IT202100026366A1 - Processo di produzione di un materiale composito rinforzato con membrana di nanofibre e membrana di nanofibre per tale processo - Google Patents

Processo di produzione di un materiale composito rinforzato con membrana di nanofibre e membrana di nanofibre per tale processo Download PDF

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polymeric
nanofibers
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Carmine Lucignano
Paolo Canonico
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Description

PROCESSO DI PRODUZIONE DI UN MATERIALE COMPOSITO RINFORZATO CON MEMBRANA DI NANOFIBRE E MEMBRANA DI NANOFIBRE PERTALE PRO-CESSO
DESCRIZIONE
Campo dell'invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un processo di produzione di un materiale composito con una membrana di nanofibre e ad una membrana di nanofibre per tale processo.
Tecnica antecedente
I materiali compositi sono tipicamente materiali provviste di un componente di rinforzo, normalmente costituito da fibre ad alta resistenza in forma casuale o in forma di tessuto, ed una componente di matrice, quale una resina, che va a trattenere in posizione il componente di rinforzo e lo protegge dall'ambiente esterno.
I materiali compositi possono avere una natura termoplastica (poco diffusi) o una natura termoindurente, a seconda delle matrici impiegate. Il componente di rinforzo pu? essere in varie forme come rovings di filamenti lunghi intrecciati, fibre tagliate (chopped), tessuti non tessuti, tessuti, tappeti, nastri, micro e nanosfere di varia natura, mentre le tipologie di fibre pi? utilizzate sono fibre di carbonio/grafite, fibre aramidiche e fibre di vetro.
Per comporre un pezzo strutturale, i materiali compositi vengono tipicamente laminati, facendo aderire fra di loro pi? strati sottili (preimpregnati con resina o impregnati durante la laminazione) ed applicando pressione e calore per ottenere la reticolazione.
Uno dei problemi pi? significativi che si manifestano nei materiali compositi ? quello della delaminazione, ossia un processo di evoluzione di una frattura che si propaga tra uno strato e l'altro della laminazione.
Gi? da diversi anni, si ? optato che questo problema viene fortemente ridotto se tra uno strato e l'altro della laminazione si dispone una certa quantit? di microfibre - ossia fibre di diametro decisamente pi? piccolo rispetto al diametro delle fibre di rinforzo principali - che vanno a consolidare efficacemente gli strati fra di loro, fungendo da carica e da legante tra la matrice resinosa e il tappeto di fibre di rinforzo.
E' stato anche gi? proposto di utilizzare genericamente nanofibre ottenute con elettrofilatura da un ugello.
US 6265333 descrive ad esempio un processo di produzione di un materiale composito preimpregnato, in cui si prevede l'inclusione di micro e nanofibre di natura polimerica ottenute anche per elettrofilatura.
Anche sul piano della ricerca di base, esistono alcuni articoli scientifici che trattano di tecniche analoghe. Ad esempio "The effect of thickness of Nylon 6,6 nanofibrous mat on Modes I? II fracture mechanics of UD and woven composite laminates" pubblicato su Composite Structures 154 (2016), pagg. 172-178 descrive una caratterizzazione sperimentale su compositi a base di fibra di carbonio e resina epossidica interlacciati con nanofibre di Nylon 6,6.
Tuttavia, questi documenti di tecnica nota forniscono informazioni generali sulle potenziali tecniche che si possono impiegare per ridurre i problemi di delaminazione con nanofibre, ma non affrontano le problematiche che si riscontrano in ambiente industriale per ridurre in forma pratica questi concetti teorici e sperimentali.
In particolare, si ? notato che le tecniche di elettrofilatura sono virtualmente idonee ad ottenere nanofibre per migliorare la tenacit? dei materiali compositi, ma poi non si ? ancora trovato un metodo soddisfacente per introdurre le nanofibre nei materiali compositi con ripetibilit?, velocit? e senza influenzare negativamente i tessuti preimpregnati, requisiti che risultano imprescindibili in ambiente di produzione industriale.
Descrizione sommaria
Scopo della presente invenzione ? dunque quello di fornire un processo di produzione di materiale composito in cui sia semplice e relativamente economico introdurre nanofibre polimeriche per migliorare la tenacit? del prodotto rispetto alla delaminazione.
