IT201600120462A1 - Macchinario semi-automatizzato per l’impregnazione di resina di materiali compositi - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo: “Macchinario semiautomatizzato per l’impregnazione di resina di materiali compositi” a nome di:

Descrizione

L'impregnazione di resina in situ di materiali compositi viene oggi realizzata con tecnologie manuali o a spruzzo che possono essere fortemente influenzate dal fattore errore umano e che non possono garantire elevate percentuali del rapporto volumetrico della componente fibrosa rispetto alla parte matriciale nel composito realizzato. L'invenzione oggetto del presente brevetto è un macchinario che consente di realizzare le fasi di impregnazione di resina, eliminazione degli eccessi di resina, rullaggio ed eliminazione delle bolle con un solo macchinario semiautomatizzato. Il macchinario è costituito da un corpo principale che contiene al suo interno gli elementi atti alla corretta impregnazione e posa in opera del materiale composito come indicato in figura 1, figura 2 e figura 3. Il macchinario, in una sua analisi macroscopica, è costituito da una sezione adibita a vasca di impregnazione (indicata con “A” in figura 1) all’interno della quale entra la resina mediante uno specifico ugello (indicato con “D” in figura 1) collegato ad un macchinario esterno di pompaggio ed entra anche il materiale composito (indicato con “C” in figura 1) che attraversando tale sezione ne esce impregnato. A valle della fase di impregnazione, il materiale composito impregnato incontra i rulli frangibolla (indicati con “B” in figura 1) che ne consentono l’applicazione ed il rullaggio per l’eliminazione delle bolle d’aria eventualmente createsi nel processo produttivo. Al corpo principale del macchinario viene collegato il rullo di materiale composito mediante una specifica staffa così da mantenere in un unico corpo sia il composito da impregnare sia il macchinario di impregnazione e installazione. La staffa e la posizione del materiale composito possono risultare sia interni sia esterni al corpo principale del macchinario. Il macchinario è collegato ad una pompa che consente un afflusso continuo di resina e mantenendo costante la pressione della resina presente nella vasca di impregnazione consente di utilizzare il macchinario su superfici caratterizzate da qualsiasi angolo di inclinazione. La geometria esterna del macchinario può avere curvature su uno o più lati al fine di consentire una lavorazione agevole anche su superfici caratterizzate da curvature su uno o più piani. La geometria esterna può essere caratterizzata da una o più maniglie atte a migliorarne la manovrabilità da parte dell’operatore. All'interno del macchinario sono presenti gli elementi che consentono l'eliminazione ed il recupero degli eccessi di resina nella vasca di impregnazione così da aumentare la percentuale volumetrica della componente fibrosa rispetto a quella matriciale nel composito realizzato ed evitare sprechi di materiale.

Il materiale composito disposto su un rullo che ne consente lo scorrimento entra all’interno della vasca di impregnazione dove viene impregnato con la resina ivi presente. All’ingresso della vasca di impregnazione il materiale composito passa attraverso due elementi contrastanti collegati a molle o equivalenti elementi di contrasto che garantiscono il corretto posizionamento assiale dello stesso entrando all’interno del macchinario e impediscono la fuoriuscita di resina dalla sezione del macchinario adibita a vasca di impregnazione. All’interno della sezione del macchinario adibita a vasca di impregnazione il materiale composito entra in contatto con la resina e comincia l’effettiva fase di impregnazione. All’interno della medesima sezione del macchinario il materiale composito incontra elementi cilindrici che possono essere in numero anche superiore a uno e con posizione assiale variabile all’interno della vasca di impregnazione in funzione della grammatura del materiale composito e quindi della minore o maggiore necessità di passaggi che garantiscano l’effettiva corretta impregnazione della parte fibrosa creando sul materiale composito impregnato una sollecitazione di compressione che incrementa la penetrazione della matrice nella componente fibrosa. Gli elementi cilindrici sopracitati, atti a garantire la corretta impregnazione del materiale composito, possono essere anche sostituiti da sistemi costituiti da elementi contrastanti equivalenti a quelli disposti nella sezione di ingresso e uscita della vasca di impregnazione. Il numero di questi elementi atti alla corretta impregnazione della componente fibrosa può variare in funzione della grammatura della parte fibrosa e della resina utilizzata per l’impregnazione e potrebbero anche essere aboliti nel caso si impregnino materiali compositi con grammatura molto bassa.

