ITPO20110008A1 - Nuovo processo industriale per il recupero e la trasformazione dei sottoprodotti e/o scarti della lavorazione e filati in fibra di carbonio e/o altre fibre di rinforzo per la realizzazione di materiali composti da stampaggio in matrice termoplastica - Google Patents
Nuovo processo industriale per il recupero e la trasformazione dei sottoprodotti e/o scarti della lavorazione e filati in fibra di carbonio e/o altre fibre di rinforzo per la realizzazione di materiali composti da stampaggio in matrice termoplastica Download PDFInfo
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Classifications
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Description
Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo : “Nuovo Processo industriale per il recupero e la trasformazione dei sottoprodotti e/o scarti della lavorazione di tessuti e filati in fibra di carbonio, e/o altre fibre di rinforzo per la realizzazione di materiali compositi da stampaggio in matrice termoplastica o termoindurente ”
Descrizione
I sistemi tradizionali di produzione e trasformazione di filati e di tessuti preimpregnati da stampaggio per materiali compositi in matrice polimerica termoplastica o termoindurente., (composti da libre di carbonio, aramidiche, di vetro, di basalto, naturali di origine vegetale e altre impregnate in resine termoindurenti varie) sono caratterizzati da elevati quantitativi di scarti di lavorazione (in forma di ritagli, di rotoli di preimpregnati scaduti, filato fine rocca, cascami a fibra corta....altro).
Questi scarti o sottoprodotti, nella maggioranza dei casi, finiscono con essere identificati come rifiuto ed hanno un costo di smaltimento molto elevato. Il riutilizzo/riciclo è mollo limitato e comunque non realizza il rientro nel circuito produttivo di stampaggio nelle forme più idonee ad ottenere applicazioni che valorizzino al massimo il materiale recuperato. Ad esempio nel caso della fibra di carbonio (ma lo stesso vale anche per fibre di basalto, vetro, aramidiche), allo stato attuale, l'unica forma di recupero è attraverso la pirolisi, che permette l'eliminazione della resina (con costi energetici elevati ed impatto ambientale notevole) e l'ottenimento di un fiocco con fibre disposte caoticamente di varia lunghezza o attraverso una macinatura successiva di polveri con granulometrie variabili => ai 100 micron. La fibra così recuperata, però, non ha una lavorazione successiva che permetta di realizzare nuovamente filato o tessuto, quindi che permetta una valorizzazione massima del materiale recuperato.
Le fibre naturali di origine vegetale (lino, canapa altre) e animale (lane) se hanno avuto un ottimo circuito di recupero e riutilizzo nel settore tessile, non hanno altrettanto trovato applicazione come rinforzanti di materiali termoplastici o termoindurenti.
Queste motivazioni sono alla base di alcuni limiti/svantaggi dei tradizionali sistemi di recupero di fibre finalizzate ai processi di stampaggio di materiali compositi in matrice polimerica termoplastica o termoindurente.
Il sistema oggetto della presente invenzione si basa su processi industriali con la finalità di recuperare varie fibre, di dimensioni ridotte, e di realizzare filati, tessuti e granuli da utilizzarsi nel settore dello stampaggio delle materie plastiche in matrice termoindurente o termoplastica, per iniezione o compressione.
Nel processo vengono individuati 5 tipologie di scarto/sotloprodotto che seguono corrispettivamente altrettante lavorazioni, che si differenziano in particolare nella fase iniziale :
1. Filati fibra di carbonio fine rocca apprettati
2. Tessuti preimpregnati non polimerizzati
3. Elementi stampati scartati o ritagli polimerizzati
4. Fibre di carbonio in forma di fiocco da pirolisi
5. Cascami da lavorazione di fibre corte naturali
Processo di recupero e lavorazione di filali fine rocca (fibra di carbonio - Fibra di vetro) secondo il sistema di filatura a caradato :
Le fibre recuperate da fine rocca vengono regolarizzate con taglio a 5 cm di lunghezza, ed in seguito sboccate c miscelate con fibre polimeriche (da Pa6 - da Poliestere - da poliolefinc - da Acrilici o altre) in percentuali variabili .
