ITMI20131648A1 - Metodo per realizzare parti in composito avanzato, ad elevata finitura superficiale, e prodotto in composito avanzato, realizzato con tale metodo. - Google Patents

Metodo per realizzare parti in composito avanzato, ad elevata finitura superficiale, e prodotto in composito avanzato, realizzato con tale metodo.

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ITMI20131648A1
ITMI20131648A1 IT001648A ITMI20131648A ITMI20131648A1 IT MI20131648 A1 ITMI20131648 A1 IT MI20131648A1 IT 001648 A IT001648 A IT 001648A IT MI20131648 A ITMI20131648 A IT MI20131648A IT MI20131648 A1 ITMI20131648 A1 IT MI20131648A1
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carbon
woven
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impregnation
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Paolo Canonico
Salvatore Omaggio
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Saati Spa
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Description

"METODO PER REALIZZARE PARTI IN COMPOSITO AVANZA-TO, AD ELEVATA FINITURA SUPERFICIALE, E PRODOTTO IN COMPOSITO AVANZATO, REALIZZATO CON TALE METO-DO"
D E S C R I Z I O N E
Il presente trovato ha come oggetto un metodo per realizzare parti in composito avanzato, ad elevata finitura superficiale, ed un prodotto in composito avanzato, realizzato con tale metodo.
Nell'ambito dell'industria automobilistica è pratica usuale classificare i componenti in base alla qualità superficiale e quindi alla resa estetica alla quale gli stessi devono rispondere.
Vengono identificate normalmente tre classi: A, B e C. La classe A si riferisce a ciò che è visibile, come le parti di carrozzeria, ad esempio, il cofano dell'auto.
La classe B riguarda ciò che è visibile, ma il cui aspetto non è ritenuto essenziale come, ad esempio, la sede dell'apertura della portiera.
La classe C riguarda ciò che non è visibile come, ad esempio, la sede della giuntura dei sedili.
La qualità della superficie è valutata in base all'osservazione umana di immagini riflesse dalla superficie del materiale in condizioni controllate di illuminazione.
Le superfici di classe A sono progettate per ottenere un allineamento tra curvatura e tangente tale da garantire una perfetta qualità della riflessione.
Le superfici di classe A si presentano prive di ondulazioni indesiderabili e con continuità di curvatura in ogni direzione.
Ciò significa che ogni punto lungo una linea comune ha lo stesso raggio di curvatura.
Le controindicazioni che si possono tipicamente presentare nell'impiego di compositi avanzati per la realizzazione di parti di carrozzeria di classe A riguardano:
- la presenza di difetti superficiali come puntinature e porosità che rendono il pezzo inaccettabile per le parti esteriori di un veicolo;
- la possibilità di delaminazione;
- l'evidenza delle linee di giunzione;
- la presenza di evidenti ondulazioni della superficie.
La realizzazione di superfici classe A in composito avanzato può presentare maggiori difficoltà rispetto alle soluzioni tradizionali.
La causa risiede nella duplice natura di matrice e di rinforzo, che introduce un numero più grande di variabili sul prodotto rispetto al singolo materiale, come lo sono, per esempio, l'acciaio e l'alluminio.
Le fibre di rinforzo possono creare una traccia visibile sulla superficie, tale da renderla inaccettabile per le finiture di classe A.
L'elevato livello di finitura superficiale dovrebbe naturaimente mantenersi tale per l'intero ciclo di vita del veicolo.
Ad esempio, i particolari estetici dell'esterno delle vetture devono essere resistenti agli effetti dell'invecchiamento e quindi rivelarsi adatti alla permanenza a contatto con gli agenti atmosferici ed in ambienti umidi, oltre che essere pressoché insensibili agli effetti provocati dagli sbalzi di temperatura ed umidità.
La realizzazione di parti in composito avanzato, in possesso di elevata resa estetica, tale da poter ritenere le superfici di classe A, prevede l'impiego di una serie di accorgimenti aggiuntivi durante le fasi di lavorazione e di preparazione dello stampo, Le soluzioni adottate finora per poter raggiungere lo scopo appena descritto sono molteplici e dipendenti dalla parte da realizzare e dall’esperienza e dalla capacità produttiva di chi la realizza.
Gli aspetti comuni riguardano uno o più dei punti elencati qui di seguito.
Impiego di uno o più film polimerici da porre sullo stampo: la stesura di questi deve avvenire in fase di laminazione e sono posizionati tra la superficie dello stesso, dopo la stesura di un film distaccante, ed il "prepreg".
