IT201800003447A1 - Prodotto laminare ad uso strutturale ottenuto da feltro di fibra di carbonio riciclata e procedimento di produzione - Google Patents
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Description
Descrizione del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“PRODOTTO LAMINARE AD USO STRUTTURALE OTTENUTO DA FELTRO DI FIBRA DI CARBONIO RICICLATA E PROCEDIMENTO DI PRODUZIONE
Settore dell’invenzione
L’invenzione riguarda un procedimento per ottenere da feltro di fibra di carbonio, in particolare da feltro di fibra riciclata, un laminato per prodotti ad uso strutturale.
In una applicazione preferita l’invenzione riguarda un laminato composto integralmente da fibra di carbonio e riciclabile completamente al termine del ciclo di vita del prodotto.
A titolo di esempio, il laminato dell’invenzione potrà essere destinato in generale di lamiere stampate in pressa ed in particolare alla industria automotive per la realizzazione di parti di scocca in carbonio pronte alla verniciatura (cd “Body in white” ) anche con compiti strutturali.
Stato dell’arte
Allo stato attuale, il feltro di fibra di carbonio, in particolare il feltro di fibra di carbonio riciclato, è ampiamente utilizzato per la realizzazione di prodotti termoisolanti.
A titolo di esempio US2012219778 descrive un processo per accoppiare uno strato di feltro a bassa resistenza con almeno uno strato di feltro rigido per ottenere lastre con capacità isolanti migliorate.
E’ pertanto sentita l’esigenza di disporre di prodotti laminari in feltro di fibra di carbonio che possano avere capacità strutturale, oltre a mantenere le note caratteristiche di isolamento termico.
Scopo dell’invenzione
Un primo scopo della presente invenzione è pertanto quello di proporre un procedimento per la realizzazione di prodotti laminari a partire da feltro di fibra di carbonio riciclate, adatti ad impieghi strutturali.
Un secondo scopo è quello di proporre un procedimento per la realizzazione di prodotti laminari a partire da feltro di fibra di carbonio che sia completamente riciclabile a fine vita del prodotto, dove per completamente riciclabile si deve intendere inseribile in un processo circolare di produzione, impiego e riutilizzo sostanzialmente integrale di feltro di fibra di carbonio.
Sommario dell’invenzione
A tali scopi si è pervenuti con un procedimento secondo almeno una delle rivendicazioni allegate.
I vantaggi ottenuti consistono essenzialmente nel fatto che viene reso possibile ed economicamente vantaggioso l’impiego strutturale di un materiale di per se non adatto a sopportare elevate sollecitazioni.
Un ulteriore vantaggio è dato dal fatto che il processo può fare uso di feltro di fibra di carbonio completamente riciclata.
Un ancora ulteriore vantaggio è dato dal fatto che il prodotto laminare ottenuto può essere composto da fibra di carbonio sostanzialmente al 100% ed a fine ciclo può essere trasformato per la produzione di feltro di fibra di carbonio riutilizzabile circolarmente.
Un ancora ulteriore vantaggio è dato dal fatto che il processo dell’invenzione permette di produrre prodotti laminari con diverso comportamento direzionale, selezionabile a seconda della applicazione.
Lista dei disegni
Altre caratteristiche e vantaggi del procedimento secondo la presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla descrizione che segue e dagli annessi disegni, nei quali:
- la fig.1 mostra schematicamente una possibile linea di produzione di un prodotto laminare secondo l’invenzione;
- la fig.2 mostra schematicamente un prodotto laminare secondo l’invenzione; - la fig.3 mostra uno schema circolare di applicazione del procedimento dell’invenzione.
Descrizione dettagliata
Con riferimento agli annessi disegni, è descritto un prodotto laminare secondo l’invenzione comprendente un primo strato 2 di contenimento, preferibilmente composto da fibre libere orientate, almeno uno strato interno di feltro di fibre di carbonio riciclate 1 disposte su detto primo strato di contenimento 2 ed almeno un secondo strato 3 di contenimento preferibilmente composto da fibre libere orientate disposto su detto strato di feltro di fibra di carbonio.