Le fibre alimentate in modo costante ed omogeneo attraverso tramoggia di carico, sono avviate all'interno di una carda lupo dove la massa fibrosa è violentemente afferrata da un tamburo che gira velocemente in senso orario, rivestito di doghe di legno con punte in acciaio acuminate. L'azione delle punte del tamburo e la forte differenza di velocità, provocano lo sboccamento del materiale e la miscelazione.
Per favorire la miscelazione, la coesione del velo di carda e degli stoppini c diminuire quello tra il materiale e le guarnizioni metalliche delle macchine, vengono utilizzati vari additivi composti (anlistatici, lubrificanti, acqua altro).
Successivamente la mista viene inviata alle stanze di mescolatura, alfinterno delle quali si realizza deposizione orizzontale del materiale e la sua scomposizione molto dettagliata in un numero levato di strati, ognuno di spessore assai limitato, in modo da ottimizzare la miscelazione ed ottenere infine il nastro cardato (piatto) e poi lo stoppino (cilindrico) con il titolo desiderato nell'ultima parte della macchina detta "divisore.
Lo stoppino così ottenuto è direttamente processato in filatura trami te filatoio continuo ad anelli (ring). Il prodotto ottenuto non necessita di processo di appretto (legante chimico tra fibra c polimero in miscela) in quanto già presente nelle fibre di partenza (fine rocca).
Il filato così ottenuto viene utilizzato per due diverse applicazioni :
1. Tessitura per ottenere un tessuto di rinforzo stampabile secondo le tecnologie applicabili ai materiali termoplastici, o impregnabile secondo le tecnologie applicabili alle resine termoindurenti.
2. Taglio del filato in sezioni in lunghezza di 3 mm o 6 mm da utilizzarsi come additivo a rinforzo fibroso nella produzione di pellets termoplastici da iniezione, estrusione,
Processo di recupero e lavorazione di Tessuti preimpregnali non polimerizzati (fibra di carbonio - Fibra di vetro - fibre aramidiche) secondo un sistema di lavaggio dalle resine e il sistema di filatura a cardalo :
I tessuti preimpregnati non polimerizzati vengono sottoposti a regolarizzazione tramite taglio a 5 cm in lunghezza e sottoposti suceessivamente lavaggio con solvente (acetone) in impianto adeguato dotato di sistema di recupero del solvente.
Le fibre lavate sono sfioccate e miscelate con fibre polimeriche (da Pa6 - da Poliestere - da poliolefine da Acrilici o altre) in percentuali variabili .
Le fibre alimentate in modo costante ed omogeneo attraverso tramoggia di carico, sono avviate aH'interno di una carda lupo dove la massa fibrosa è violentemente afferrata da un tamburo che gira velocemente in senso orario, rivestito di doghe di legno con punte in acciaio acuminate. L'azione delle punte del tamburo e la forte differenza di velocità, provocano lo sfioramento del materiale e la miscelazione.
Per favorire la miscelazione, la coesione del velo di carda e degli stoppini e diminuire quello tra il materiale e le guarnizioni metalliche delle macchine, vengono utilizzati vari additivi composti (antistatici, lubrificanti, acqua altro).
Successivamente la mista viene inviata alle stanze di mescolatura, all'interno delle quali si realizza deposizione orizzontale del materiale e la sua scomposizione molto dettagliata in un numero levato di strati, ognuno di spessore assai limitato, in modo da ottimizzare la miscelazione ed ottenere infine il nastro cardato (piatto) e poi lo stoppino (cilindrico) con il titolo desiderato nell'ultima parte della macchina detta "divisore.
Lo stoppino così ottenuto è direttamente processato in filatura tramite filatoio contìnuo ad anelli (ring). Il prodotto ottenuto non necessita di processo di appretto (legante chimico tra fibra e polimero in miscela) in quanto già presente nelle fibre di partenza (fine rocca).
II filato così ottenuto viene utilizzato per due diverse applicazioni :
1. Tessitura per ottenere un tessuto di rinforzo stampabile secondo le tecnologie applicabili ai materiali termoplasici, o impregnabile secondo le tecnologie applicabili alle resine termoindurenti.