A valle del passaggio di impregnazione e compattazione, la parte fibrosa impregnata di resina esce dalla sezione del macchinario adibita a vasca di impregnazione mediante un sistema ad elementi contrastanti simile o perfettamente uguale a quello utilizzato all’ingresso di detta sezione. Questo sistema ad elementi contrastanti oltre a garantire l’uscita del materiale composito impregnato da dentro la sezione del macchinario adibita a vasca di impregnazione consente un’ulteriore compattazione del materiale composito impregnato con ulteriore eliminazione dell’eccesso di resina. Questo procedimento di passaggi successivi di impregnazione e compattazione garantisce il raggiungimento di una percentuale volumetrica di fibra nel composito in uscita dalla sezione del macchinario adibita a vasca di impregnazione superiore a quella raggiungibile con la tradizionale tecnologia di impregnazione manuale e consente inoltre una distribuzione omogenea della resina all’interno del materiale composito con l’eliminazione delle variazioni dovute alla manualità dei processi tradizionali. La sezione del macchinario adibita a vasca di impregnazione deve essere collegata mediante uno specifico ugello di ingresso (indicato con “D” in figura 1) ad una pompa o equivalente macchinario che consente di mantenere in tale sezione sempre la pressione della resina adeguata a garantire l’utilizzo del macchinario inclinandolo nello spazio senza rischiare di avere sezioni di materiale composito non correttamente impregnate per l’assenza di resina nella vasca d’impregnazione. L’ugello di ingresso della resina o un differente punto della sezione del macchinario adibita a vasca di impregnazione può essere corredato di un opportuno manometro per il controllo della pressione della resina all’interno di questa sezione del macchinario. Tale manometro può essere anche non posizionato direttamente sul macchinario ma bensì disposto sul macchinario esterno atto al pompaggio della resina o in altra posizione. La sezione del macchinario adibita a vasca di impregnazione può essere inoltre corredata di un foro (indicato con “E” in figura 1) atto alla fuoriuscita della resina al termine del processo. A valle della sezione del macchinario adibita a vasca di impregnazione, il materiale composito raggiunge la parte esterna del macchinario per essere applicata ove necessario. Nella sua sezione esterna inferiore, il macchinario è caratterizzato dalla presenza di uno o più rulli (indicati con “B” in figura 1) atti alla corretta applicazione del materiale composito ed all’eliminazione delle bolle che si possono creare nella fase di impregnazione e di applicazione. I rulli disposti nella sezione inferiore del macchinario possono essere sia lisci sia scanalanti e possono essere in numero variabile maggiore o uguale a uno in funzione delle superfici di applicazione. Nel caso di superfici di applicazione lisce è preferibile disporre due rulli che consentono la corretta disposizione planare del macchinario ed una corretta distribuzione degli sforzi applicati dall’operatore. La sollecitazione di compressione applicata ai rulli esterni sopracitati viene fornita dall’operatore. La forza di tiro del materiale nei processi sopraindicati viene realizzata mediante la forza applicata dall’operatore che muovendo il macchinario lungo la direzione di disposizione del materiale composito e applicando contemporaneamente al macchinario una sollecitazione in direzione ortogonale alla superficie di applicazione, mediante l’attrito tra gli elementi cilindrici disposti sulla sezione inferiore del macchinario e la superficie di applicazione, consente una rotazione degli stessi con conseguente tiro del materiale composito che procede nel processo sopraindicato. Uno dei rulli disposti a valle della vasca di impregnazione può essere collegato ad un motore elettrico che ne consente la rotazione per la realizzazione del tiro del materiale per procedere nelle diverse fasi del processo produttivo in aggiunta o in sostituzione della forza applicata dall’operatore. I rulli esterni sopracitati possono essere montati su sistemi di molle o altri elementi che forniscano un’elasticità agli stessi tale da omogeneizzare lo sforzo applicato in funzione di eventuali asperità della superficie destinata all’applicazione del materiale. Tali rulli possono essere caratterizzati da superficie liscia, scanalata o di altra geometria in funzione del loro scopo specifico. I rulli lisci hanno lo scopo principale di distribuire con omogeneità lo sforzo dell’operatore tra il materiale composito impregnato e la superficie di applicazione al fine di garantire una corretta e completa applicazione del materiale composito. I rulli caratterizzati da superfici scanalate o da altra geometria consentono l’eliminazione delle bolle d’aria che possono eventualmente formarsi all’interno del materiale composito o tra lo stesso e la superficie di applicazione. A valle delle parti sopraindicate il macchinario in oggetto può essere anche corredato da un sistema di taglio del materiale composito che consente di automatizzare anche questa fase del procedimento. Il macchinario sopra caratterizzato consente di ridurre l’influenza del fattore umano nella fase di posa in opera di un materiale composito costituito da una fase fibrosa e una matriciale, consente di aumentare la percentuale volumetrica di fibra nel materiale composito finale, consente di ridurre i tempi di applicazione del composito consentendo di effettuare in un’unica operazione le fasi di impregnazione, compattazione, rullatura ed eventualmente anche la fase di taglio del materiale composito realizzato. Il macchinario consente in ultimo una riduzione del consumo di resina determinando un vantaggio sia in termini economici sia in termini meccanici evitando eccessi localizzati di resina caratteristici delle tecnologie manuali di impregnazione.

