ITMI20000993A1 - Sistema per l'ottenimento di un tessuto unidirezionale e tessuto unidirezionale. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

L'invenzione concerne un metodo ed un apparato per l'ottenimento di tessuti unidirezionali ed un tessuto unidirezionale ottenibile mediante i suddetti metodo ed apparato.

Il procedimento della tessitura, noto fin da epoca molto remota, consiste nella realizzazione di un intreccio di fili in cui si distingue un ordito, nella direzione di tessitura, ed una trama disposta perpendicolarmente rispetto all'ordito.

L'ordito comprende un numero di fili che viene stabilito al principio delle operazioni di tessitura e che rappresenta la larghezza o altezza del tessuto, mentre la trama comprende un solo filo che viene intrecciato perpendicolarmente un numero di volte sufficiente ad ottenere una desiderata lunghezza del tessuto.

A partire dai primi rudimentali telai, sono state sviluppate macchine di tessitura sempre più sofisticate e veloci, mantenendo inalterato il principio generale della tessitura basato sull'intreccio di ordito e trama.

In epoca più recente a seguito dello sviluppo di filati strutturali di particolare resistenza, utilizzati in ambito aeronautico ed aerospaziale, quali fibre di carbonio, fibre di vetro, fibre aramidiche ed altre, si è reso necessario realizzare tessuti particolari formati di solo ordito, ossia senza l'intervento di trama.

Tali tessuti, definiti tecnicamente unidirezionali, vengono utilizzati· come rinforzo orientato in materiali compositi cioè realizzati per mezzo della combinazione di una matrice, solitamente una resina polimerica, e di elementi di rinforzo ottenuti da fibre tecniche. Tali materiali compositi permettono di ottenere componenti strutturali di inusitata leggerezza, rigidità e resistenza meccanica.

I tessuti unidirezionali vengono utilizzati in combinazione con tessuti tradizionali prodotti con fibre tecniche ad alta resistenza, al fine di ottenere migliorate caratteristiche fisiche e meccaniche di un componente realizzato in materiale composito lungo la direzione di prevalente sollecitazione.

Nella pratica produttiva attuale, i tessuti tradizionali ottenuti utilizzando fibre tecniche vengono realizzati con macchine tradizionali, del tipo dei telai, opportunamente adattate alle caratteristiche specifiche dei filati tecnici.

Invece, i tessuti unidirezionali vengono prodotti con appositi macchinari basati su di un principio di funzionamento sostanzialmente differente da quello dei telai. In particolare, i fili di ordito vengono mantenuti nella posizione desiderata attraverso la deposizione di bande di speciale carta adesiva su entrambe le facce del prodotto. In assenza della trama, le bande di materiale adesivo hanno lo scopo di conferire stabilità ai fili di ordito durante le fasi del ciclo produttivo del tessuto unidirezionale ed in particolare di conservare la corretta orientazione dei fili di ordito mentre questi vengono impregnati di resina e durante l'essiccamento della suddetta resina, nella lavorazione dei materiali compositi.

Un difetto di questo metodo di produzione di tessuti consiste nella scarsa velocità di produzione in quanto l'applicazione di bande di materiale adesivo comporta un notevole dispendio di tempo penalizzando notevolmente la produttività.

Le bande di materiale adesivo, poi, possono scollarsi dai fili di ordito prima che questi siano stati impregnati con resina; ciò fa sì che i fili di ordito non risultino equidistanti l'uno dall'altro, al contrario essi frequentemente si raggruppano dando luogo ad agglomerati di fili ed a disuniformità del tessuto finale. Il prematuro distacco delle bande di materiale adesivo, inoltre, comporta la perdita del parallelismo da parte dei fili di ordito con relativa diminuzione di direzionalità delle proprietà fisiche e meccaniche, direzionalità che viene richiesta per la realizzazione di materiali compositi.

Un ulteriore difetto insito in questa metodologia produttiva di tessuti unidirezionali risiede nell'impossibilità di produrre tessuti tradizionali e tessuti unidirezionali con l'impiego di una stessa macchina .

Uno scopo della presente invenzione è quello di migliorare i metodi noti per la produzione di tessuti unidirezionali .