Stesura di "gelcoat" sulla superficie dello stampo: si tratta di un'operazione che prevede l'adozione di un ulteriore strato di resina che deve ricoprire lo stampo prima della lavorazione di laminazione del "prepreg" che vengono su di questo adagiati.
Ulteriore lavorazione del pezzo ottenuto dallo stampo: stesura di un "primer", o levigazione preliminare, per la riduzione di eventuali difetti o porosità della superficie.
Il processo produttivo di parti in composito di classe A prevede quindi l'impiego di una o più lavorazioni aggiuntive che ne rendono la lavorazione più lunga e complessa.
Ciò si traduce naturalmente in un maggiore dispendio dal punto di vista economico.
Compito del presente trovato è quello di realizzare un metodo per realizzare parti in composito avanzato, ad elevata finitura superficiale, particolarmente studiato per la fabbricazione di parti di carrozzeria delle automobili.
Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un metodo che permetta di produrre parti che presentino contemporaneamente una elevata finitura superficiale ed un'alta stabilità dimensionale.
Un altro scopo è quello di realizzare un prodotto che presenti un ottimo compromesso tra resistenza all'impatto e rigidezza.
Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un metodo che permetta di produrre parti di carrozzeria con costi ridotti rispetto ai sistemi tradizionali.
Questo ed altri scopi, che meglio appariranno evidenziati in seguito, sono raggiunti da un metodo per realizzare mediante stampaggio una parte accoppiata a due strati, in particolare di carrozzeria d'automobile, in materiale composito avanzato, ad elevata finitura superficiale, comprendente l'accoppiare mediante una macchina di impregnazione hot-melt un primo strato di supporto di materiale a base fibrosa ed un secondo strato di materiale composita accoppiato preimpregnato o prepreg, che costituisce la parte più esterna di detta parte accoppiata, cioè quella a contatto con lo stampo durante il processo di stampaggio e che, allo stato finito, presenta caratteristiche di elevata finitura superficiale; detto primo strato è impregnato con un sisterna di resina identico e compatibile con quello impregnante detto secondo strato ed è polimerizzato contemporaneamente con detto secondo strato; detto procedimento comprende inoltre la fase di far funzionare detta macchina di impregnazione hotmelt ad una velocità di 2-4 metri al minuto; detto sistema di resina è una resina epossidica hot-melt che costituisce dal 40 al 65% del peso di detta parte accoppiata.
Il metodo in oggetto è particolarmente utile per la realizzazione di parti di carrozzeria in composito per automobili, ma è anche utilizzabile in ambito nautico, sportivo ed aeronautico.
Il metodo secondo il presente trovato riduce od elimina del tutto la visibilità delle fibre di rinforzo sulla superficie del manufatto.
I suddetti scopi ed altri, che meglio appariranno evidenziati in seguito, sono inoltre raggiunti da un prodotto in composito ί avanzato, realizzato con tale metodo.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'oggetto del presente trovato risulteranno maggiormente evidenziati attraverso un esame della descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, del trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui:
la figura 1 illustra una tabella nella quale sono indicate temperature, pressioni, rampe di riscaldamento e di raffreddamento del ciclo di polimerizzazione in autoclave, secondo un primo esempio realizzativo della presente invenzione;
la figura 2 è un diagramma che illustra graficamente i passaggi descritti nella tabella di figura 1 ;
la figura 3 illustra una tabella nella quale sono indicate temperature, pressioni, rampe di riscaldamento e di raffreddamento del ciclo di polimerizzazione in autoclave, di un secondo esempio realizzativo della presente invenzione;
la figura 4 è un diagramma che illustra graficamente i passaggi descritti nella tabella di figura 3.
I materiali che costituiscono un composito sono separati da un'interfaccia netta di spessore nullo e ciascuno di essi è dotato di proprietà chimico-fisiche differenti a livello macroscopico e strutturale.
I singoli materiali che formano un composito sono chiamati "matrice" e "rinforzo".
L'unione di tali elementi produce un materiale solido continuo che è in grado di trasmettere e di ridistribuire gli sforzi interni dovuti alle sollecitazioni esterne.
II rinforzo è rappresentato da una fase dispersa in vari modi all'interno della matrice ed ha il compito di assicurare rigidezza e resistenza meccanica.
I compositi considerati nella presente invenzione sono realizzati da un rinforzo costituito da una fase dispersa fibrosa.