Tale scopo viene conseguito con un processo ed una membrana come descritti in termini essenziali nelle rivendicazioni principali qui allegate.
Caratteristiche peculiari e vantaggiose sono descritte nelle rivendicazioni subordinate.
Breve descrizione dei disegni
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del processo e della membrana secondo la presente invenzione risulteranno comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita della stessa, fornita a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrata nei disegni allegati, nei quali:
Fig. 1 ? una vista schematica dell'impianto di produzione della membrana secondo l'invenzione; e
Fig. 2A-2D sono viste SEM a diversi ingrandimenti di una membrana secondo l'invenzione.
Descrizione di forme di esecuzione preferite
Un materiale composito viene preparato in modo di per s? noto, per esempio intessendo uno strato di tessuto di fibre di rinforzo, quali fibre di carbonio, ed impregnandolo con una matrice di resina adeguata, per esempio una resina termoindurente quale resina epossidica. L'impregnazione con resina pu? avvenire durante la fabbricazione del materiale composito oppure pu? avvenire in una fase preliminare ad una fase di conservazione, fornendo cos? un tessuto preimpregnato.
Il componente a base di fibre di rinforzo - detto nel seguito tappeto -pu? essere costruito anche in altro modo, per esempio come tessuto non tessuto di fibre tagliate.
Il materiale composito di partenza, che sia solo costituito da fibre di rinforzo o sia un preimpregnato, ? preferibilmente in forma di un rotolo contenete un tappeto svolgibile in continuo.
Nella preparazione di un prodotto a base del materiale composito, due o pi? strati di tappeto di fibre di rinforzo vengono laminate una sull'altra, interponendo o facendo incorporare la matrice a base di resina.
Prima di procedere alla laminazione di due strati di materiale composito, viene interposto tra di essi un componente intermedio a base di nanofibre, preferibilmente adagiando il componente intermedio su un primo strato e poi applicandovi sopra l'altro strato.
Secondo l'invenzione, il componente intermedio ? costituito da una membrana di nanofibre ottenute da polimero elettrofilato, in particolare una membrana polimerica ottenuta da elettrofilatura in continuo secondo la metodologia esposta qui di seguito. Con questa modalit?, si ottiene infatti una membrana continua, omogenea, depositata su un substrato a facile distacco, che rende efficace il processo industriale di incorporazione, come si vedr? pi? avanti.
Per la fabbricazione della membrana polimerica di nanofibre si procede creando inizialmente una adeguata soluzione polimerica. Si sceglie la coppia polimero-solvente da elettrofilare, che differisce in base al polimero desiderato: secondo una forma di esecuzione preferita, una coppia di prodotti che si ? dimostrata particolarmente efficace per questa applicazione nei materiali compositi ? poliammide 6 (PA6) - per esempio il nome commerciale Ultramid B24N 03 prodotta da Basf - disciolta in una miscela di acido acetico e acido formico - ad esempio i prodotti commercializzati da Carlo Erba Reagents. Una coppia di polimero/solvente alternativa ? ad esempio polivinilidenfluoruro (PVDF) disciolto in dimetilacetammide o dimetilformammide, ma vi sono anche altri tecno-polimeri con peculiari caratteristiche che possono essere aggiunti, quali ad esempio, senza che ci? sia da considerarsi limitativo, poliimmide, polietersulfone, polisulfone, policapolattone.
Un processo di soluzione percorribile prevede di dosare le corrette quantit? di componenti da preparare, da disporre in un contenitore adeguato termostatato, per esempio con camicia termoregolata. Nel contenitore si introduce la quantit? precisa di solvente da utilizzare per la preparazione della soluzione polimerica e a questo si aggiunge, una volta dosato anch'esso, il polimero in forma di grani o di polvere. Preferibilmente II sistema ? in grado di recuperare direttamente i solventi impiegati dai fusti di materia prima tal quale, consegnati dal produttore e mantenerli sotto continua agitazione per mezzo di un'elica interna. Per facilitare la solubilizzazione del polimero nel solvente, il contenuto ? posto sotto agitazione mediante un miscelatore entro cui pu? anche subire un blando processo di riscaldamento per facilitare la solubilizzazione.