Un altro scopo della presente invenzione è di fornire un metodo che consenta di ottenere tessuti unidirezionali con velocità di produzione dello stesso ordine di grandezza di quelle tipiche dei telai noti. Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di fornire un metodo per la produzione di tessuti unidirezionali che sostanzialmente eviti l'impiego di bande di materiale adesivo per mantenere in posizione i fili di ordito del suddetto tessuto unidirezionale.

Uno scopo ancora ulteriore è quello di fornire un apparato che consenta di produrre sia un tessuto tradizionale che un tessuto unidirezionale.

In un primo aspetto dell'invenzione, è previsto un metodo per ottenere tessuti unidirezionali, comprendente formare un piano di fili di ordito, fissare detti fili di ordito per mantenerli paralleli ed equidistanti tra loro, caratterizzato da ciò, che detto fissare comprende inserire tra detti fili di ordito almeno un rispettivo filo di trama comprendente un polimero termoplastico per ottenere un semilavorato dotato di resistenza strutturale, causare il rammollimento di detto polimero termoplastico, schiacciare detto semilavorato provocando l'adesione di detto filo di trama a detti fili di ordito.

Detto filo di trama comprendente un polimero termoplastico è un filo di materiale termoplastico, oppure un filo in materiale qualsiasi impregnato o rivestito di polimero termoplastico.

In una versione vantaggiosa, detto causare comprende avanzare il semilavorato attraverso mezzi . di riscaldamento -Detto filo di trama risulta così inserito perpendicolarmente al piano di fili di ordito e, rispetto alla lunghezza del tessuto, i vari passaggi del filo di trama risultano disposti ad una distanza predeterminata, anche significativa, sul piano di ordito .

Vantaggiosamente, secondo il presente trovato, i mezzi di riscaldamento comprendono forni a raggi infrarossi, forni a microonde, oppure forni ad induzione.

Vantaggiosamente, inoltre, detto schiacciare comprende avanzare detto semilavorato tra mezzi pressori, preferibilmente dotati di una coppia di rulli provvisti di un sistema di raffreddamento.

Grazie a questo aspetto dell'invenzione, è possibile ottenere tessuti unidirezionali con elevate efficienze produttive .

In un secondo aspetto dell'invenzione, è previsto un apparato per l'ottenimento di tessuti comprendente mezzi a telaio provvisti di mezzi di svolgimento di fili di ordito e mezzi di svolgimento di almeno un filo di trama da relativi mezzi di supporto, mezzi di formazione di un piano di ordito e mezzi di inserzione di detto filo di trama tra detti fili di ordito, che comprende inoltre, a valle di detti mezzi di inserzione, mezzi di riscaldamento atti a rammollire detto filo di trama comprendente un polimero termoplastico e mezzi pressori atti a causare l'adesione di detto filo di trama a detti fili di ordito .

In una versione vantaggiosa, detti mezzi pressori sono provvisti di un sistema di raffreddamento atto a promuovere l'indurimento del filo di trama favorendone l’adesione ai fili di ordito.

Grazie a questo aspetto dell'invenzione, è possibile ottenere un apparato in grado di produrre sia tessuti tradizionali, quando il filo di trama è costituito da un usuale filato, che un tessuto unidirezionale, quando il filo di trama comprende un polimero termoplastico .

In un terzo aspetto dell'invenzione, è previsto un tessuto unidirezionale comprendente un piano di fili di ordito eventualmente impregnabili con resina, caratterizzato da ciò, che tra detti fili di ordito è inserito almeno un relativo filo di trama comprendente un polimero termoplastico ed atto a saldarsi a detti fili di ordito per conferire loro stabilità strutturale .

Il tessuto unidirezionale con i fili di ordito interconnessi da. detto filo di trama viene preferibilmente annegato in resina ed essiccato.

In un quarto aspetto dell’invenzione, è previsto l'uso di almeno un filo di trama comprendente polimero termoplastico quale mezzo stabilizzatore di fili di ordito di un tessuto unidirezionale.