Il prodotto laminare 4 è formato dallo strato di feltro di fibra di carbonio e detti primo secondo strato di contenimento cuciti reciprocamente allo scopo di imprigionare le fibre del feltro di fibra di carbonio.
Vantaggiosamente, il prodotto ottenuto 4 è formato da uno strato interno di feltro di fibra di carbonio e strati laterali di contenimento che costituiscono una struttura a sandwich di migliorate caratteristiche meccaniche, conferite dalla leggerezza e dal relativo spessore dello strato interno di feltro, o anima, contenuto dagli strati esterni e dalla struttura a fibre orientate degli strati esterni, o pelli.
Preferibilmente, la fibra riciclata è utilizzata presenta una lunghezza compresa tra 40 e 90 mm ed è alimentata nel processo in forma di rotoli.
In particolare, il contenimento del feltro di fibra di carbonio riciclata, che è costituito di per sé da fibre corte sparse non tessute, permette di eseguire successive lavorazioni, ad esempio di impregnazione, senza perdita di fibre nel bagno di impregnazione.
In un esempio preferito di realizzazione, almeno uno di detti primo e secondo strato di contenimento sono costituiti da uno o più nastri di fibre monoassiali non legate note come NFC “Non Crimped Fabrics”, orientate secondo una o più direzioni y1, y2 formanti ciascuna rispetto ad una direzione x un angolo selezionato preferibilmente tra 0°, /- 45°, 90° e loro combinazioni.
Nell’esempio preferito di attuazione descritto, il procedimento per ottenere il prodotto 4 viene attuato mediante un macchinario 12 in cui il piano di lavoro 9 è un piano di trasporto mobile lungo una direzione di lavoro x e le fasi di disposizione degli strati di contenimento 2, 3 dello strato di feltro di fibre di carbonio 1 e di chiusura o cucitura del prodotto laminare 4 sono attuate in continuo con lo strato di feltro alimentato a partire da rotolo.
Preferibilmente, macchine utilizzabili per la attuazione del procedimento in continuo sono le macchine già note per la produzione di tessuti multiassiali non legati, ad esempio del tipo descritto in US3761345 nelle quali il procedimento viene attuato mediante un macchinario 12 in cui il piano di lavoro 9 è un piano di trasporto mobile lungo una direzione di lavoro x e le fasi di disposizione degli strati di contenimento 2, 3 dello strato di feltro di fibre di carbonio 1 e di chiusura o cucitura del prodotto laminare 4 sono attuate in continuo.
Vantaggiosamente, con questa soluzione è possibile ottenere prodotti laminari stampati 8, realizzati ad esempio attraverso una fase di impregnazione 6 del prodotto asciutto 4 e successiva fase di stampaggio 7 nella forma desiderata. Preferibilmente, il prodotto laminare 4 è soggetto ad una fase di impregnazione in una resina termoplastica o termoindurente, ad esempio una resina epossidica, e quindi sottoposto a formatura in pressa, ad esempio per la produzione di prodotti stampati 8 come parti di scocca di autovetture.
Il prodotto stampato 8 avrà un comportamento multiassiale con direzioni predefinite, selezionabili a seconda delle applicazioni, ad esempio disponendo il primo strato di contenimento a 0° ed il secondo a 90°, oppure il primo a 45° ed il secondo a –45° come rappresentato a titolo di esempio in figura 1.
Inoltre, l’impiego di nastri di fibra di carbonio consente di ottenere un prodotto 8 completamente costituito da fibre di carbonio, (ad eccezione dei fili di cucitura) riutilizzabile un uno schema circolare di produzione, schematizzato in figura 3, nel quale il prodotto 8 alla fine del ciclo vita potrà essere riconvertito in fibre 9 in un apposito impianto 10 di estrazione delle fibre di carbonio e , quindi formato in feltro secondo tecnologie di per se note, ad esempio in rotoli 11, e quindi avviato alla unità di alimentazione a1.