Nel caso della forma di esecuzione preferita qui descritta, ? appropriato utilizzare una soluzione di PA6 al 12% in peso. Ad esempio, per 1000g di materiale si usano le seguenti proporzioni:
- 120g di PA6 (12% in peso)
- 587g di Acido acetico glaciale (58,7% in peso)
- 293g di Acido Formico (29,3% in peso)
Il rapporto tra gli acidi acetico e formico ? di 2:1 e rimane costante anche andando a variare le concentrazioni generali della soluzione. Ad esempio, aumentando la concentrazione complessiva di PA6 si dispone una diminuzione proporzionale dei due acidi, mantenendo inalterato il loro rapporto.
Una volta completata la solubilizzazione (soluzione trasparente) e lasciato termostatare il materiale a temperatura ambiente la soluzione ? pronta per essere caratterizzata prima di poter essere elettrofilata.
Nello specifico ? vantaggioso eseguire 3 diverse caratterizzazioni, che risultano critiche per ottenere un processo di elettrofilatura stabile e ripetibile nel tempo con la tecnologia qui suggerita.
1) Valutazione della viscosit? (?) della soluzione, mediante l'uso di un viscosimetro rotazionale. In generale i valori di viscosit? di una soluzione polimerica sono compresi tra i 50 e i 10000 mPa-s. Preferibilmente si prevede di utilizzare la soluzione con valori di viscosit? compresi tra un minimo di circa 120 mPa-s ad un massimo di circa 900 mPa-s a seconda della concentrazione della soluzione.
2) Valutazione della concentrazione percentuale della soluzione polimerica, mediante l'uso di una bilancia termica, che fornisce direttamente il dato di concentrazione, oppure mediante essiccazione in forno. In generale, per le soluzioni polimeriche i valori di concentrazione sono compresi tra lo 0,5% in peso e il 30% in peso della soluzione a seconda del tipo di polimero e del sistema solvente. Preferibilmente si prevede di utilizzare una soluzione con una concentrazione da un minimo del 8% in peso fino ad un massimo del 25% in peso.
3) valutazione della conducibilit? elettrica (e), mediante l'uso di un conduttimetro con sonda ad immersione. I valori di conducibilit? devono essere compresi tra 1 e 5000 ?S/cm.
Per una produzione ottimizzata industrialmente, si ? constatato che ? vantaggioso utilizzare una quantit? di 15-30 Kg di soluzione per batch di produzione, cos? da evitare fenomeni di invecchiamento sulle soluzioni polimeriche prodotte, e una modalit? di solubilizzazione del polimero nel solvente.
La soluzione polimerica cos? ottenuta, secondo l'invenzione viene impiegata per la preparazione di una membrana nanofibrosa su substrati a facile distacco di diversa natura, mediante un processo di elettrofilatura in continuo con tecnica di elettrofilatura needleless.
La elettrofilatura needleless garantisce una elevata produttivit? a livello industriale (in termini di m<2>/h) rispetto ai sistemi ad ago citati in US 6265333 e permette l'ottenimento di materiali industrialmente efficaci. I materiali prodotti con questa tecnica se da un lato hanno caratteristiche di omogeneit? dimensionali, comparabile ad altre tecniche per la produzione di microfibre (i.e. spunlace e meltblow), dall'altro possono beneficiare di un'area superficiale molto maggiore (dovuta alle nanodimensioni dei materiali) nonch? della possibilit? di essere maneggiati e lavorati nei processi produttivi anche a basse grammature (fino ad 1 g/m<2>) e con spessori minimi. Queste caratteristiche sono determinanti per non incidere negativamente sui requisiti di mercato imposti per i materiali compositi, quali leggerezza e spessore complessivo.
I potenziali substrati su cui realizzare lo strato di nanofibre sono di quattro diverse macro tipologie: tessuti di monofili a maglia calibrata, tessuti non tessuti di varia natura e grammatura, carte mono/bisiliconate a varia grammatura e film polimerici di vari spessori e finiture superficiali (ad esempio a base di HDPE, LDPE, etc..). Particolarmente importante per l'applicazione legata al mondo dei compositi ? la scelta del materiale su cui elettrofilare la soluzione polimerica. Questo deve avere solamente la funzione di carrier (ossia veicolo di supporto), senza andare ad alterare le caratteristiche del prodotto. La scelta migliore per questo tipo di applicazione ricade sulle carte bisiliconate, avente il lato a contatto con il materiale elettrofilato con un release maggiore rispetto al lato opposto. Questo accorgimento permette di ottenere rotoli aventi una adeguata tensione interna (evitando problemi di sbobinamento). La scelta della carta siliconata permette l'applicazione delle tensioni necessarie a mantenere il materiale perfettamente piano in fase di accoppiatura sulle linee di spalmatura, garantendo cos? una adesione perfetta della membrana nanofibrosa alla resina impiegata e la successiva rimozione del substrato senza che questo provochi rotture nella membrana o difettosit?.
