IT201900002717A1

IT201900002717A1 - “metodo di stampaggio”

Info

Publication number: IT201900002717A1
Application number: IT102019000002717A
Authority: IT
Inventors: Giorgia Daniel
Original assignee: Giorgia Daniel
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2020-08-26
Also published as: EP3702139A1

Description

Invenzione dal titolo “METODO DI STAMPAGGIO”

DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce principalmente ad un metodo di stampaggio per un oggetto comprendente uno strato esterno di materiale composito, cioè un insieme di resina e fibra, laminato su un supporto di stampaggio (anima) costituito da un aggregato di microsfere.

E’ noto stampare oggetti tramite un'anima interna, v. ad es. WO2010147982 e WO2012149490, dove si usa un'anima in polvere di microsfere plastiche poste libere all'interno di un tubo di composito, entrambi poi cotti dentro uno stampo.

Spesso le anime vanno rimosse perché pesano e/o non hanno funzione strutturale. Un sistema è l’overcooking, in cui si cuoce l’anima fino a bruciarla rimuovendola per sbriciolamento. Un altro sistema molto usato è sciogliere l’anima iniettando nel mandrino un agente che la scioglie chimicamente, e un successivo lavaggio rimuove l’anima ridotta in poltiglia. L’overcooking è un processo lungo, costoso perché richiede parecchia energia, e rischioso per i danni che può comportare al materiale deposto attorno al mandrino. L’uso di un solvente è senz’altro più rapido, e dà buoni risultati soprattutto con microsfere in PVC e/o composti vinilici. Il solvente scioglie il guscio delle microsfere e disgrega il legante vinilico tra le microsfere, ovvero altre microsfere.

Ad oggi si usa come solvente il Dimetilformammide (DMF) o l’acetone, ma sono tossici e -soprattutto - evaporano molto velocemente, il che ne richiede quantità elevate o particolari ambienti ad aereazione controllata.

Scopo principale dell'invenzione è risolvere almeno uno degli inconvenienti suddetti.

Secondo un aspetto dell'invenzione, si propone un metodo per produrre un oggetto in materiale composito formato da fibre impregnate di resina,

il materiale essendo laminato sopra un'anima rigida di supporto prima della cura in stampo, l’anima essendo composta da particelle espanse e particelle non espanse, ad es. l’anima essendo composta in peso dal 20-50% di particelle (microsfere) espanse e 80-50% di particelle (microsfere) non espanse,

ove dopo il riscaldamento e la cura del materiale composito l’anima viene dissolta tramite un solvente,

il solvente essendo un solfossido, ovvero un composto chimico contenente un gruppo funzionale solfenile attaccato a due gruppi idrocarburici.

Un altro aspetto dell’invenzione riguarda l’uso di un solfossido come solvente nella fase di disgregazione della suddetta anima.

In particolare si usa come solvente il dimetilsolfossido (DMSO), noto anche come metilsolfossido. L’applicazione di un solfossido nell’ambito della disgregazione di anime per stampaggio ha dato sorprendenti vantaggi.

Un primo vantaggio è la semplificazione dell’ambiente di lavoro, grazie all’atossicità del solvente. Un secondo vantaggio è la riduzione nella quantità di solvente usato e dei tempi di processo. Qquesto solvente impiega meno tempo a disgregare l’anima perchè, essendo altobollente (190 C°), non si disperde né evapora nell’ambiente ma invece esegue ininterrottamente la sua azione litica sull’anima finchè non l’ha disintegrata del tutto e viene lavato via.

Un altro vantaggio è la semplificazione della fase di lavaggio dello stampo o dell’interno del pezzo stampato. Tutte le operazioni di risciacquo per la pulizia delle macchine preposte al processo di stampaggio e/o dissoluzione dell’anima si possono fare con acqua, in modo semplice ed economico, perché l’insolubilità in acqua del solvente consente di lavarlo via facilmente a disgregazione terminata.

Un altro vantaggio è la facilità di dosarlo per diluizione in acqua.

L'anima può essere massiccia, ossia piena senza vuoti interni, o avere qualche cavità interna.

Con materiale composito intendiamo in particolare una classe di materiali costituiti da più fasi intime e connesse, ma distinguibili su scala macroscopica, come in particolare

- i compositi fibrosi, aventi una fase continua tridimensionale, la matrice, che ingloba una fase discontinua unidimensionale, una fibra (ad es. in vetro o carbonio), che può essere discontinua (whisker) o continua (fiber);

- i compositi particellari, costituiti da particelle di un materiale sospeso in una matrice di un secondo materiale;

- i compositi preimpregnati (pre-preg), già imbevuti di resina.