2. Taglio del filato in sezioni in lunghezza di 3 mm o 6 mm da utilizzarsi come additivo a rinforzo fibroso nella produzione di pellets termoplastici da iniezione, estrusione.
Processo di recupero e lavorazione di Elementi stampati scartati o ritagli polimerizzati secondo un sistema di macinazione :
Gli elementi stampati scartati o i ritagli polimerizzati ridotti per taglio in piccole dimensioni vengono sottoposti ad un processo di macinazione con mulino a martello che li polverizza con dimensioni => a 100 micron.
Le polveri così ottenute vengono utilizzate come carica di matrici polimeriche nel processo di stampaggio a freddo descritto nel brevetto con domanda PO201 1Λ000003, depositato dagli stessi brevellatori del presente sistema.
Processo di recupero e lavorazione di libre di carbonio in forma di fiocco da pirolisi secondo il sistema di filatura a cardato :
Le fibre di carbonio recuperate tramite pirolisi vengono regolarizzate con taglio a 5 cm di lunghezza, ed in seguito sfioccatc c miscelate con fibre polimeriche (da Paó - da Poliestere - da poliolefine - da Acrilici o altre) in percentuali variabili .
Le fibre alimentate in modo costante ed omogeneo attraverso tramoggia di carico, sono avviate al l’interno di una carda lupo dove la massa fibrosa è violentemente afferrata da un tamburo che gira velocemente in senso orario, rivestito di doghe di legno con punte in acciaio acuminate. L'azione delle punte del tamburo e la forte differenza di velocità, provocano lo sfioccamento del materiale e la miscelazione.
Per favorire la miscelazione, la coesione del velo di carda e degli stoppini e diminuire quello tra il materiale e le guarnizioni metalliche delle macchine, vengono utilizzati vari additivi composti (antistatici, lubrificanti, acqua altro).
Successivamente la mista viene inviata alle stanze di mescolatura, all’interno delle quali si realizza la deposizione orizzontale del materiale c la sua scomposizione molto dettagliata in un numero levato di strati, ognuno di spessore assai limitato, in modo da ottimizzare la miscelazione ed ottenere infine il nastro cardato (piatto) e poi lo stoppino (cilindrico) con il titolo desiderato nell’ultima parte della macchina detta "divisore.
Lo stoppino così ottenuto c direttamente processato in filatura tramite filatoio continuo ad anelli (ring). 11 prodotto ottenuto non necessita di processo di appretto (legante chimico tra fibra c polimero in miscela) in quanto già presente nelle fibre di partenza (fine rocca).
11 filato così ottenuto viene utilizzato per due diverse applicazioni :
1. Tessitura per ottenere un tessuto di rinforzo stampabile secondo le tecnologie applicabili ai materiali termoplastici, o impregnabile secondo le tecnologie applicabili alle resine termoindurenti.
2. Taglio del filato in sezioni in lunghezza di 3 mm o 6 mm da utilizzarsi come additivo a rinforzo fibroso nella produzione di pellets termoplastici da iniezione, estrusione.
Processo di recupero e lavorazione di cascami di fibre corte da lavorazione di materiali di origine vegetale e/o animale (fibra di canapa - Lino - Lana) secondo il sistema di filatura a cardato :
Le fibre recuperate da lavorazione di materiali di origine vegetale e/o animale vengono regolarizzate con taglio a 5 cm di lunghezza, ed in seguito sfioccatc c miscelate con fibre polimeriche (da Paò - da Poliestere da poliolefine - da Acrilici o altre) in percentuali variabili .
Le fibre alimentate in modo costante ed omogeneo attraverso tramoggia di carico, sono avviate all'interno di una corda lupo dove la massa fibrosa è violentemente afferrata da un tamburo che gira velocemente in senso orario, rivestito di doghe di legno con punte in acciaio acuminate. L'azione delle punte del tamburo e la forte differenza di velocità, provocano lo sfioccamento del materiale e la miscelazione.
Per favorire la miscelazione, la coesione del velo di carda e degli stoppini e diminuire quello tra il materiale e le guarnizioni metalliche delle macchine, vengono utilizzati vari additivi composti (antistatici, lubrificanti, acqua altro).