Le fibre sono costituite da corpi solidi, resistenti, di forma allungata, aventi cioè la dimensione longitudinale prevalente su quella trasversale, che assolvono il compito di fornire resistenza e rigidezza al composito.
II rinforzo può essere, a titolo di esempio, costituito da: - fibre di vetro;
- fibre di carbonio (costituite da carbonio grafitico e carbonio amorfo);
- fibre ceramiche (ad esempio carburo di silicio o allumina) e fibre aramidiche (come il Kevlar);
- fibra di basalto.
Per ottenere caratteristiche di continuità e di resistenza si riuniscono le fibre in fasci, sotto la forma di fili a fibre parallele oppure attorcigliate.
I tipi di rinforzo utilizzati per le applicazioni preferite secondo la presente invenzione comprendono i seguenti materiali:
- rinforzi unidirezionali: fasci di fibre disposti tutti lungo la medesima direzione;
- rinforzi multiassiali: costituiti da rinforzi unidirezionali sovrapposti;
- tessuti: fibre tessute tra loro.
La matrice è costituita da una fase continua omogenea che ha, invece, il compito di fungere da materiale di riempimento.
Inizialmente è allo stato di fluido viscoso, per essere in grado di riempire tutti gli spazi ed aderire perfettamente alle fibre.
La matrice subisce un processo di solidificazione che consente di dare stabilità e geometria alla struttura.
I tipi di matrici impiegate per le applicazioni preferite secondo la presente invenzione riguardano prevalentemente compositi a matrice polimerica, ad esempio termoplastici (come il Nylon e l'ABS) o termoindurenti (come le resine epossidiche).
L'unione della resina al rinforzo, sia esso costituito da fibre unidirezionali, multiassiali o da tessuti, può essere realizzata durante l'esecuzione dei componenti, con le normali tecniche di impregnazione manuale, oppure in una fase precedente all'esecuzione del pezzo stesso.
I materiali appartenenti a questa seconda categoria vengono definiti preimpregnati o "prepreg".
Le fibre che compongono questi materiali vengono impre gnate in sede industriale con un processo che, oltre ad impiegame il giusto quantitativo, dispone le resine in modo uniforme.
La presente invenzione riguarda in particolare un materiale accoppiato preimpregnato (prepreg) che costituisce la parte più esterna dell'elemento da realizzare, cioè quella a contatto con lo stampo durante il processo di realizzazione e che, sul pezzo finito, presenta caratteristiche di elevata finitura superficiale.
L'accoppiamento avviene direttamente in fase di produzione del prepreg, e quindi di impregnazione dello stesso, e riguarda il supporto tradizionale, sia esso costituito da fibre unidirezionali, multiassiali o da tessuti, ed uno strato di materiale fibroso, sia esso un non tessuto, un feltro, od un materiale dalle caratteristiche simili.
Il supporto e lo strato accoppiato possono essere costituiti da fibre di carbonio, di vetro, aramidiche o da fibre utilizzate per la realizzazione di compositi avanzati.
La produzione del prepreg prosegue con un breve riscaldamento delle fibre così lavorate, eseguito mediante l'impiego di forni, che produce una prima parziale polimerizzazione della matrice; questa operazione fornisce al prodotto la compattezza necessarla, eliminando totalmente le bolle d'aria residue, garantendone la successiva lavorabilità senza alterarne le caratteristiche.
Lo strato di materiale fibroso impiegato nelle presente soluzione ha le seguenti caratteristiche:
- è composto da fibre non tessute disposte in ordine casuale della lunghezza variabile da 6 a 12 millimetri;
- le fibre sono raccordate da un binder di PVA (Polivinilalcool);
- è compatibile con sistemi di resina epossidica impiegati per compositi avanzati;
- è uno strato piano e poroso in grado di assorbire in maniera eccellente la resina,
- ha un peso tipicamente compreso tra i 10 e i 50 g/m<2>Il materiale selezionato è impregnato da un sistema di resina epossidica modificata mediante aggiunta della giusta quantità in peso di materiali inerti:
- Fillosilicati miscela di ossidi di silicio, alluminio e potassio;
- Microsfere cave di vetro di diametro massimo 30 micron. Le suddette caratteristiche rendono il sistema epossidico ideale per applicazioni estetiche, in quanto aumenta la resistenza agli effetti dell'invecchiamento determinati dagli sbalzi di temperatura e di umidità.
L'uso dei materiali inerti realizza un effetto coprente del sisterna resina rispetto al tessuto, minimizzando l'emersione in superficie delle fibre, fenomeno inaccettabile per le finiture di classe A.