Preferibilmente l’anima è espandente dentro lo stampo di cura.

Preferibilmente l’anima è adattata ad essere prima laminata con materiale composito, onde conseguire molti vantaggi, tra cui

- poter laminare agevolmente un supporto che ha forma propria,

- pressare il composito contro le pareti dello stampo per un'ottima copiatura dello stampo;

- favorire la compenetrazione tra anima e composito ottenendo un oggetto più resistente;

- laminare forme complesse con soluzione di continuità e realizzando così oggetti monolitici;

-poter aggiungere o infilare nell'anima inserti (meccanici e/o strutturali) durante la laminazione senza dover considerare i limiti della tecnologia esistente;

- espellere dallo stampo di cura la resina (matrice) in eccesso mediante la pressione esercitata dall'anima sullo strato di materiale composito;

- produrre un'anima a basso costo, in modo semplice e ripetibile, e resistente.

Preferibilmente si fa espandere l'anima tramite riscaldamento, sfruttando così la temperatura di cura. L'anima suddetta è realizzata per stampaggio, stampando un materiale, ad es. in polvere o granulare o cellulare. Nella categoria di materiale in polvere o granulare o cellulare, preferibilmente si usa per l'anima il materiale cellulare descritto in WO 2012/140474. La preferita formula base del materiale a freddo, cioè prima del riscaldamento in stampo, è in peso 20-50% di particelle (microsfere) espanse e 80-50% di particelle (microsfere) non espanse. Il materiale cellulare si solidifica in seguito a riscaldamento in stampo. Una volta solidificato esso può ri-espandere se la sua temperatura è portata tra circa 100 e 200 °C, in particolare fino a 160 °C. Il materiale offre il vantaggio, essenziale per l'applicazione come anima, che riesce ad espandersi ogni volta che è riscaldato migliorando la formatura e lo stampaggio dello strato in materiale composito. Esso inizia ad espandere circa a 110 °C.

La temperatura di espansione (Texp) può cambiare leggermente con le percentuali della composizione e/o con lo spessore dell'anima da stampare.

Fisicamente avviene che col calore dello stampo di cura, dove il composito indurisce, tutte le sferette si espandono (quelle espanse però meno). Le microsfere o sferette non espanse sono in materiale plastico, e sono sferette chiuse. Sono cave e piene di gas che scaldandosi si espande, fa dilatare la sferetta e diminuisce la densità complessiva del materiale.

Le microsfere espanse sono ad es. in materiale plastico, in particolare in resina acrilica termoplastica. Sono sferette chiuse, cave e ripiene di gas; e fungono da legante o filler per le altre sferette. Infatti le sferette espanse sono l’elemento riempitivo (filler), quelle non espanse fungono da legante.

Le particelle non espanse possono essere sostituite con un altro materiale o componente legante ad es. un collante, e/o qualsiasi colla viscosa ad es. poliuretanica, caso in cui il sistema produttivo andrebbe di conseguenza modificato, e la resa potrebbe variare.

Importanti caratteristiche delle microsfere sono:

- essere sferette chiuse, perché la struttura chiusa consente di assorbire e disperdere energia; - avere bassa densità e quindi essere leggere;

- possono appiccicarsi vicendevolmente creando un materiale compatto.

Sferette utilizzabili per l’invenzione sono ad es. contenute nel materiale Expancell®. Le particelle hanno generalmente forma sferica e sono molto piccole (10–40 µm di diametro). Si noti però che la dimensione non è essenziale.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per produrre un oggetto in materiale composito formato da fibre impregnate di resina, il materiale essendo laminato sopra un'anima rigida di supporto prima della cura in stampo, l’anima essendo composta in peso dal 20-50% di particelle espanse e 80-50% di particelle non espanse, ove dopo il riscaldamento e la cura del materiale composito l’anima viene dissolta tramite un solvente, il solvente essendo un solfossido, ovvero un composto chimico contenente un gruppo funzionale solfenile attaccato a due gruppi idrocarburici.
2. Uso di un solfossido come solvente nella fase di disgregazione di un’anima come alla rivendicazione 1.
3. Metodo o uiso come ad una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il solvente è il dimetilsolfossido (DMSO).
4. Metodo o uiso come ad una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il materiale composito è un composito preimpregnato (pre-preg), già imbevuti di resina.
5. Metodo o uiso come ad una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’anima è espandente dentro lo stampo di cura.
6. Metodo o uiso come ad una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui si fa espandere l'anima tramite riscaldamento, sfruttando così la temperatura di cura.