IT202000004858A1 - Articolo realizzato con elementi in fibra di rinforzo e metodo di realizzazione dello stesso - Google Patents
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Classifications
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Description
ARTICOLO REALIZZATO CON ELEMENTI IN FIBRA DI RINFORZO E METODO DI REALIZZAZIONE DELLO STESSO
DESCRIZIONE
Campo di applicazione
La presente invenzione ? generalmente applicabile nel campo dei materiali compositi, ed ha particolarmente per oggetto un articolo realizzato con una pluralit? di elementi in fibra di rinforzo, nonch? un metodo di realizzazione dello stesso.
Definizioni
Nel presente testo, con l?espressione ?fibra di rinforzo? o derivate si intende una fibra costituita da filamenti continui molto sottili di diametro pari a circa 10 ?m, avente elevata resistenza meccanica e / o elevato modulo elastico.
Nel presente testo, con l?espressione ?elemento laminare di rinforzo fibroso? o derivate di un materiale composito si intende un elemento laminare composto da una pluralit? di fibre di rinforzo, di qualsivoglia materiale naturale o sintetico, fra loro intrecciate o tessute.
Nel presente testo, con l?espressione ?matrice polimerica? o derivate di un materiale composito si intende l?assieme degli strati polimerici in cui sono annegati uno o pi? elementi laminari di rinforzo fibrosi.
Nel presente testo, con l?espressione ?otticamente trasparente? o derivate riferito ad un materiale si intende la capacit? di tale materiale di essere attraversato dalla luce, eventualmente in modo diffuso.
Nel presente testo, con l?espressione ?grado alimentare? o derivate riferito ad un materiale, si intende la capacit? di detto materiale di soddisfare i requisiti della legislazione vigente in materia all?epoca e nello stato di interesse.
Nel presente testo, con l?espressione ?giustapposizione? o derivate, si intende la collocazione di pi? elementi in posizione di contiguit?, senza sovrapposizione anche parziale degli stessi, in modo tale che gli elementi siano fianco a fianco.
Nel presente documento con il termine ??articolo?? ci si riferisce a qualsiasi oggetto riproducibile in modo regolare e ripetitivo dall?uomo, anche mediante l?ausilio di macchine.
Nel presente testo, con la dizione ?predisposizione? o derivate si intende la preparazione di un elemento di interesse ad una fase di processo di interesse, includendo quindi qualsiasi trattamento preventivo atto all?espletamento ottimale della stessa fase di interesse, dal semplice prelievo ed eventuale stoccaggio a pre-trattamenti termici e / o chimici e / o fisici e similari.
Stato della Tecnica
Sono noti articoli in materiale composito realizzati a partire dalle fibre di rinforzo intrecciate e annegate in una matrice polimerica.
Ad esempio sono noti materiali compositi in fibra di carbonio annegata in una matrice di resina epossidica termoindurente.
A partire da tale materiale, si ottengono elementi laminari preformati mediante il processo di pultrusione.
Uno o pi? elementi laminari vengono utilizzati per la produzione di articoli in differenti ambiti quali ad esempio il settore alimentare, dell?abbigliamento, dell?arredamento, della valigeria, edile, aeronautico, automobilistico, nautico, medico o sportivo, dovuto alle elevate propriet? meccaniche e all?impatto estetico del materiale composito.
La realizzazione di tali prodotti, tuttavia, ? complessa e costosa.
In particolare, al fine di realizzare gli stessi articoli, vi ? una grande quantit? di ritagli dovuta alla forma finale dell?articolo desiderata.
Ci? comporta, all?interno della stessa azienda, costi elevati di smaltimento tipici di un materiale composito che incidono in modo consistente sul costo di realizzazione complessivo dell?articolo.
Presentazione dell?invenzione
Scopo della presente invenzione ? mettere a disposizione un articolo di elevato impatto estetico.
Un altro scopo dell?invenzione ? mettere a disposizione un articolo che consenta di ridurre i costi complessivi di realizzazione dello stesso.
Altro scopo della presente invenzione ? mettere a disposizione un articolo adatto al contatto alimentare.