Il presente sistema risulta inoltre compatibile con altri sisterni epossidici che completano la parte rimanente del manufatto.
Il materiale selezionato permette un facile ciclo di polimerizzazione con tecniche standard, quali autoclave, sacco da vuoto e pressa a caldo.
La superficie finale del pezzo risulta di alta qualità, priva di macchie bianche, anche dopo esposizione in bagno d'acqua (due ore in acqua bollente o 30 giorni a temperatura ambiente).
La possibilità di ottenere parti di carrozzeria di classe A in composito avanzato direttamente dallo stampo, rappresenta un notevole vantaggio, tra cui la riduzione dei tempi di lavorazione manuale durante la fase di stratifica e di finitura del pezzo.
Si tratta di un processo più semplice, rapido e quindi economico.
L'accoppiamento secondo la presente invenzione fornisce la soluzione direttamente accoppiata al prepreg naturalmente impiegato per la realizzazione della parte stessa, riducendo notevolmente i tempi di lavorazione.
Infatti, durante la fase di preparazione dello stampo non è previsto, né necessario, l'impiego di film polimerici da porre sulla superficie.
Sempre durante la fase di preparazione dello stampo, non è prevista, né necessaria, la stesura di gelcoat sulla superficie dello stampo.
A valle del processo di stampa, non sono necessarie, né previste, ulteriori lavorazioni oltre a quelle tradizionali di sabbiatura e di verniciatura della parte.
I materiali ed il processo devono essere accuratamente sviluppati per garantire l'elevato livello di finitura superficiale per l'intero ciclo di vita del veicolo.
Oltre alla soluzione del problema riguardante la qualità e la finitura della superficie, l'impiego di materiali compositi avanzati, attraverso l'ottimizzazione degli stessi e del processo produttivo, consente una flessibilità nel design che non è permessa dalle soluzioni tradizionali che prevedono l'impiego di metalli.
In particolare, i vantaggi ottenuti comprendono l'ottimizzazione della resistenza agli stress meccanici, un ottimo bilanciamento, cioè rapporto, tra rigidezza e peso, nonché una incrementata libertà aggiunta nel disegno delle parti.
II ciclo di polimerizzazione/cura è il processo durante il quale la resina all'interno del prepreg cambia dallo stato liquido allo stato solido attraverso l'applicazione di calore.
Le tecniche di lavorazione standard prevedono che il ciclo di polimerizzazione avvenga in autoclave, in pressa a caldo oppure in sacco da vuoto.
I diversi passaggi all'interno di ogni ciclo di lavorazione vengono brevemente descritti qui di seguito.
Temperatura e tempo di polimerizzazione
Per ogni sistema di resina di un prepreg ci sono differenti opzioni per temperatura e tempi del ciclo di polimerizzazione.
L'intera parte, realizzata con prepreg, e lo stampo devono essere mantenuti alla temperatura di polimerizzazione per il tempo indicato da ciascun sistema di resina.
La velocità di riscaldamento è la misura di quanto rapidamente la parte da realizzare possa raggiungere la temperatura di polimerizzazione.
Questa fase è governata da diversi fattori, quali, ad esempio:
- viscosità della matrice;
- tempo di reazione della matrice;
- spessore della parte da realizzare;
- inerzia e conduttività termica dello stampo.
La velocità di raffreddamento è controllata per evitare che eccessivi sbalzi termici possano indurre stress meccanici all'interno della parte realizzata in composito.
I passaggi definiti per ogni diverso ciclo di polimerizzazione di ciascun sistema di resina, vuoto e pressione devono essere applicati o rimossi.
L'adeguatezza della soluzione agli scopi preposti è stata verificata con i parametri di valutazione adottati per le finiture ìstetiche a diretto contatto degli agenti atmosferici,
re, per componenti estetici all'esterno della vettura ottenuti me diante verniciatura, in tinta vettura o con effetti cromatici, colore e brillantezza, ed aspetto diversi.
I pezzi realizzati sono stati quindi sottoposti ad un ulteriore esame visivo al termine delle procedure di invecchiamento accelerato qui di seguito descritte.
L'esame visivo valuta l'aspetto della parte in esame: i requisiti da soddisfare prevedono che la superficie della parte esaminata debba risultare continua ed uniforme, priva di difetti superficiali ed estetici.