Il grado di release del substrato deve essere misurato per permettere un perfetto distacco della membrana, ma anche adeguato per far s? che la carta resti a protezione del composito durante le successive fasi di taglio in lastre, specialmente in ambiti quali l'aerospace, dove la pulizia in fase di taglio ? un requisito obbligatorio.
La elettrofilatura con tecnica needleless si basa su principi puramente fisici e non implica nessuna trasformazione del materiale a livello di legami chimici, trasformazione che semmai avviene invece all'interno della soluzione, in una fase precedente all'elettrofilatura, oppure in successivi trattamenti superficiali (ad esempio trattamenti al plasma).
Come schematizzato in fig. 1, l'apparecchiatura di elettrofilatura needleless, si basa sull'assenza di ago e collettore metallico statico o rotante, ma comprende tipicamente una coppia di fili in acciaio posti uno sopra l'altro ad una determinata distanza, che fungono da anodo e da catodo del sistema. Il numero di queste coppie di fili pu? variare in quantit? da un minimo di una coppia negli impianti pilota ad un massimo di 8 negli impianti ad ora commercializzati.
Durante il processo di elettrofilatura, entrambi i fili conduttori sono attraversati da corrente elettrica ad una differenza di potenziale che va da un minimo superiore a OkV ad un massimo di 120kV. La differenza di potenziale ? necessaria perch? avvenga il processo di filatura. ? infatti il campo elettrico che in base alle caratteristiche della soluzione polimerica fa si che quest'ultima sia "estrusa" a freddo a partire dallo strato depositato sul filo facente da catodo. La soluzione polimerica viaggiando verso il filo facente da anodo, che la attrae, durante il tempo di volo si assottiglia e si asciuga, a causa dei moti turbolenti a cui ? sottoposta, fino ad arrivare ad impattare il substrato di volta in volta utilizzato, che funge da collettore, e che scorre ad una determinata distanza. Pertanto, tra la coppia di fili conduttori che fungono da anodo e catodo ? previsto un piano virtuale che intercetta il campo elettrico, lungo il quale scorre il substrato.
La distanza tra il filo inferiore (catodo) e il substrato ? la distanza di lavoro della linea di produzione ed ? sempre inferiore alla distanza tra anodo e catodo.
Per la deposizione della soluzione polimerica sul filo fungente da catodo, il sistema presenta dei carrellini di deposizione. Questi ultimi presentano degli alloggiamenti passanti entro cui posizionare il catodo. All'interno di ciascun alloggiamento ? previsto il posizionamento di un sistema in acciaio dotato di un orifizio calibrato (da 0,5mm fino a 0,9mm) entro cui si posiziona - evitando di creare contatto tra le varie parti metalliche - il catodo. Questo sistema con orifizio ? posizionato sul carrellino all'interno del sistema del condotto di alimentazione della soluzione polimerica. La soluzione polimerica, posta in appositi contenitori ad atmosfera controllata (onde evitare evaporazione di solvente), ? trasferita, alla portata impostata, agli orifizi di erogazione mediante una o pi? pompe controllate dal quadro comandi della linea di produzione. La soluzione polimerica ? cos? depositata, come un film sottile in base all'apertura dell'orifizio montato, sui fili catodo durante lo scorrimento del carrellino lungo gli stessi, su una estensione che a seconda della linea produttiva pu? andare da un minimo di 50cm ad un massimo di 200cm.
L'erogazione della soluzione polimerica avviene in maniera continua a prescindere dalla direzione di scorrimento, avanti e indietro, del carrellino.
Il substrato ha una estensione laterale dello stesso ordine di grandezza della distanza percorsa dal carrellino. Il substrato trasla ortogonalmente alla direzione di scorrimento del carrellino, con una certa velocit? di scorrimento.
