IT9012441A1 - Procedimento per la fabbricazione di strutture sandwich. - Google Patents

Description

DESCRIZ IONE de11'invenzione industriale dal titolo: "Procedimen to per la -fabbricazione di strutture sandwieh . "

RIASSUNTO

L' invenzione si riferisce ad un procedimento per la ■fabbricazione di strutture sandwich, del tipo che prevede, due strati resistenti esterni in fibre impregnate di resina, applicate mediante adesivo ai due lati di un elemento di riempimento a bassa densità, munito di alveoli, in comunicazione tra di loro nella direzione parallela allo strato.

Secondo l'invenzione, come elemento di riempimento a bassa densità, viene impiegato un tessuto cosiddetto tridimensionale, formato cioè da due strati di tessuto connessi mutuamente da fili sostanzialmente perpend icolari al piano di giacitura dei precedenti e detti strati di tessuto sono costituiti da tessuto a maglia dotato pertanto di caratteristiche e1astiche (fig. 4>.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L' oggetto del la presente invenzione è costi tui to da un procedimento per la -fabbricazione di strutture sandw i c h .

E' noto che nel la fabbricazione di elementi struttural i composi ti che uti l izzano vetroresina, f ibre aramidiche, di carbonio e simi l i si uti l izzano da diversi anni pannel l i del tipo detto sandwich formato cioè da strati superf icial i esterni di f ibre di materiale resistente appl icato ad un nucleo centrale di riempimento.

I l nucleo centrale è spesso costi tui to da una leggera struttura a nido d' ape con 1 ' asse del le cel le disposto perpendicolarmente al piano di giaci tura del pannel lo oppure da schiuma.

I pannel l i con riempimento di sola schiuma non presentano un rapporto soddisfacente tra i l loro peso e le caratteristiche meccaniche per cui i l loro uso è principalmente l imi tato al campo del l ' isolamento termico ed acustico.

I pannel l i con nucleo centrale a nido d' ape presentano tre ordini di inconvenienti :

In primo luogo l a struttura a nido d' ape si presta solo entro l imi ti precisi ad accompagnare una superf icie ci l indrica mentre non è atta ad essere deformata per sposare superf ici e doppia curvatura.

In questo caso è necessario segmentare la struttura a nido d' ape in una serie -finita di elementi atti ad accompagnare la superficie a doppia curvatura o modellarli a caldo solo nel caso che essa sia a base di resine termoplastiche.

In secondo luogo, quando è richiesto il riempimento della struttura a nido d' ape, ad esempio con resina espansa, detto riempimento deve essere effettuato prima dell" inserimento della struttura a nido d' ape tra i due strati periferici esterni.

In terzo luogo la bassissima superficie di contatto tra i bordi esterni della struttura a nido d' ape e gli strati superficiali comporta una notevole riduzione della resistenza al taglio parallelamente agli strati con conseguente aumento del rischio di de1am inazione degli stessi.

Le figure 1 a 3 mostrano la sequenza di un procedimento noto di questo tipo.

Nella figura 1 è mostrato il pannello composito finito che è formato da una parte centrale 10 di riempimento e da due strati resistenti esterni 11 e 12.

Dopo la -formatura separata degli strati esterni 11 e 12, tra questi viene interposta la struttura a nido d'' ape 10 che deve essere -frammentata in segmenti 101 , 102, 103, quando i l pannel lo composi to è dotato di una curvatura, sempl ice o doppia, che superi le capaci tà di deformaz i one del la struttura a nido d' ape .

L' insi eme dei tre componenti , già poi i mer i zzat i , con interposto un opportuno strato adesivo 11A e 12A, viene appl icato sopra una matrice 30 e ad essa è fatto aderire mediante 1 ' impiego di un sacco a tenuta 20 connesso ad una sorgente di vuoto, attraverso un condotto 21.

Creando i l vuoto al 1 ' interno del sacco 20, gl i elementi componenti 11 , 12, 101 , 102, 103, etc. sono schiacciati contro la matrice 30 dal la pressione atmosfer i ca .

La matrice, con appl icato i l sacco sotto vuoto, viene quindi introdotta in una autoclave dove, a pressioni -f ino a 8-10 bar ed a temperature f ino a 150-200nC, i l materiale composi to viene pressato e poi ime rizzato come mostrato in f igura 3.