Le procedure di invecchiamento accelerato hanno previsto l'esecuzione in camera climatica di entrambi i cicli qui di seguito descritti:
- resistenza all'umidità:
- 20 cicli da 12 ore; ciascun ciclo ha previsto il mantenimento della temperatura a 40°C e dell'umidità relativa al 98% - resistenza alle variazioni di temperatura:
- 20 cicli da 12 ore.
Ciascun ciclo prevede:
1 ) mantenimento per 40 minuti alla temperatura di 23°C ed umidità relativa al 30%;
2) passaggio alla temperatura di -35°C in 90 minuti;
3) mantenimento per 60 minuti alla temperatura di 35 °C; 4) passaggio alla temperatura di 45 °C ed umidità relativa al 80% in 80 minuti;
5) mantenimento per 120 minuti alla temperatura di 45°C ed umidità relativa al 80%;
6) passaggio alla temperatura di 90°C ed umidità relativa al 30% in 30 minuti;’
7) mantenimento per 240 minuti alla temperatura di 90°C ed umidità relativa al 30%
8) passaggio alla temperatura di 23 °C ed umidità relativa al 30% in 60 minuti.
A valle delle procedure descritte non sono state osservate alterazioni della superficie, macchie, blistering, vescicature o comunque alterazioni della finitura estetica.
Esempio 1
Accoppiato tessuto e non-tessuto in carbonio ed impregnazione con resina epossidica modificata.
Tessuto in carbonio: armatura twill 2x2, peso compreso tra i 180 ed i 400 g/m<2>(A);
Non-tessuto in carbonio: peso compreso tra i 20 ed i 50 g/m<2>(B);
Caratteristiche resina epossidica:
Volatili nel prepreg (%wt) < 1 Densità della resina (g/cm<3>) 1 .2
Tg (DSC)* (°C) 135 TgE’ (DMA) * * (°C) 125
Tg Picco della Tan di δ (DMA)* * (°C) 146
* Scansione dinamica
* * Laminato completamente curato
Temperatura (°C) Tempo di gelo (min)
100 87
110 56
120 21
130 8.75
Contenuto di resina: tra il 45% ed il 65% del peso finale dell'intero accoppiato impregnato.
Processo di impregnazione e di accoppiamento.
Il processo d'impregnazione dell'accoppiato A B considerato nel presente esempio avviene attraverso due differenti stadi consecutivi, con velocità della macchina di impregnazione hot melt compresa tra i 2 ed i 4 metri al minuto:
1 - impregnazione del tessuto di carbonio A (funzione di supporto): la quantità di resina depositata sul supporto corrisponde ad una quantità compresa tra il 40% ed il 50% del peso finale del tessuto impregnato; pressione dei cilindri impostata tra 2 e 6 bar;
2 - accoppiamento del non-tessuto di carbonio B al supporto precedente A ed impregnazione dello stesso con una quantità di resina, di identica composizione a quella impiegata nella fase precedente, compresa tra il 70% ed il 90% del peso del non-tessuto impregnato; pressione dei cilindri impostata tra 1 e 4 bar.
Una possibile sequenza di laminazione suggerita per l'impiego della soluzione descritta nel presente esempio prevede l'impiego di:
1 - la soluzione di accoppiamento A B tessuto/nontessuto realizzata come descritto in precedenza;
2 - tessuto di carbonio B impregnato da resina di composizione compatibile con la precedente;
Il procedimento, secondo questo esempio realizzativo, comprende la realizzazione di una parte di carrozzeria come descritto schematicamente qui di seguito, partendo dall'esterno della parte finita, e quindi dalla superficie dello stampo:
1. [0°C]1 non tessuto in carbonio tessuto in carbonio (A B)
2. [90°C]5 Tessuto in carbonio (B)
Ciclo di polimerizzazione in autoclave suggerito.
Un possibile ciclo di polimerizzazione che renda efficace la soluzione proposta è descritto qui di seguito.
Tale sequenza è propria e strettamente dipendente dal sistema di resina impiegato ed è quindi da ritenersi indicativa e puramente a titolo di esempio, poiché caratteristica propria della resina epossidica utilizzata nel processo qui descritto.
Gli stadi suggeriti sono descritti nella tabella di figura 1 , dove sono indicate temperature, pressioni, rampe di riscaldamento e di raffreddamento; per assicurare la migliore resa estetica della superficie a contatto con lo stampo, particolare attenzione va posta alla rimozione del vuoto nel caso in cui il ciclo di polimerizzazione sia eseguito in autoclave.