Altro scopo della presente invenzione ? mettere a disposizione un articolo durevole nel tempo.
Ulteriore scopo della presente invenzione ? mettere a disposizione un metodo per realizzare tale articolo.
Tali scopi, nonch? altri che appariranno pi? chiaramente nel seguito, sono raggiunti da un articolo in accordo con quanto qui descritto, illustrato e/o rivendicato.
Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione vantaggiose dell?invenzione.
Breve descrizione dei disegni
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva dell?invenzione, illustrata a titolo di esempio non limitativo con l'ausilio delle unite tavole di disegno in cui:
la FIG.1 ? una vista schematica di un articolo 1 nella forma di una bottiglia;
la FIG.2 ? una vista schematica di un articolo 1 nella forma di una tazza;
la FIG.3 ? una vista schematica di un articolo 1 nella forma di una pentola;
la FIG.4 ? una vista schematica di un articolo 1 nella forma di un piatto;
le FIGG.5A e 5B sono viste schematiche di un articolo 1 nella forma di una borsa; la FIG.6A ? una vista schematica di una coppia di strati 30 sovrapposti;
la FIG.6B ? una vista schematica di uno strato 30 definente un piano ?;
le FIGG. 6C e 6D sono viste schematiche di uno strato 30 a vista rispettivamente rivestito con la vernice antigraffio 40 e con lo strato polimerico di grado alimentare 50;
la FIG. 7 ? una vista schematica di un articolo 1 nella forma di un tavolo utilizzabile nel settore nautico;
la FIG.8 ? una vista schematica di un articolo 1 nella forma di un sedile utilizzabile nel settore aeronautico;
la FIG. 9 ? una vista schematica di un articolo 1 nella forma di un paraurti per un?automobile;
la FIG. 10 ? una vista schematica di un articolo 1 nella forma di un cruscotto per un?automobile;
la FIG.11 ? una vista schematica di un articolo 1 nella forma di una sedia d?arredo.
Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito Facendo riferimento alle figure citate, si descrive un articolo 1 nella forma di una bottiglia, una pentola, un piatto, una tazza, una borsa, un tavolo, un sedile, un paraurti, un cruscotto, una sedia d?arredo o qualsivoglia tipologia di articolo in particolare nei settori alimentare, dell?abbigliamento, dell?arredamento, della valigeria, edile, aeronautico, automobilistico, nautico, medico o sportivo.
La presente invenzione potr? includere varie parti e / o elementi simili o uguali. Dove non altrimenti specificato, parti e / o elementi simili o uguali verranno indicati con un singolo numero di riferimento, intendendosi che le caratteristiche tecniche descritte sono comuni a tutte le parti e / o elementi simili o uguali.
L?articolo 1 potr? comprendere una struttura di supporto 1? avente almeno uno strato 30 realizzato in un materiale composito.
Tale strato 30, nonch? il materiale composito dello stesso, potr? sostanzialmente comprendere una pluralit?, ovvero due o pi? elementi laminari di rinforzo fibroso 10 tra loro accoppiati.
Secondo un esempio di realizzazione preferito ma non esclusivo, gli elementi laminari di rinforzo fibroso 10 potranno essere tra loro giustapposti, quindi affiancati e contigui senza sovrapposizione in corrispondenza della loro superficie oppure dei loro bordi 11.
Secondo un altro esempio di realizzazione preferito, il materiale dello strato 30 potr? comprendere una pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso 10 tra loro giustapposti e / o parzialmente sovrapposti.
In tal modo, un elemento 10 potr? essere contiguo ad un altro elemento 10 in corrispondenza di porzioni dei rispettivi bordi 11 e parzialmente sovrapposto ad un differente elemento 10 in corrispondenza di una porzione della propria superficie.
Gli elementi laminari di rinforzo fibroso 10 potranno essere annegati in una matrice polimerica termoindurente 20.
In particolare, gli stessi elementi di rinforzo fibroso 10 potranno essere i ritagli ottenuti dalle precedenti lavorazioni del materiale e destinati allo smaltimento.
Tali ritagli potranno quindi essere riutilizzati, in particolare all?interno della stessa azienda, per produrre l?articolo 1.