In un quinto aspetto della presente invenzione, è previsto l'uso di un forno a raggi infrarossi quale mezzo di riscaldamento di almeno un filo comprendente polimero termoplastico per causare il rammollimento di detto polimero termoplastico, detto filo costituendo una trama di rinforzo di un tessuto unidirezionale. In un sesto aspetto della presente invenzione, è previsto l'uso di un forno a microonde quale mezzo di riscaldamento di almeno un filo comprendente polimero termoplastico per causare il rammollimento di detto polimero termoplastico, detto filo costituendo una trama di rinforzo di un tessuto unidirezionale.

In un settimo aspetto della presente invenzione, è previsto l'uso di un forno ad induzione quale mezzo di riscaldamento di almeno un filo comprendente polimero termoplastico per causare il rammollimento di detto polimero termoplastico, detto filo costituendo una trama di rinforzo di un tessuto unidirezionale.

L'invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni, che ne illustrano alcune forme esemplificative e non limitative di attuazione, in cui:

Figura 1 è una vista prospettica schematica di un apparato per la produzione di tessuti secondo l'invenzione;

Figura 2 è una vista in pianta di un tessuto unidirezionale secondo l'invenzione.

Con riferimento alla Figura 1, è mostrato un apparato 1 comprendente una pluralità di rocchette 2 dalle quali vengono svolti fili di ordito 3 tra i quali viene inserito almeno un filo di trama 4 svolto da un ulteriore rocchetto 5. I dispositivi di svolgimento dei fili di ordito 3 e del filo di trama 4 ed i dispositivi di formazione del piano di ordito, questi ultimi rappresentati in modo schematico ed indicati con 11, sono analoghi a quelli di un telaio tradizionale: essi possono comprendere cantre di svolgimento, calandra e pettine che risultano di per se noti. Anche i dispositivi di inserzione del filo di trama 4 tra i fili di ordito 3 sono noti e possono essere quelli propri di un telaio a pinza positiva. Con l'apparato è possibile pertanto ottenere tessuti tradizionali a partire da filati tradizionali, oppure tessuti tradizionali formati da fibre tecniche.

A valle dei mezzi di inserzione del filo di trama 4 tra i fili di ordito 3 sono previsti mezzi di riscaldamento 6 e mezzi pressori 7 dotati di un sistema di raffreddamento.

Al fine di produrre un tessuto unidirezionale 9, secondo il trovato, il filo di trama 4 comprendente polimero termoplastico viene inserito tra i fili di ordito 3 ottenuti a partire da una fibra tecnica. L'intreccio 8 dei fili di ordito 3 e del filo di trama 4 viene poi introdotto nei mezzi di riscaldamento 6 al fine di portare il polimero termoplastico al punto di rammollimento. Successivamente l'intreccio 8 dei fili di ordito 3 così stabilizzato dal filo di trama 4 viene fatto passare attraverso mezzi pressori 7 comprendenti una coppia di rulli 10 che causano l'adesione del filo di trama 4 al piano di filo di ordito 3, e provvedono ad uniformare lo spessore dell'elemento fibroso 9 così ottenuto.

In Figura 2 è mostrato un elemento fibroso 9 prodotto con l'apparato precedentemente descritto; si noti che l'impiego di un filo di trama 4 comprendente polimero termoplastico raggiunge lo scopo di dare stabilità al tessuto unidirezionale anche quando i successivi passaggi del filo di trama 4 attraverso i fili di ordito 3 risultano tra loro molto distanziati.