Nel caso di substrati particolari, i fili superiori fungenti da anodo posso essere sostituiti da un tappeto conduttivo, in rotazione contestuale allo spostamento del substrato, cos? da garantire un processo roll-to-roll.
Tutta la zona di elettrofilatura ? posta all'interno di una zona definita "camera di elettrofilatura" che ? ad atmosfera controllata, in particolare umidit? relativa e temperatura controllate.
I parametri pi? significativi con i quali ? possibile agire su questo processo di elettrofilatura per influire sulle propriet? finali della membrana risultante sono:
- concentrazione della soluzione polimerica
- viscosit? della soluzione polimerica
- conducibilit? elettrica della soluzione polimerica
- distanza tra gli elettrodi (superiore e inferiore)
- campo elettrico applicato
- umidit? relativa all'interno della camera di elettrofilatura - velocit? di spostamento del carrellino di deposizione - diametro dell'orifizio di acciaio montato sul carrellino
- diametro del filo di acciaio su cui ? depositata la soluzione polimerica
- ripetizione delle pompe del sistema
- velocit? di scorrimento del substrato
- tipo di substrato
- tensione applicata al substrato
- ricircolo aria all'interno della camera (flusso entrata-uscita) Le nanofibre in formazione volano fra i fili conduttori e il collettore e vanno a depositarsi sul substrato in maniera randomica creando, in base alla velocit? del substrato e quindi di quante fibre sono depositate su di esso una struttura tridimensionale pi? o meno spessa e pesante. Il peso di questo tipo di materiali varia nell'ordine di 0,1 g/m<2 >come funzionalizzazione superficiale di materiali per usi specifici (ad esempio filtrazione aria), via via sempre pi? pesante fino ad un massimo di 15 g/m<2 >che caratterizza un materiale definibile come "self standing" in grado di essere maneggiato senza il bisogno di un supporto. La quantit? di nanofibre depositate sul substrato, secondo l'invenzione, per la specifica applicazione come strato intermedio di rinforzo nei materiali compositi, ? preferibilmente tra i 3 e i 10 g/m<2 >a seconda del diametro delle nanofibre prodotte.
Le prove sperimentali effettuate hanno mostrato che un quantitativo di nanofibre intorno ai 3 g/m<2 >? sufficiente per avere un aumento delle prestazioni significativo circa il 40% in pi? rispetto al materiale non aventi le nanofibre. Quando si raggiunge un peso di circa 7-8 g/m<2 >con le fibre di dimensione intorno ai 100-150nm, si ottiene un aumento della resistenza a frattura del composito intorno al 94%. Al contempo va notato che anche una membrana ai limiti superiori del peso, per esempio 8-9 g/m<2 >durante il processo di laminazione del composito, risulta essere del tutto ininfluente rispetto al peso della resina utilizzata composito, poich? questi quantitativi specifici sono ancora al di sotto della soglia di errore con cui viene generalmente addizionata la resina al tessuto di fibra.
Per ottenere le migliori performance ? importante definire alcuni parametri intriseci della membrana e del processo. In particolare, al fine di ottenere il massimo delle prestazioni ? necessario:
ottimizzare il quantitativo di resina utilizzata in relazione allo spessore della membrana
ottimizzare il quantitativo di resina in funzione del diametro delle nanofibre, della dimensione dei pori della porosit? della membrana.
Le nanofibre di PA6 possono avere una temperatura di fusione superiore a 200?C, per esempio di 220?C, mentre nanofibre di poliimmide possono avere una temperatura di fusione anche di oltre 300?C. Ci? fa s? che la membrana risultante sia idonea ad essere inserita nei compositi ad alta temperatura utilizzati in ambito aerospace, dove le alte temperature in gioco non permettono l'utilizzo degli additivi tenacizzanti tradizionalmente usati in ambito automotive.
Con la membrana di nanofibre ottenuta secondo l'invenzione, si ? riscontrato che l'azione delle nanofibre si svolge principalmente all'interfaccia tra la resina e il successivo strato di fibre, per esempio fibre di carbono. L'altissima area superficiale e porosit? intrinseca del materiale (circa 80% di area libera, come ravvisabile nelle fotografie SEM delle figg. 2A-2D in diversi ingrandimenti) e la spiccata oleofilia della membrana nanofibrosa fanno s? che durante i successivi processi di laminazione a caldo, con adeguata pressione, essa sia completamente inglobata dalla resina fluida e immobilizzata al suo interno una volta completato il processo di reticolazione. Il beneficio apportato al sistema dall'inserimento delle nanofibre si evince chiaramente durante i successivi test di resistenza a frattura all'interfaccia, ossia nel punto di maggior debolezza del materiale, dove si verifica tipicamente la delaminazione tra gli strati di composito.