In una forma alternativa, il primo ed il secondo strato di contenimento potranno anche essere formati da tessuti o da tessuti non tessuti.
In questo caso, le caratteristiche meccaniche ottenibili saranno inferiori rispetto all’utilizzo di nastri di fibre di carbonio, ma sarà vantaggiosamente possibile combinare il feltro di fibra di carbonio con tessuti/non tessuti di assetto estetico diverso, selezionabile in base alla destinazione del prodotto laminare.
In questo esempio di applicazione, la fibra di carbonio riciclata dal prodotto non sarà fibra di carbonio pura, ma avrà comunque caratteristiche meccaniche di leggerezza e resistenza migliorate una volta riutilizzata nel processo descritto. Il procedimento dell’invenzione è suscettibile di modifiche e varianti, rientranti nell’ambito dell'invenzione; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, senza per questo uscire dall’ambito protettivo dell’invenzione.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Prodotto laminare, comprendente: almeno un primo strato (2) di contenimento; almeno uno strato di feltro non impregnato di fibre di carbonio riciclate (1) disposto su detto primo strato di contenimento (2), almeno un secondo strato (3) di contenimento disposto su detto strato di feltro fibra di carbonio (1), lo strato di feltro di fibra di carbonio e detti primo secondo strato di contenimento essendo cuciti allo scopo di ottenere un prodotto laminare (4) comprendente feltro di fibre carbonio imprigionate tra detti strati di contenimento.
- 2. Prodotto secondo la rivendicazione 1, in cui almeno uno di detti primo e secondo strato di contenimento sono costituiti da uno o più nastri (N1. N2) di fibre di carbonio libere orientate secondo una o più direzioni (y1, y2) formanti ciascuna rispetto ad una direzione (x) un angolo selezionato preferibilmente tra 0°, /- 45°, 90° e loro combinazioni.
- 3. Prodotto secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno uno di detti primo e secondo strato di contenimento sono costituiti da uno o più nastri di fibre tessili libere orientate secondo una o più direzioni (y1, y2) formanti ciascuna rispetto ad una direzione (x) un angolo selezionato preferibilmente tra 0°, /- 45°, 90° e loro combinazioni.
- 4. Prodotto secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno uno di detti primo e secondo strato di contenimento sono costituiti da un tessuto o da un tessuto non tessuto.
- 5. Prodotto secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto strato di feltro ha uno spessore compreso tra 10 mm e 30mm, preferibilmente 15mm.
- 6 Procedimento per la realizzazione di un prodotto laminare, comprendente le seguenti fasi: disporre in continuo almeno un primo strato (2) di contenimento su un piano di lavoro (9) mobile lungo una direzione di lavoro (x). disporre in continuo almeno uno strato di feltro di fibre di carbonio riciclate (1) su detto primo strato di contenimento (2), disporre in continuo almeno un secondo strato (3) di contenimento su detto strato di fibra di carbonio riciclate, cucire a secco il prodotto laminare (4) formato dallo strato di feltro di fibra di carbonio e detti primo secondo strato di contenimento, allo scopo di imprigionare le fibre del feltro di fibra di carbonio tra detti strati di contenimento.
- 7. Prodotto secondo la rivendicazione 6, in cui detto prodotto laminare (4) è soggetto ad impregnazione in una resina termoplastica o termoindurente.
- 8. Procedimento secondo la rivendicazione 6, in cui detto prodotto laminare (4) impregnato è sottoposto a formatura in pressa per ottenere un prodotto laminare stampato (8).
- 9. Procedimento secondo la rivendicazione 6, in cui almeno uno di detti primo e secondo strato di contenimento sono costituiti da uno o più nastri di fibre libere, orientate secondo una o più direzioni (y1, y2) formanti ciascuna rispetto ad una direzione (x) un angolo selezionato preferibilmente tra 0°, /-45°, 90° e loro combinazioni.
- 10. Procedimento secondo la rivendicazione 6, in cui detto strato di feltro è alimentato a partire da un rotolo.
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