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per ottenere tessuti unidirezionali, comprendente formare un piano di fili di ordito (3), fissare detti fili di ordito (3) per mantenerli paralleli ed equidistanti tra loro, caratterizzato da ciò, che detto fissare comprende inserire tra detti fili di ordito (3) almeno un rispettivo filo di trama (4) comprendente polimero termoplastico per ottenere un semilavorato (8), causare il rammollimento di detto polimero termoplastico, schiacciare detto semilavorato (8) provocando l'adesione di detto filo di trama (4) a detti fili di ordito (3), con ottenimento di un tessuto unidirezionale (9) dotato di consistenza strutturale .
2. 2. Metodo per ottenere tessuti unidirezionali secondo la rivendicazione 1, in cui detto filo di trama comprendente polimero termoplastico è costituito da un filo realizzato in materiale termoplastico
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto filo di trama comprendente polimero termoplastico è costituito da un filo realizzato in qualsiasi materiale impregnato o ricoperto con materiale termoplastico .
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1, e comprendente inoltre impregnare detto tessuto unidirezionale (9) con una resina e solidificare detta resina.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 1, oppure 4, in cui detto causare il rammollimento di detto polimero termoplastico comprende avanzare detto semilavorato (8) attraverso mezzi di riscaldamento (6).
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui detti mezzi di riscaldamento (6) comprendono un apparato selezionato in un gruppo comprendente: forni a raggi infrarossi, forni a microonde, forni ad induzione, forni elettrici ed ad aria calda.
7. 7. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto schiacciare comprende avanzare detto semilavorato (8) tra mezzi pressori (7).
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui detti mezzi pressori (7) comprendono di una coppia di rulli (10) provvisti di un sistema di raffreddamento.
9. 9. Apparato per l’ottenimento di tessuti comprendente mezzi a telaio provvisti di mezzi di svolgimento di fili di ordito (3) e di mezzi di svolgimento di almeno un filo di trama (4) da relativi mezzi di supporto (2, 5), mezzi di formazione di un piano di ordito (11) e mezzi di inserzione di detto filo di trama (4) tra detti fili di ordito (3 e che comprende inoltre, a valle di detti mezzi di inserzione, mezzi di riscaldamento (6) atti a rammollire detto filo di trama (4) e mezzi pressori (7) atti a causare l'adesione di detto filo di trama (4) a detti fili di ordito (3).
10. 10. Apparato secondo la rivendicazione 9, in cui detto filo di trama (4) comprende un polimero termoplastico .
11. 11. Apparato secondo la rivendicazione 10, in cui detti mezzi pressori (7) comprendono una coppia di mezzi a rullo (10) provvisti di un sistema di raffreddamento atto a promuovere l'indurimento di detto polimero termoplastico favorendo l'adesione di detto filo di trama (4) a detti fili di ordito (3).
12. 12. Apparato secondo una delle rivendicazioni da 9 a li, in cui detti mezzi di riscaldamento (6) comprendono un apparato selezionato in un gruppo comprendente: forni a raggi infrarossi, forni a microonde, forni ad induzione, forni elettrici e ad aria calda.
13. 13. Tessuto unidirezionale comprendente un piano di fili di ordito (3) impregnabili con resina, caratterizzato da ciò, che tra detti fili di ordito (3) è inserito almeno un relativo filo (4) di trama comprendente un polimero termoplastico ed atto a saldarsi a detti fili di ordito (3) per conferire loro stabilità strutturale.
14. 14. Uso di almeno un filo (4) di trama comprendente polimero termoplastico quale mezzo stabilizzatore di fili di ordito (3) di un tessuto unidirezionale.
15. 15. Uso di un forno,a raggi infrarossi quale mezzo di riscaldamento di almeno un filo (4) comprendente polimero termoplastico per causare il rammollimento di detto polimero termoplastico, detto filo costituendo una trama di rinforzo di un tessuto unidirezionale.
16. 16. Uso di un forno a microonde quale mezzo di riscaldamento di almeno un filo (4) comprendente polimero termoplastico per causare il rammollimento di detto polimero termoplastico, detto filo costituendo una trama di rinforzo di un tessuto unidirezionale.
17. 17. Uso di un forno a induzione quale mezzo di riscaldamento di almeno un filo (4) comprendente polimero termoplastico per causare il rammollimento di detto polimero termoplastico, detto filo costituendo una trama di rinforzo di un tessuto unidirezionale.
18. 18. Uso di un forno a raggi infrarossi quale mezzo di riscaldamento di almeno un filo (4) comprendente polimero termoplastico per causare il rammollimento di detto polimero termoplastico, detto filo costituendo una trama di rinforzo di un tessuto unidirezionale.
19. 19. Uso di un forno elettrico quale mezzo di riscaldamento di almeno un filo (4) comprendente polimero termoplastico per causare il rammollimento di detto polimero termoplastico, detto filo costituendo una trama di rinforzo di un tessuto unidirezionale.
20. 20. Uso di un forno ad aria calda quale mezzo di riscaldamento di almeno un filo (4) comprendente polimero termoplastico per causare il rammollimento di detto polimero termoplastico, detto filo costituendo una trama di rinforzo di un tessuto unidirezionale.