Il materiale composito caricato con le nanofibre, avendo all'interfaccia tra i vari strati di fibra di carbonio una matrice non pi? di sola resina ma caricata con queste lunghissime fibre di diametro nanometrico, a causa della deposizione randomica, ma coerente ed omogenea, delle nanofibre durante l'elettrofilatura con tecnica needleless, fa s? che essa risulti omogeneamente distribuita all'interno della resina stessa. Durante le prove di frattura (condotte per esempio con lo standard internazionale D5528 - 13) la presenza delle nanofibre all'interno della resina fa s? che la frattura non sia in grado di propagarsi in maniera uniforme, come avverrebbe in un composito standard, ma che questa debba di volta in volta oltrepassare lo strato di nanofibre inglobato nella resina. Migliore ? l'interconnessione tra resina reticolata e nanofibre, tanto pi? tortuoso risulter? essere il percorso della frattura e quanto maggiore sar? l'energia dissipata nel procedere della frattura, ci? che ne rallenta il decorso. Questo movimento non omogeneo della propagazione della frattura porta ad avere una resistenza del materiale notevolmente accresciuta.
Lo strato di supporto, su cui ? adagiata la membrana polimerica elettrofilata, ? facilmente arrotolabile e quindi immagazzinabile prima dell'uso. In particolare, la deposizione della membrana elettrofilata su un supporto di carta siliconata, fa s? che il rilascio del materiale una volta finita la fase di accoppiamento con il pre-impregnato e le successive lavorazioni (ad esempio tagli) sia facile, non provochi rotture nella membrana stessa e non sia di disturbo per lavorazioni finali dei pezzi da parte del cliente finale. Utilizzare una carta bisiliconata rende subito evidente qual ? il lato su cui ? depositata la membrana, per cui risulta immediato distinguere nettamente (marrone carta siliconata - bianco strato di membrana) il lato da utilizzare in fase di accoppiatura con il tappeto di materiale composito impregnato.
Durante la procedura industriale di incorporazione delle nanofibre nel prodotto composito, una volta che il tappeto di fibre di rinforzo ? impregnato con la matrice di resina, ? possibile srotolare ed adagiare lo strato di supporto (in particolare carta bisiliconata) con la membrana polimerica rivolta verso il tappeto di materiale composito. La forza di adesione della membrana polimerica alla matrice di resina ? di poco superiore alla forza di distacco della membrana dallo strato di supporto: la successiva rimozione continua dello strato di supporto, lascia la membrana perfettamente distesa sul materiale composito, senza produrre lacerazioni nella nanostruttura della membrana, n? scomposizioni delle fibre di rinforzo nella matrice (ancora a bassa viscosit?) del materiale composito.
Una volta rimosso lo strato di supporto, un successivo strato di materiale composito pu? essere laminato al di sopra del primo strato dotato di membrana polimerica, quest'ultima venendo intimamente inglobata tra i due strati anche con l'ausilio della pressione di laminazione ed eventualmente del calore di laminazione (che rende pi? fluida a resina).
Al fine di ottimizzare le propriet? tenacizzanti del composito in oggetto, ? importate fare in modo che lo strato di nanofibre non "anneghi" nel preimpregnato ma che resti in superficie, sulla resina, all'interfaccia con l'altro strato di preimpregnato con cui sar? laminato. Questa situazione potenzialmente critica ? da ovviare, in quanto potrebbe portare ad una riduzione del vantaggio conseguente all'utilizzo dello strato intermedio di nanofibre. A questo scopo si possono considerare alcuni accorgimenti:
> Un primo accorgimento consiste nell'ottimizzazione dello spessore finale dello strato di nanofibre: spessori maggiori posso consentire che questo fenomeno non si verifichi o solo in minima parte, andando cos? a minimizzare la perdita di prestazioni.