Il diagramma della figura 2 illustra graficamente i passaggi descritti nella tabella precedente.
Esempio 2
Accoppiato rinforzo unidirezionale (UD) e non-tessuto in carbonio; impregnazione con resina epossidica modificata:
rinforzo unidirezionale in carbonio: peso compreso tra 120 e 400 g/m<2>(C);
non-tessuto in carbonio: peso compreso tra 15 e 70 g/m<2>(D)
Caratteristiche resina epossidica:
Volatili nel prepreg (%wt) < 1 Densità della resina (g/cm<3>) 1 .23
Tg (DSC)* (°C) 181 TgE' (DMA)** (°C) 167
Tg Picco della Tan di δ (DMA)* * (°C) 184
* Scansione dinamica
* * Laminato completamente curato
Temperatura (°C) Tempo di gelo (min)
80 400
100 85
120 17
135 5.5
150 4
Contenuto di resina: tra il 40% ed il 60% del peso finale del'intero accoppiato impregnato.
Processo d'impregnazione e di accoppiamento
Il processo d'impregnazione dell'accoppiato C B, considerato nel presente esempio, avviene attraverso due differenti stadi consecutivi, con velocità della macchina di impregnazione hot melt compresa tra 2 e 4 metri al minuto:
1 - impregnazione del rinforzo unidirezionale di carbonio C (funzione di supporto): la quantità di resina depositata sul supporto corrisponde ad una quantità compresa tra il 30% ed il 40% del peso finale del rinforzo impregnato;
2 - accoppiamento del non-tessuto in carbonio D al supporto precedente C ed impregnazione dello stesso con una quantità di resina di identica composizione a quella impiegata nella fase precedente, compresa tra il 70% ed il 90% del peso del non-tessuto impregnato.
Possibile sequenza di laminazione suggerita,
Una possibile sequenza di laminazione suggerita per l'impiego della soluzione descritta nel presente esempio prevede l'impiego di:
1 - la soluzione di accoppiamento C D UD/non-tessuto realizzata come descritto in precedenza;
2 - tessuto di carbonio, simile al tipo B descritto nell'E-sempio 1 , impregnato da resina di composizione compatibile con la precedente;
Il procedimento comprende la realizzazione di una parte di carrozzeria come descritto schematicamente qui di seguito, par tendo dall'esterno della parte finita, e quindi dalla superficie dello stampo:
1. [0°C]1 non tessuto in carbonio rinforzo UD (C D) 2, [90°C]4 Tessuto in carbonio (B)
oppure, in alternativa:
1. [0°C]1 non tessuto in carbonio rinforzo UD (C D) 2. [90°C]2 Tessuto in carbonio (B)
3. [90°C]1 rinforzo UD (C)
Ciclo di polimerizzazione in autoclave suggerito.
Un possibile ciclo di polimerizzazione che renda efficace la soluzione proposta è descritto qui di seguito.
Tale sequenza è propria e strettamente dipendente dal sistema di resina impiegato ed è quindi da ritenersi indicativa e puramente a titolo di esempio, poiché caratteristica propria della resina epossidica utilizzata nel processo qui descritto.
Gli stadi suggeriti sono descritti nella tabella di figura 3, dove sono indicate temperature, pressioni, rampe di riscaldamento e di raffreddamento; per assicurare la migliore resa estetica della superficie a contatto con lo stampo, particolare attenzione va posta alla rimozione del vuoto nel caso in cui il ciclo di polimerizzazione sia eseguito in autoclave.
Il diagramma della figura 4 illustra graficamente i passaggi descritti nella tabella precedente.
Si è in pratica constatato che il trovato raggiunge il compito e gli scopi prefissati.
Naturalmente i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze.