Preferibilmente, almeno l?80% degli elementi di rinforzo fibroso 10 potr? avere una superficie compresa fra 3 ? 500 cm<2>.
Pi? preferibilmente, almeno il 90% degli elementi di rinforzo fibroso 10 potr? avere una superficie compresa fra 3 ? 500 cm<2>.
Ancor pi? preferibilmente, almeno il 98% o il 100% degli elementi di rinforzo fibroso 10 potr? avere una superficie compresa fra 3 ? 500 cm<2>.
Conseguentemente, lo strato 30 potr? avere elementi 10 di misura e forma differente.
Inoltre, ogni elemento 10 presenter? un orientamento delle fibre di rinforzo che potr? essere differente dall?orientamento delle fibre di rinforzo di un diverso elemento 10.
In tal modo, lo strato 30 di un articolo 1 differir? dallo strato 30 di un diverso articolo 1.
Parimenti, un articolo 1 potr? comprendere una sovrapposizione di strati 30, in cui ogni strato 30 differir? dagli altri strati 30 dello stesso articolo 1 e / o di un diverso articolo 1.
Conseguentemente, nonostante la metodologia di produzione sia pressoch? costante, ogni articolo 1 sar? unico nel suo peculiare aspetto estetico.
Gli elementi laminari di rinforzo fibroso 10 potranno essere costituiti da una o pi? fibre di tipo sintetico e / o naturale. Ad esempio tali fibre potranno essere scelte nel gruppo costituito da fibre aramidiche, fibre di carbonio, vetro, lino, canapa, cotone, basalto e similari.
Preferibilmente, gli elementi di rinforzo 10 potranno essere costituiti da fibre di carbonio.
Parimenti, la matrice polimerica termoindurente 20 potr? essere una resina epossidica.
Ancor pi? preferibilmente, quest?ultima potr? essere otticamente trasparente, in modo tale che gli elementi di rinforzo 10 siano a vista.
Ad esempio, potranno essere considerate resine quali la resina DT120 commercializzata dalla Deltatech?, la resina IMP503 commercializzata dalla la resina ET443/ET443 commercializzata da , la resina MTM28 commercializzata dalla , oppure una resina similare.
La matrice 20 potr? inoltre contribuire all?accoppiamento solidale tra pi? strati 30 in modo tale che gli stessi costituiscano un assieme unitario e monolitico, ovvero un unico pezzo.
Opportunamente, in caso di uno o pi? strati 30, lo strato 30 a vista potr? essere rivestito da una vernice antigraffio 40 otticamente trasparente e compatibile con la matrice polimerica 20, in modo da prevenire possibili danneggiamenti del materiale, mantenendo gli elementi di rinforzo 10 a vista.
Parimenti, nel caso di articoli 1 nel settore alimentare, in caso di uno o pi? strati 30, lo strato 30 a vista potr? essere rivestito da uno strato aggiuntivo polimerico 50 di grado alimentare, otticamente trasparente e compatibile con la matrice polimerica 20, in modo da prevenire possibili danneggiamenti del materiale, mantenendo gli elementi di rinforzo 10 a vista.
In quest?ultimo caso, lo strato aggiuntivo 50 potr? essere realizzato ad esempio in resina Duraloid AL-30? commercializzata dalla Prochima?.
Tale materiale potr? avere caratteristiche tali da rimanere sostanzialmente inalterato anche dopo l?esposizione a temperature elevate, ad esempio di 60?C ? 70?C.
Conseguentemente, l?articolo 1 potr? entrare in contatto con alimenti aventi temperatura compresa tra -20?C e 70?C rimanendo sostanzialmente integro.
Il materiale dello strato aggiuntivo 50 potr? inoltre essere flessibile e resistente ad urti ed ai graffi.
Tale materiale polimerico potr? inoltre mantenere inalterato il suo aspetto esteriore nel tempo, ad esempio, anche in seguito ai numerosi lavaggi in lavastoviglie a cui potr? essere sottoposto l?articolo 1, nella forma di una pentola, un piatto, una tazza e similari.
