La piastra 15, durante la sua discesa, spingerà verso il basso i settori 17, generando perciò un fenomeno di strisciamento tra le superfici reciprocamente impegnate della piastra superiore 15 e dei settori 17. Tale fenomeno viene ridotto grazie all’adozione di uno speciale materiale di strisciamento posto in corrispondenza di dette superfici reciprocamente impegnate. La rotazione dei settori 17 è impedita dalle rispettive guide 21 di scorrimento prismatiche.

Una volta giunti a battuta i settori 17, la cavità 11 deve risultare perfettamente chiusa, a meno di eventuali piccoli giochi previsti in sede di progettazione o di opportuni sfoghi per aria/mescola. La conformazione dello stampo in chiusura è mostrata con riferimento alla figura 4.

Da questo punto in poi, la fase di vulcanizzazione può procedere come per il metodo tradizionale. Essendo i volumi in giochi di acciaio sostanzialmente simili, non risulta necessario variare i cicli di vulcanizzazione per effetto di differenti inerzie termiche o sorgenti di calore variate.

Al termine del ciclo di vulcanizzazione avviene, in forma inversa, quanto già descritto per il ciclo di chiusura dello stampo.

La piastra superiore 15, unitamente all’anello tallone superiore 16, deve alzarsi per permettere l’attuazione del movimento “quasi-radiale” dei settori 17. Ovviamente ci sarà sempre, per effetto della non perfetta tangenzialità tra pareti dello stampo e mescola vulcanizzata, un minimo effetto di ritenuta dei settori 17 che impedisce la corretta apertura dello stampo. Tuttavia, l’azione delle molle 19 facilita ed evita danneggiamenti del battistrada in estrazione.

Ad apertura stampo completa, la corsa radiale dei settori 17 sarà sufficiente per permettere un’estrazione della gomma senza interferenze con lo stampo.

I parametri critici di progettazione dello stampo sono quindi:

- il numero di settori 17, da cui dipende la forza di estrazione della gomma necessaria;

- la corsa radiale dei settori 17, che deve essere sufficiente a permettere l'estrazione della gomma vulcanizzata, a stampo aperto, senza interferenze con la sagomatura del battistrada;

- la corsa verticale dei settori 17 e l’inclinazione della parete conica 18, funzione sia della corsa radiale che della larghezza del battistrada, che permette il controllo delle forze di sostentamento dei settori 17 e la forza di reazione applicata al piano pressa;

- il numero di molle 19 e i loro parametri costruttivi: il numero di molle 19 deve essere tale da permettere l’estrazione della gomma, non diminuire eccessivamente la pressione di stampaggio e garantire una spinta residua anche a molla 19 usurata (per effetto delle deformazioni plastiche sulla stessa) (le molle 19 possono essere preferibilmente di tipo commerciale per ridurne il costo e facilitarne la reperibilità/sostituzione);

- le superifici di impegno reciproco tra i settori 17 e le piastre superiore 15 e inferiore 13: la progettazione geometrica di queste superfici e la loro costruzione deve essere tale da garantire una corretta ermeticità della cavità 11 (a meno di giochi voluti) e quindi evitare la presenza di flash (bave) in queste aree, in quanto la presenza di bave, oltre ad essere antiestetica e richiedere ulteriori lavorazioni, comporta anche problemi di altro tipo (ad esempio materiale disperso sullo stampo);

- i sistemi di serraggio/sicurezza dei settori 17 sono facilmente smontabili per garantire una veloce manutenzione degli stessi durante la pulizia.

La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1) Stampo a due metà comprendente una piastra inferiore (13), un anello tallone inferiore (14), una piastra superiore (15), un anello tallone superiore (16) e una pluralità di settori (17) che tutti insieme delimitano una cavità (11) dello stampo, detti settori (17) essendo accoppiati ad un anello cilindrico (12), disposto esternamente ad essi e solidale a detta piastra inferiore (13), detti settori (17) essendo liberi di traslare, tra due finecorsa, rispetto ad una parete conica (18) di detto anello cilindrico (12), con vertice della ideale continuazione di detta parete conica (18) dalla parte di detta piastra inferiore (13), su detti settori (17) agendo mezzi elastici (19) che agiscono su detti settori (17) allontanandoli da detta piastra inferiore (13).
2. 2) Stampo a due metà secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi elastici sono costituiti da almeno una molla (19) per ciascun settore (17), alloggiati in una sede di detto settore (17), con asse parallelo alla porzione di parete conica (18) disposta lungo la stessa direzione radiale.
3. 3) Stampo a due metà secondo la rivendicazione 2, in cui detta molla (19) si impegna in una sede (20) ricavata sulla superficie superiore della piastra inferiore (13).
4. 4) Stampo a due metà secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui tra ciascuno di detti settori (17) e detta parete conica (18) di detto anello cilindrico (12) è definita una guida (21) di scorrimento.