> Un secondo accorgimento consiste in un trattamento superficiale oleorepellente depositato sullo strato di materiale nanofibroso: questo accorgimento andando a diminuire la capacit? della resina di bagnare ed inglobare al suo interno le nanofibre potrebbe evitare che nel tempo avvenga il fenomeno sopra descritto.
> L'utilizzo di tecnopolimeri maggiormente oleorepellenti o con una minore affinit? intrinseca alla resina, data dalla natura chimica del materiale, pu? evitare lo svilupparsi di questo fenomeno.
> In ultimo si pu? ipotizzare di creare uno strato intermedio realizzato a partire da un fine substrato, il pi? omogeneo possibile di materiale microfibroso, funzionalizzato con uno strato di nanofibre. Il materiale microfibroso permette di fare da sostegno meccanico per la membrana di nanofibre evitando lo sprofondamento della stessa all'interno della resina. Inoltre un substrato di questo tipo, se opportunamente scelto, pu? andare a fornire un ulteriore rinforzo al composito finale ed evita la necessit? di prevedere un substrato di supporto da rimuovere nelle successive fasi di lavorazione del preimpregnato o del composito.
In ottica di sviluppo di nuovi materiali industrialmente sempre pi? performanti si prevede anche lo studio di trattamenti atti a modificare la reattivit? della superficie della membrana. Si pensi ad esempio a trattamenti volti ad aumentare l'idrofilia della superficie, o trattamenti plasma che permettono contemporaneamente di aumentare la rugosit? superficiale e creare sulla superficie radicali liberi o specie chimiche reattive, in mondo da migliorare ulteriormente l'adesione nanomateriale-resina, cos? da influire ulteriormente sull'aumento delle performances.
Come si comprende dalla descrizione fornita qui sopra, il procedimento secondo l'invenzione permette di conseguire perfettamente gli scopi esposti nelle premesse.
La elettrofilatura e successiva deposizione della membrana nanofibrosa polimerica sul supporto a facile distacco, permette di condurre un procedimento industriale efficiente. I numerosi parametri di regolazione disponibili nella produzione della membrana di nanofibre polimeriche, consente di regolare a piacimento la consistenza e la reattivit? della membrana a seconda della natura e dimensionamento dei componenti presenti nel materiale composito.
S'intende che l'invenzione non deve comunque considerarsi limitata alle particolari forme di esecuzione descritte ed illustrate, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione stessa, che risulta unicamente definita dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI
1. Processo di produzione di un materiale composito rinforzato, comprendente le fasi di
predisporre una pluralit? di strati di fibre di rinforzo,
impregnare detti strati con una matrice a base resinosa reticolabile, laminare detti strati di fibre di rinforzo mediante apporto di pressione e/o calore, interponendo tra detti strati di fibre di rinforzo uno strato intermedio di nanofibre polimeriche,
caratterizzato da ci? che
detto strato intermedio di nanofibre polimeriche viene interposto deponendo una membrana di nanofibre polimeriche aderente ad un substrato continuo con superficie a facile distacco, e da ci? che
detta membrana di nanofibre polimeriche ? ottenuta per elettrofilatura diretta su detto substrato continuo mediante una tecnica needleless.
2. Processo come nella rivendicazione 1, in cui detta membrana polimerica ? ottenuta da una soluzione di PA 6 e solvente contenente acido acetico e acido formico.
3. processo come nella rivendicazione 2, in cui detta soluzione comprende PA 6 in quantit? di circa 12% in peso.
4. Processo come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la quantit? di nanofibre depositate sul substrato per formare detta membrana polimerica sono preferibilmente tra 1 e 15 g/m<2 >.
5. Processo come in 4, in cui le nanofibre che compongo detta membra polimerica sono di dimensioni di circa 50-1000nm.
6. Processo come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto materiale composito rinforzato comprende strati di fibre di rinforzo di carbonio e una matrice resinosa termoindurente.
7. Processo come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto substrato ? un nastro di carta bisiliconata.
8. Processo come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta membrana subisce un trattamento superficiale oleorepellente o con materiali a bassa affinit? con detta matrice a base resinosa prima di detta fase di interposizione.
9. Membrana polimerica destinata a costituire strato intermedio tra strati di fibre di rinforzo in un materiale composito a matrice resinosa, caratterizzata da ci? che comprende nanofibre elettrofilate con tecnica needleless depositate su un substrato continuo con superficie a facile distacco.
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