Claims (2)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1 . Metodo per realizzare mediante stampaggio una parte accoppiata a due strati, in particolare di carrozzeria di automobile, in materiale composito avanzato e ad elevata finitura superficiale, caratterizzato dal fatto di comprendere l'accoppiamento mediante una macchina di impregnazione hot-melt di uno strato di materiale fibroso avente le seguenti caratteristiche: - di essere composto da fibre non tessute disposte in ordìne casuale della lunghezza variabile da 6 a 12 mm; - le fibre sono raccordate da un binder di PVA (Polivinilalcool; - di essere compatibile con sistemi di resina epossidica impiegati per composti avanzati; - di essere uno strato piano e poroso in grado di assorbire la resina; - di avere un peso compreso fra i 10 e i 50 g/m<2> 2. Metodo per realizzare mediante stampaggio una parte accoppiata a 2 strati, come alla rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che il materiale selezionato è impregnato con un sistema di resina epossidica modificata mediante aggiunta della giusta quantità in peso di materiali inerti costituiti da: - filosilicati, da una miscela di ossidi di silicio, alluminio e potassio; - microsfere cave di vetro di diametro massimo di 30 micron 3. Metodo per realizzare mediante stampaggio una parte accoppiata a due strati, in particolare di carrozzeria di automobili, in materiale composito avanzato, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che il secondo strato di materiale composito accoppiato e preimpregnato o pre-peg costituisce la parte più esterna della parte accoppiata e cioè quella a contatto con lo stampo durante il processo di stampaggio e che allo stato finito presenta caratteristiche di elevata finitura superficiale; il primo strato è impregnato con un sistema di resina compatibile con quello che impregna il secondo strato ed è polimerizzato contemporaneamente con detto secondo strato. 4. Metodo, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che il procedimento comprende la fase consistente nell'utilizzare una macchina di impregnazione di hot-melt ad una velocità di 2-4 metri al minuto; detta resina è epossidica e hotmelt, la quale costituisce dal 40 al 65% del peso della parte accoppiata. 5. Metodo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che il primo strato di supporto è costituito da fibre unidirezionali, multiassiali, o da tessuti, da un feltro, o da altro materiale con caratteristiche simili; detto primo strato di supporto e detto secondo strato accoppiato comprendono fibre di carbonio, di vetro, aramidiche o altre fibre idonee alla realizzazione di compositi avanzati. 6. Metodo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto strato di supporto è uno strato di materiale fibroso composto da fibre non tessute disposte in ordine casuale compatibile con detti sistemi di resina, detto strato di materiale fibroso essendo piano e poroso e presentando un peso compreso tra i 10 ed i 50 g/m<2>. 7. Metodo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detta resina epossidica è una resina termoindurente. 8. Metodo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detta resina epossidica ha le seguenti caratteristiche: Volatili nel prepreg (% p) < 1 Densità della resina (g/cm<3>) 1 ,2 Tg (DSC)* (°C) 135 TgE' (DMA)** (°C) 125 Tg picco della Tan δ (DMA)** (°C) 146 *Scansione dinamica **Laminato completamente curato Temperatura (°C) Tempo di gelo (°C) 100 87 1 10 56 120 21 130 8,75 Contenuto di resina: tra 45% ed il 65% del peso finale dell'intera parte accoppiata. 9. Metodo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detta resina epossidica ha le seguenti caratteristiche: Volatili nel prepreg (% p) < 1 Densità della resina (g/cm<3>) 1 ,23 Tg (DSC)* (°C) 181 TgE' (DMA)* * (°C) 167 Tg picco della Tan δ (DMA)** (°C) 184 *Scansione dinamica * *Laminato completamente curato Temperatura (°C) Tempo di gelo (°C) 80 400 100 85 120 17 135 5,5 150 4 Il contenuto di resina è compreso: tra il 49% ed il 60% del peso finale dell'intero accoppiato impregnato. 10. Metodo, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che esso prevede la realizzazione di un accoppiato tessuto e non-tessuto in carbonio ed impregnazione con resina epossidica modificata con un tessuto in carbonio dotato di una armatura twill 2x2 e peso compreso tra i 180 ed i 400 g/m<2>(A) mentre il non-tessuto in carbonio è dotato di un peso compreso tra i 20 ed i 50 g/m<2>(B); le caratteristiche resina epossidica sono le seguenti: Volatili nel prepreg (%wt) < 1 Densità della resina (g/cm<3>) 1.