Se, come detto sopra le cel le del la struttura a nido d' ape 10 devono essere riempi te di una resina espansa, detto riempimento va esegui to su ciascun elemento 101 , 102, 103 prima del la fase i l lustrata in f i gura 2 .

Ne risul ta un processo di fabbricazione estremamente comp1esso.

Più recentemente si sta sperimentando, per la fabbricazione di pannelli compositi, in luogo delle strutture a nido d' ape, 1' impiego di tessuti cosiddetti "tridimensionali ", formati da due strati di tessuto 41 e 42 tra i quali sono disposte delle fibre 43 disposte perpendicolarmente agli strati sudde 11i.

Questi tessuti sono in genere

impiegati per la fabbricazione di velluti e tappeti, che vengono ottenuti tagliando, circa a metà lunghezza, le fibre 43.

Questi tessuti tridimensionali sono stati riempiti con resine espanse volte ad irrigidirli e a renderne la resistenza paragonabile a quella delle strutture a nido d' ape.

L' utilizzo di tali tessuti è però difficoltoso e presenta un certo numero di inconvenienti.

In primo luogo non è facile riempire con resine espanse tali tessuti tridimensionali poiché i due strati costituenti la loro superficie esterna non restano naturalmente equidistanti, come sarebbe desiderabile, ma debbono essere mantenuti in tale posizione artificialmente.

In secondo luogo, detti tessuti tridimensionali, proprio in vista della loro qualità di tessuto ed in vista della suddetta tridimensionalità, non possono essere piegati secondo superfici cilindriche nè tantomeno secondo super-fici a doppia curvatura mantenendo gli strati esterni equidistanti.

Lo scopo della presente invenzione è quello di ovviare a tali inconvenienti mediante 1' impiego di tessuti tridimensionali i cui strati esterni siano costituiti da tessuto a maglia, atto cioè ad assumere qualsiasi con-formazìone, a semplice o a doppia curvatura, mantenendo equidistanti gli strati esterni .

Il procedimento rivendicato è riassunto e schematizzato nelle rivendicaz ioni; gli oggetti e vantaggi della stessa risulteranno inoltre dalla descr izione che segue con particolare ri-ferimento alle allegate tavole di disegni in cui:

- le -figure 1, 2 e 3 si ri-feriscono ad un procedimento di -fabbricazione noto, già descritto nella parte introduttiva della presente descrizione; - la -figura 4 mostra in prospettiva un segmento di tessuto detto "tridimensionale" i cui strati esterni sono e-f-fe11ivamente "tessuti" cioè realizzati med iante -fili di trama e fili di ordito;

- la figura 5 è analoga alla precedente ma si riferisce ad un tessuto tridimensionale i cui strati esterni sono invece realizzati con tessuto a maglia e presentano pertanto un elevato grado di def ormabi1ità sia nel loro piano che secondo superfici curve a semplice o a doppia curvatura.

- la -figura 6 mostra una -fase intermedia del processo di -formatura secondo 1' invenzione;

- la figura 7 mostra la fase finale del processo secondo 1' invenzione.

Le figure 1 a 4 sono già state descritte nella parte introduttiva della presente descrizione.

Nella figura 5 è mostrato un tessuto tridimensionale i cui strati esterni 51 e 52 sono costituiti da tessuto a maglia, ciò che si è cercato di evidenziare, sia pure in modo schematico.

Nella figura 6 è mostrato il procedimento di assemblaggio del pannello composito: con 61 e 62 sono mostrate le facce contrapposte e complementari dei due semigusci 63 e 64 di uno stampo a tenuta dotato di bordi periferici di contenimento 65 e 66 e di fori 67 per ' alimentazione di una resina espansa.

Il pannello composito desiderato, secondo il procedimento rivendicato, non richiede che i due strati resistenti esterni siano preformati.

Gl i strati resistenti esterni sono real izzati , in modo di per sè noto, a partire da due fogl i pre i mp re gnat i 71 e 72.

Tal i fogl i pre i mpr egnat i possono essere real izzati a base di qualsiasi genere di fibra (vetro, carbonio, aramidica, ecc . ) e di qualunque genere di resina termoindurente o termoplastica.