Successivamente la mista viene inviata alle stanze dì mescolatura, all'interno delle quali si realizza la deposizione orizzontale del materiale e la sua scomposizione molto dettagliata in un numero levato di strati, ognuno di spessore assai limitato, in modo da ottimizzare la miscelazione ed ottenere infine il nastro cardato (piatto) e poi lo stoppino (cilindrico) con il titolo desiderato nell'ultima parte della macchina detta "divisore.
Lo stoppino così ottenuto è direttamente processato in filatura tramite filatoio continuo ad anelli (ring). Il prodotto ottenuto non necessita di processo di appretto (legante chimico tra fibra e polimero in miscela) in quanto già presente nelle fibre di partenza (fine rocca).
Il filato così ottenuto viene utilizzato per due diverse applicazioni :
1. Tessitura per ottenere un tessuto di rinforzo stampabile secondo le tecnologie applicabili ai materiali termoplasici, o impregnabile secondo le tecnologie applicabili alle resine termoindurenti.
2. Taglio del filato in sezioni in lunghezza di 3 mm o 6 mm da utilizzarsi come additivo a rinforzo fibroso nella produzione di pellets termoplastici da iniezione, estrusione.
VANTAGGI DELLA PRESENTE INVENZIONE
La presente invenzione e la tecnologia correlata permettono di ottenere i seguenti vantaggi rispetto ai sistemi convenzionali finora utilizzati:
• 11 recupero, con la massima valorizzazione, di fibre in genere, anche molto corte, in particolare delle fibre di carbonio.
• La realizzazione di additivi in forma di pellets di rinforzo in fibra di carbonio, vetro, vegetale per polimeri termoplastici con un sistema semplificato derivato dal settore tessile.
• La realizzazione di tessuti per materiali compositi realizzati da fibre corte di riciclo in miscela con fibre termoplastiche stampabili per compressione.
• Vantaggi economici per il basso costo del materiale da riciclo e per i sistemi semplificati di produzione, alternativi ai tradizionali, per la produzione di additivi rinforzanti per i materiali termoplastici.
ESEMPI
Esempio 1 - Processo di recupero e lavorazione di fibre di vetro .da fine rocca.
Le fibre di vetro regolarizzate per taglio a 5 cm, vengono processate secondo il sistema di filatura a cardato (sopradescritto) ottenendo un filato, composto su base 100, da 30% Paó e 70% fibre di vetro corte, che viene utilizzato per due applicazioni :
a) Il filato viene sottoposto a taglio in sezioni in lunghezza di 3 mm o 6 mm da utilizzarsi come additivo a rinforzo fibroso nella produzione di pellets termoplastici da iniezione, estrusione.
b) Il filato viene sottoposto a tessitura e il tessuto prodotto viene utilizzato per preimpregnati con resine termoindurenti.
Esempio 2 - Processo di recupero e lavorazione di fibre di carbonio in forma di fiocco da pirolisi.
Le fibre di carbonio regolarizzate per taglio a 5 cm, vengono processate secondo il sistema di filatura a cardato (sopra descritto) ottenendo un filato, composto su base 100, da 20% Poliestere e 80% fibre di carbonio corte, che viene utilizzato per due applicazioni :
a) 11 filato viene sottoposto a taglio in sezioni in lunghezza di 3 mm o 6 mm da utilizzarsi come additivo a rinforzo fibroso nella produzione di pellets termoplastici da iniezione, estrusione.
b) Il filato viene sottoposto a tessitura e il tessuto prodotto viene utilizzato per prcimpregnati con resine termoindurenti.
Esempio 3 - Processo di recupero e lavorazione di fibre di carbonio in forma di Cascami da lavorazione di fibre corte naturali (Lino - Canapa - Lana).
Le fibre naturali (es. lino) regolarizzate per taglio a 5 cm, vengono processate secondo il sistema di filatura a cardato (sopra descritto) ottenendo un filato, composto su base 100, da 30% Polipropilene c 70% fibre naturali corte, che viene utilizzato per due applicazioni : a) Il filato viene sottoposto a taglio in sezioni in lunghezza di 3 mm o 6 mm da utilizzarsi come additivo a rinforzo fibroso nella produzione di pellets termoplastici da iniezione, estrusione.
b) 11 filato viene sottoposto a tessitura e il tessuto prodotto viene utilizzato per preimpregnati con resine termoindurenti.