  2. 2 Tg (DSC)* (°C) 135 TgE' (DMA)* * (°C) 125 Tg Picco della Tan di δ (DMA)* * (°C) 146 * Scansione dinamica * * Laminato completamente curato Temperatura (°C) Tempo di gelo (min) 100 87 1 10 56 120 21 130 8.75 Il contenuto di resina è compreso tra il 45% ed il 65% del peso finale dell'intero accoppiato impregnato. 1 1 . Metodo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che nel caso contemplato in quest'ultima il processo d'impregnazione dell'accoppiato A B avviene attraverso due differenti stadi consecutivi, con velocità della macchina di impregnazione hot melt compresa tra i 2 ed i 4 metri al minuto: 1 - impregnazione del tessuto di carbonio A (funzione di supporto): la quantità di resina depositata sul supporto corrisponde ad una quantità compresa tra il 40% ed il 50% del peso finale del tessuto impregnato; pressione dei cilindri impostata tra 2 e 6 bar; 2 - accoppiamento del non-tessuto di carbonio B al sup porto precedente A ed impregnazione dello stesso con una quantità di resina, di identica composizione a quella impiegata nella fase precedente, compresa tra il 70% ed il 90% del peso del non-tessuto impregnato; la pressione dei cilindri è impostata tra 1 e 4 bar. Una possibile sequenza di laminazione prevede l'impiego di: 1 - la soluzione di accoppiamento A B tessuto/nontessuto realizzata come descritto in precedenza; 2 - tessuto di carbonio B impregnato da resina di composizione compatibile con la precedente. 12. Metodo per la realizzazione di una parte di carrozzeria, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che lo stesso prevede l'utilizzazione partendo dall'esterno della parte finita, e quindi dalla superficie dello stampo, di: 1 . un non tessuto in carbonio tessuto in carbonio (A B) 2. Un tessuto in carbonio (B) e si esegue un ciclo di polimerizzazione in autoclave e gli stadi suggeriti sono descritti nella tabella di figura 1 , dove sono indicate temperature, pressioni, rampe di riscaldamento e di raffreddamento; il diagramma della figura 2 illustra graficamente i passaggi descritti nella tabella precedente. 13. Metodo, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che lo stesso prevede la realizzazione di un accoppiato di rinforzo unidirezionale (UD) e non-tessuto in carbonio e l'impregnazione con resina epossidica modificata: un rinforzo unidirezionale in carbonio: peso compreso tra 120 e 400 g/m<2>(C); non-tessuto in carbonio: peso compreso tra 15 e 70 g/m<2>(D) Caratteristiche della resina epossidica: Volatili nel prepreg (%wt) < 1 Densità della resina (g/cm<3>) 1.23 Tg (DSC)* (°C) 181 TgE’ (DMA)** (°C) 167 Tg Picco della Tan di δ (DMA)** (°C) 184 * Scansione dinamica ** Laminato completamente curato Temperatura (°C) Tempo di gelo (min) 80 400 100 85 120 17 135 5.5 150 4 Il contenuto di resina è compreso fra il 40% ed il 60% del peso finale dell'intero accoppiato impregnato. 14. Metodo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che lo stesso prevede un processo di impregnazione e di accoppiamento in cui l'impregnazione dell'accoppiato C B avviene attraverso due differenti stadi consecutivi, con velocità della macchina di impregnazione hot melt compresa tra 2 e 4 metri al minuto: 1 - impregnazione del rinforzo unidirezionale di carbonio C (funzione di supporto): la quantità di resina depositata sul supporto corrisponde ad una quantità compresa tra il 30% ed il 40% del peso finale del rinforzo impregnato; 2 - accoppiamento del non-tessuto in carbonio D al supporto precedente C ed impregnazione dello stesso con una quantità di resina di identica composizione a quella impiegata nella fase precedente, compresa tra il 70% ed il 90% del peso del non-tessuto impregnato. 15. Metodo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che lo stesso prevede l'esecuzione di una sequenza di laminazione per l'impiego della soluzione descritta nel presente caso in cui si prevede l'impiego di: 1 - la soluzione di accoppiamento C D UD/non-tessuto realizzata come descritto in precedenza; 2 - tessuto di carbonio, impregnato da una resina di composizione compatibile con la precedente. 16. Metodo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che lo stesso prevede la realizzazione di una parte di carrozzeria partendo dall'esterno della parte finita, e quindi dalla superficie dello stampo: 1. [0°C]1 non tessuto in carbonio rinforzo UD (C D) 2. [90°C]4 Tessuto in carbonio (B) oppure, in alternativa: 1. [0°C]1 non tessuto in carbonio rinforzo UD (C D) 2. [90°C]2 Tessuto in carbonio (B) 3. [90°C]1 rinforzo UD (C) 17. Metodo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che lo stesso prevede un ciclo di polimerizzazione i cui stadi sono descritti nella tabella di figura 3, dove sono indicate temperature, pressioni, rampe di riscaldamento e di raffreddamento; per assicurare la migliore resa estetica della superficie a contatto con lo stampo, si procede alla rimozione del vuoto nel caso in cui il ciclo di polimerizzazione sia eseguito in autoclave; il diagramma della figura 4 illustra graficamente i passaggi descritti nella tabella precedente.
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