Questo materiale di grado alimentare potr? quindi resistere agli attacchi di agenti acidi e / o basici, ad esempio i detergenti per lavaggio, nonch? all?alcol di gradazione fino al 96%, quale ad esempio l?alcol per la pulizia o ad uso alimentare.
Il materiale polimerico di grado alimentare potr? inoltre essere scrivibile e / o serigrafabile e / o verniciabile.
Opportunamente, lo strato 50 potr? essere una miscela, nota allo stato della tecnica, adatta alla copertura dello strato 30, corrispondente allo strato a vista nel caso di pi? strati 30 sovrapposti, per rendere l?articolo 1, ad esempio nella forma di una pentola, adatto all?utilizzo con la tecnologia ad induzione, per temperature fino a 400?C.
Ad esempio, tale miscela potr? comprendere il 45 - 50 % di una resina, 35 ? 45 % di un indurente e 5 ? 15% di un agente pigmentante.
Secondo un ulteriore esempio, tale miscela potr? essere costituita da 49,5 % di resina, 40,5% di indurente e 10% di agente pigmentante.
Secondo un altro esempio di realizzazione, la stessa matrice polimerica termoindurente 20 potr? essere di grado alimentare.
Ad esempio, la pluralit? di elementi di rinforzo 10 potr? essere annegata in una resina Duraloid AL-30? commercializzata dalla Prochima? avente tutte le suddette caratteristiche.
Si comprende tuttavia, che anche in questo caso, potr? essere prevista la sovrapposizione sullo strato 30, corrispondente allo strato a vista nel caso di pi? strati 30 sovrapposti, di uno strato aggiuntivo 50 di grado alimentare, senza per questo uscire dall?ambito di tutela delle rivendicazioni allegate.
Secondo un ulteriore esempio di realizzazione, la struttura di supporto 1? potr? includere uno o pi? inserti laminari 60, come particolarmente illustrato nelle FIGG.5A e 5B.
Tali inserti potranno essere di qualsivoglia materiale, preferibilmente tessuto o pelle, ancor pi? preferibilmente tessuto o pelle di riciclo.
Lo strato 30 o gli strati 30 tra loro sovrapposti e l?inserto o gli inserti 60 potranno essere uniti lungo i rispettivi bordi mediante mezzi di giunzione elasticamente deformabili 70.
Ad esempio, questi ultimi potranno essere semplici cuciture, borchie o similari, in modo da assorbire la differente risposta a una forza d?urto impattante sullo strato 30 o sugli strati 30 e sull?inserto o sugli inserti 60, deformandosi e cedendo laddove necessario, avendo tali materiali un comportamento elastico differente.
In tal modo, sar? possibile ottenere un articolo 1 di design avente un elevato impatto estetico e durata nel tempo.
Secondo un esempio di realizzazione preferito ma non esclusivo, la struttura di supporto 1? potr? essere costituita unicamente da uno strato 30 con le suddette caratteristiche.
Altres?, secondo un altro esempio di realizzazione, la struttura di supporto 1? potr? essere costituita unicamente da pi? strati 30 con le suddette caratteristiche tra loro sovrapposti.
Da un punto di vista realizzativo, l?articolo 1 potr? essere realizzato mediante predisposizione della pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso 10, accoppiamento degli stessi in uno stampo preformato per formare almeno uno strato 30 della struttura di supporto 1? e cura di quest?ultima.
Si comprende inoltre che la struttura di supporto 1? potr? comprendere pi? strati 30 tra loro sovrapposti e disposti nello stampo in modo da formare, una volta eseguita la fase di cura, un unico pezzo, ovvero un assieme monolitico, senza per questo uscire dall?ambito di tutela delle rivendicazioni allegate.
Altres?, gli elementi laminari 10 potranno essere pre-impregnati nella matrice polimerica 20 in modo tale che la stessa indurisca durante la fase di cura all?interno dello stampo per ottenere ad esempio le forme di realizzazione illustrate nelle FIGG. da 1 a 11.
Parimenti, in particolare nel caso di uno o pi? strati 30 definenti un piano ?, gli elementi laminari 10 accoppiati potranno essere posizionati a secco all?interno dello stampo, per essere successivamente annegati nella matrice polimerica 20 precedentemente alla fase di cura, senza per questo uscire dall?ambito di tutela delle rivendicazioni allegate.