Claims (1)

1. Rivendicazioni dell’invenzione industriale dal titolo: “Macchinario semiautomatizzato per l’impregnazione di resina di materiali compositi” a nome di: Rivendicazioni 1. Macchinario semi-automatizzato per l’impregnazione manuale di resina di materiali compositi, caratterizzato dalla presenza di: - una vasca di impregnazione (indicata con “A” in figura 1) contenente la resina, presente all’interno del corpo principale del macchinario; - rulli frangibolla (indicati con “B” in figura 1) posizionati a valle della vasca di impregnazione; 2. Macchinario semi-automatizzato per l’impregnazione manuale di resina di materiali compositi in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dalla presenza di una vasca di impregnazione (indicata con “A” in figura 1) presente all’interno del corpo principale del macchinario caratterizzata da una geometria scatolare tale da consentire l’introduzione nella stessa del materiale composito secco (indicato con “C” in figura 1) posizionati di larghezza compresa tra 10 mm e 1000 mm e spessore compreso tra 0.01 mm e 10 mm e l’introduzione della quantità di resina tale da garantire la corretta impregnazione del materiale composito. 3. Macchinario semi-automatizzato per l’impregnazione manuale di resina di materiali compositi in accordo alle rivendicazioni 1 a 2 caratterizzato dalla presenza all’interno della vasca di impregnazione, presente all’interno del corpo principale del macchinario, anche di uno o più rulli (indicati con “B” in figura 1) di diametro compreso tra 2 mm e 200 mm e larghezza compresa tra 10 mm e 1000 mm, la cui funzione consiste nel rullaggio del materiale composito impregnato con il fine di evitare la presenza di bolle all’interno di esso. 4. Macchinario semi-automatizzato per l’impregnazione manuale di resina di materiali compositi in accordo alle rivendicazioni 1 a 3 caratterizzato dalla presenza in corrispondenza della vasca di impregnazione di un ugello per il carico (indicato con “D” in figura 1) ed uno per lo scarico (indicato con “E” in figura 1) della resina di impregnazione. 5. Macchinario semi-automatizzato per l’impregnazione manuale di resina di materiali compositi in accordo alle rivendicazioni 1 a 4 caratterizzato dalla presenza di elementi di contrasto presenti all’ingresso e uscita della vasca di impregnazione del materiale composito, caratterizzati da una geometria circolare o semicircolare della sezione che entra in contatto con il materiale composito, con raggio di curvatura compreso tra 1 mm e 400 mm e larghezza compresa tra 10 mm e 1000 mm. 6. Macchinario semi-automatizzato per l’impregnazione manuale di resina di materiali compositi in accordo alle rivendicazioni 1 a 5 caratterizzato dalla presenza di molle o elementi facenti la medesima funzione accoppiati agli elementi di contrasto presenti all’ingresso e uscita della vasca di impregnazione del materiale composito, caratterizzati da precarico tale da impedire l’uscita della resina dalla vasca di impregnazione e consentire la corretta impregnazione della resina nelle fibre. 7. Macchinario semi-automatizzato per l’impregnazione manuale di resina di materiali compositi in accordo alle rivendicazioni 1 e 6 caratterizzato dalla presenza di rulli cilindrici frangibolle disposti a valle della vasca di impregnazione caratterizzati da una superficie esterna liscia o rugosa tale da consentire la corretta applicazione del materiale composito sul supporto e l’eliminazione delle bolle d’aria presenti al suo interno. 8. Macchinario semi-automatizzato per l’impregnazione manuale di resina di materiali compositi in accordo alle rivendicazioni 1 a 7 caratterizzato dalla presenza di un motore elettrico collegato ad uno dei cilindri in contatto con il materiale composito caratterizzato da una potenza tale da consentirne la rotazione.