Claims (7)
- Riassunto dell’invenzione industriale dal titolo : “Nuovo Processo industriale per il recupero e la trasformazione dei sottoprodotti e/o scarti della lavorazione di tessuti e filati in fibra dì carbonio, e/o altre fibre di rinforzo per la realizzazione di materiali compositi da stampaggio in matrice termoplastica o termoindurente ” i Rivendicazioni 1. Processo industriale che utilizza fibre corte in genere, di origine artificiale, naturale e sintetica, da scarto/sottoprodotto di lavorazioni, finalizzato allo realizzazione di materiali polimerici rinforzati da stampaggio.
- 2. Processo secondo la rivendicazione 1 in cui le fibre riciclate vengono lavorate con il procedimento di filatura a cardato, in miscela con fibre polimeriche sintetiche, al fine di realizzare additivi da carica e tessuti da utilizzarsi come rinforzo di sistemi polimerici termoplastici o termoindurenti .
- 3. Processo secondo la rivendicazione 1 in cui la realizzazione della miscela dei materiali di base per la produzione dei bulks è composta da matrici polimeriche termoplastiche di tipo PP - PA6 - Poliesteri - Acrilici e/o altri in miscela con fibre nella percentuale compresa tra il 10% e il 50%.
- 4. Processo secondo la rivendicazione 1 in cui le fibre in genere sono miscelate nella percentuale compresa tra il 50% e 90%.
- 5. Processo secondo le rivendicazioni 1 -2-3-4 in cui viene realizzato un additivo rinforzante per pellels (granuli da stampaggio) termoplastici da iniezione, estrusione, regolarizzato con taglio alla misura di 3 mm o 6 mm.
- 6. Processo secondo le rivendicazioni 1 -2-3-4 in cui con il filato viene realizzato un tessuto per preimpregnati in resina termoindurente.
- 7. Processo secondo le rivendicazioni 1 -2-3-4 in cui con il filato viene realizzato un tessuto con matrice termoplastica, processabile per stampaggio a compressione.
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| IT000008A ITPO20110008A1 (it) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Nuovo processo industriale per il recupero e la trasformazione dei sottoprodotti e/o scarti della lavorazione e filati in fibra di carbonio e/o altre fibre di rinforzo per la realizzazione di materiali composti da stampaggio in matrice termoplastica |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITPO20110008A1 true ITPO20110008A1 (it) | 2012-10-14 |
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ID=44554101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000008A ITPO20110008A1 (it) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Nuovo processo industriale per il recupero e la trasformazione dei sottoprodotti e/o scarti della lavorazione e filati in fibra di carbonio e/o altre fibre di rinforzo per la realizzazione di materiali composti da stampaggio in matrice termoplastica |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITPO20110008A1 (it) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0850700A2 (en) * | 1996-12-02 | 1998-07-01 | Consorzio Interuniversitario per lo Sviluppo dei Sistemi a Grande Interfase, C S G I | Process for recycling, by milling, solid industrial waste and materials at the end of their service life |
| DE19858464A1 (de) * | 1998-12-18 | 2000-06-21 | Mitras Ind Holding Gmbh | Formkörper aus verstärktem Kunststoff-Recyclat, seine Herstellung und Verwendung |
| US6306318B1 (en) * | 1998-09-14 | 2001-10-23 | Selectech, Inc. | Process for producing a molded product from recycled carpet waste |
| US20050225009A1 (en) * | 2004-04-12 | 2005-10-13 | Sain Mohini M | Manufacturing process for high performance short ligno-cellulosic fibre - thermoplastic composite materials |
| EP1892072A1 (en) * | 2006-08-22 | 2008-02-27 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Recycling fibres reinforced plastics (FRP) in injection moulding process |
-
2011
- 2011-04-13 IT IT000008A patent/ITPO20110008A1/it unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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