Ad esempio, lo strato 30 o gli strati 30 sovrapposti e planari potranno essere successivamente piegato / i per ottenere un elemento curvo definente, insieme agli inserti 60, un vano contenitore, come particolarmente illustrato nelle FIGG.5A e 5B.
Si comprende che in tal modo, si potr? ottenere un articolo 1 di elevato impatto estetico, che consenta di ridurre i costi complessivi di realizzazione dello stesso, con notevole impatto positivo in termini di economia circolare ed ecosostenibilit?.
Altres?, l?articolo 1 sar? adatto al contatto alimentare e durevole nel tempo.
Da quanto sopra descritto, appare chiaro che l?invenzione raggiunge gli scopi prefissatisi.
L?invenzione ? suscettibile di numerose modifiche e varianti. Tutti i particolari potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, ed i materiali potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire dall'ambito di tutela dell?invenzione definito dalle rivendicazioni allegate.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Un articolo avente una struttura di supporto (1?) che comprende almeno uno strato (30) realizzato in un primo materiale composito comprendente una pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10) tra loro accoppiati, gli elementi di detta pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10) essendo annegati in una matrice polimerica termoindurente (20); in cui almeno l?80% degli elementi di detta pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10) ha superficie compresa fra 3 ? 500 cm<2>.
- 2. Articolo secondo la rivendicazione precedente, in cui almeno il 90% degli elementi di detta pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10), preferibilmente almeno il 98%, ha superficie compresa fra 3 ? 500 cm<2>.
- 3. Articolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno un bordo (11) di almeno uno fra gli elementi di detta pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10) ? reciprocamente affiancato ad almeno un bordo (11) di almeno un altro fra gli elementi di detta pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10) e / o almeno uno fra gli elementi di detta pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10) ? almeno parzialmente sovrapposto ad almeno un altro fra gli elementi di detta pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10).
- 4. Articolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui gli elementi di detta pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10) di detto almeno uno strato (30) presentano a due a due un orientamento delle fibre di rinforzo differente.
- 5. Articolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta struttura di supporto (1?) ? costituita unicamente da detto almeno uno strato (30) oppure da una pluralit? di detto almeno uno strato (30) realizzato in detto primo materiale composito comprendente detta pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10) tra loro accoppiati, gli strati di detta pluralit? di detto almeno uno strato (30) essendo tra loro reciprocamente sovrapposti e solidalmente accoppiati in modo da costituire un assieme unitario.
- 6. Articolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui gli elementi di detta pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10) comprendono fibre di carbonio (11), detta matrice polimerica termoindurente (20) essendo una resina epossidica.
- 7. Articolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta matrice polimerica termoindurente (20) ? otticamente trasparente in modo tale che gli elementi di detta pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10) di detto almeno uno strato (30) siano a vista.
- 8. Articolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta matrice polimerica termoindurente (20) ? di grado alimentare, in modo da consentire il contatto tra detto primo materiale composito di detto almeno uno strato (30) e gli alimenti.
- 9. Articolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta struttura di supporto (1?) comprende inoltre almeno un inserto laminare (60) realizzato in un secondo materiale, preferibilmente pelle e / o tessuto, essendo previsti mezzi di giunzione (70) elasticamente deformabili per accoppiare reciprocamente detto almeno uno strato (30) e detto almeno un inserto laminare (60).
- 10. Metodo per realizzare un articolo avente una struttura di supporto (1?) in accordo con una o pi? delle rivendicazioni precedenti, comprendente in successione le fasi di: - predisposizione di una pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10) annegati o annegabili in una matrice polimerica termoindurente (20); - accoppiamento reciproco all?interno di uno stampo preformato degli elementi di detta pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10) per realizzare almeno uno strato (30) di detta struttura di supporto (1?) in un primo materiale composito; - cura di detta struttura di supporto (1?); in cui almeno l?80% degli elementi di detta pluralit? di elementi laminari di rinforzo fibroso (10) ha superficie compresa fra 3 ? 500 cm<2>.
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