Tra i due strati 71 e 72 viene inserito il tessuto tridimensionale 50 ed il tutto viene chiuso tra i due semi gusci é3 e 64 che assumono la posizione i llustrata nella figura 7.

La chiusura dei due semigusci è accompagnata dal contatto graduale degl i strati resistenti 71 e 72 contro le superfici 61 e 62.

Contemporaneamente si ottiene t' adattamento del tessuto tridimensionale 50 alla forma dello stampo, senza pieghe indesiderate a causa dell' elasticità del tessuto a magi ia degl i strati 51 e 52.

Una volta che gl i elementi componenti hanno assunto la forma mostrata nella figura 7, attraverso i condotti 67 può essere iniettata una resina del tipo ad espansione che pressurizza il pannello senza ausi l io del vuoto e dell' autoclave.

Il tutto dovrà evidentemente essere portato alla temperatura di pol imerizzazione del la resina impiegata, ma grazie alla presenza dello stampo, senza bisogno di autoclave.

Uno dei vantaggi dell' invenzione è costituito dal fatto che gli strati resistenti esterni del pannello composito non debbono essere preformati: 1' intero pannello viene stampato in un' unica fase operativa. Ovviamente il pannello composito può essere fabbricato con un solo strato resistente esterno o con nessuno, delegando il compito di struttura portante allo strato esterno del tessuto tridimensionale opportunamente spalmato di una resina, oppure semplicemente della resina espansa. Inoltre potendo variare la densità dei fili nella direrrone perpendicolare agli strati e potendo anche disporli secondo morfologie prestabilite (vuoti e pieni/ si possono creare all' interno del tessuto tridimensionale delle zone vuote per gli impieghi più svariati: passaggio di cavi, di fluidi, ecc.

Introducendo nei vuoti delle barre piene o cave di materiale metallico o plastico, prima dell' iniezione della resina espansa, si possono creare delle cavità o passaggi, a piacere, nel pannello composito, dopo aver estratto, a polimerizzazione avvenuta, le barre precedentemente introdotte, se piene, mentre quando sono impiegate barre cave le stesse possono anche essere lasciate in sito.

Claims (2)

1. RIVENDICA210NI 1) Procedimento per la fabbricazione di strutture composte, caratterizzato dal fatto che, come elemento di base, viene impiegato un tessuto cosiddetto tridimensionale, formato da due fogli di tessuto sostanzialmente paralleli, collegati mutuamente da fili disposti perpendicolarmente ai piani di giacitura di detti fogli di tessuto; in cui t citati due fogli di tessuto dell' elemento di base sono costituiti da tassuto a maglia ed in cui lo spazio compreso tra detti due fogli viene riempito, totalmente o parzialmente, da una resina espansa, a bassa densità, o da qualsiasi altro tipo di resina termop 1astica o termoindurente.
2. 2) Procedimento, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto elemento di base viene riempito di resina dopo il suo inserimento in uno stampo comunque conformato. 3> Procedimento, secondo le r ivendic azion i precedenti, caratterizzato dal fatto che a detto elemento di base sono associati, esternamente, su uno dei lati o su ambedue, uno o due strati resistenti esterni in tessuti impregnati di resina. 4) Procedimento, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal -fatto che lo strato o gli strati resistenti esterni sono associati all7 elemento di base già preformati e poi imerizzati oppure allo stato preimpregnato, non poiimerizzato. 5 ) Pr oc e d i me n t o , se c ondo l e r i ve n d i c az i on i preceden t i , carat ter i zzato dal fat to che esso prevede che : in una prima fase, uno o due strati di fibre resistenti sono imbevuti di resina e quindi inseriti all" interno di uno stampo comunque conformato, ai due lati di un tessuto tridimensionale del tipo ci tato; - in una seconda fase la stampa viene chiuso in modo che gli elementi suddetti assumono la forma da questo definita; - in una terza fase la resina da espandere viene iniettata in pressione all" interno del tessuto tr idimensiona1e; - in una quarta fase lo stampo ed il suo contenuto sono riscaldati fino al raggiungimento della poiimerazzione della resina. 6) Procedimento, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che all" interno dell' elemento di base sono introdotte delle anime, piene o cave, prima del suo riempimento con la resina espansa, al lo scopo di creare passaggi o cav i tà .