ITRM20120118A1 - Metodo per la realizzazione di feltri da fibre di carbonio di riciclo. - Google Patents

Description

METODO PER LA REALIZZAZIONE DI FELTRI DA FIBRE DI CARBONIO DI

RICICLO

DESCRIZIONE

Campo tecnico dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un metodo di realizzazione di un tessutonon-tessuto, in particolare un feltro, a partire da fibre di carbonio di riciclo.

Background

L’elevato rapporto tra proprietà meccaniche e peso fa sì che le materie plastiche rinforzate con fibre di carbonio (“Carbon Fiber Reinforced Plastics†, CFRP) trovino un impiego sempre maggiore, sia in termini di varietà di applicazioni sia in termini di volumi di vendita.

Tuttavia, se à ̈ vero che i materiali compositi che impiegano fibre di carbonio di rinforzo ed i relativi tessuti tecnici sono considerati sempre più come i materiali del futuro, il problema della gestione a fine vita dei componenti con essi realizzati non à ̈ stato ancora affrontato in maniera adeguata.

Ad esempio, sinora lo smaltimento della carboresina e degli sfridi e scarti della lavorazione dei manufatti in fibra di carbonio avviene mediante conferimento soprattutto in discarica oppure tramite incenerimento. Tali soluzioni risultano onerose sia dal punto di vista economico che ambientale.

Sono inoltre state messe a punto alcune tecniche di riciclaggio delle carboresine, alcune con lo scopo di separare la resina dalle fibre di carbonio lasciando queste ultime quanto più intatte possibile. Un esempio in tal senso à ̈ fornito da WO 2003/089212, che descrive un trattamento di termovalorizzazione della carboresina finalizzato alla rimozione della matrice plastica ed al recupero delle fibre in essa contenute. Tale procedimento consente di ottenere fibre di riciclo che conservano circa l’80% delle proprietà meccaniche delle fibre vergini originariamente presenti nei compositi trattati. In genere, però, tali fibre recuperate si presentano aggrovigliate ed eventualmente contaminate da altri materiali e residui metallici e/o carboniosi. Inoltre, la lunghezza delle fibre recuperate risulta estremamente variabile .

Rimane quindi aperto il problema del re-impiego delle fibre riciclate in ambito industriale, ossia della realizzazione di prodotti semilavorati direttamente fruibili in una catena produttiva primaria. A tal proposito, oltre agli inconvenienti già menzionati vanno anche considerati:

- l’elevata fragilità delle fibre di carbonio recuperate, verso i sistemi industriali convenzionali di lavorazione industriale che risultano troppo invasivi, rompendo, fino a polverizzare, una parte rilevante delle fibre di carbonio trattate;

- la notevole suscettibilità ai fenomeni elettrostatici delle fibre medesime, che la accentua le difficoltà di lavorazione;

- l’elevata conducibilità elettrica delle fibre in questione, che richiede misure di salvaguardare gli apparati e le macchine di lavorazione dal rischio di cortocircuiti;

- i rischi associati alla dispersione di tali fibre corte in termini di salubrità e sicurezza dell’ambiente di lavoro.

Sommario dell’invenzione

Il problema tecnico affrontato e risolto dalla presente invenzione à ̈ quindi quello di fornire un metodo di realizzazione di tessuto-non-tessuto – in particolare feltro - a partire da fibre di carbonio di riciclo, superando gli inconvenienti sopra elencati con riferimento alla tecnica nota.

Tali problemi sono risolti da un metodo secondo la rivendicazione 1 e un apparato secondo la rivendicazione 15.

Le caratteristiche preferite della presente invenzione sono riportate nelle rivendicazioni dipendenti della stessa.

Sarà compreso che nel presente contesto per fibre di carbonio “di riciclo†si intendono fibre recuperate da altre applicazioni, in particolare sia pre-trattate da manufatti a fine vita , sia fibre vergini provenienti da sfridi e scarti di altre lavorazioni.

Inoltre, sarà compreso che anche se l procedimento à ̈ particolarmente idoneo e vantaggioso in caso di applicazione a fibre di carbonio di riciclo, esso à ̈ applicabile anche a fibre vergini commerciali, eventualmente in miscela con fibre riciclate.

Per “fibre vergini†si intendono appunto fibre di carbonio commerciali di nuova produzione e non di riciclo.

Inoltre, come noto per “tessuto-non-tessuto†(“non-woven†) si intende un prodotto industriale di proprietà simili a quelle di un tessuto, ma ottenuto con procedimenti diversi dalla tessitura.

Il presente trovato consente di ottenere, partendo dalle fibre di carbonio recuperate, tessuto-non-tessuto idoneo per la realizzazione di nuovi prodotti finiti di qualità, favorendo così la re-immissione delle fibre recuperate nel mercato. Il metodo e l’apparato dell’invenzione superano i problemi sopra menzionati con riferimento alla tecnica nota, legati alla lavorabilità delle fibre di carbonio recuperate.

Un esempio di applicazione industriale preferita del tessuto-non-tessuto ottenuto con l’invenzione à ̈ la realizzazione di elementi di rinforzo per materiali compositi, in particolare a matrice polimerica, oggi molto usati in molteplici settori industriali, fra i quali quelli aeronautico, eolico ed automobilistico.

In particolare, possono essere realizzati elementi di rinforzo di tessuto-nontessuto in grado di adattarsi in modo ottimale a stampi di forma complessa, conferendo al materiale composito una resistenza adeguata anche nelle zone con raggio di curvatura molto accentuato. Nella tecnica nota, tali forme complesse vengono ottenute a partire da elementi in fibra di carbonio vergine e continua, che vengono sottoposti ad un processo di allungamento fino a giungere ad avere un elemento costituito da filamenti rotti in modo casuale (random). Questa tecnologia ha però il limite della scarsa prevedibilità nelle lunghezze delle fibre e dell’incremento delle spese di produzione, dovuto al notevole costo dei filati di fibra di carbonio vergine.

Come verrà compreso meglio dalla descrizione dettagliata riportata a seguire, nel tessuto-non-tessuto prodotto con l’invenzione invece le fibre sono già in forma discontinua, e sono quindi già consentiti movimenti relativi tra le fibre medesime. Il tessuto-non-tessuto risultante presenta perciò una “pseudoduttilità†che rende molto più facile la formabilità di componenti di forma complessa, velocizzando le operazioni di formatura e riducendo notevolmente l’insorgere di grinze nel rinforzo del materiale composito.

Il metodo dell’invenzione consente quindi di ottenere sostanzialmente le medesime caratteristiche di discontinuità ed allineamento degli elementi in fibra vergine noti, ma ad un costo notevolmente ridotto e con un buon controllo della lunghezza delle fibre.

I semilavorati (tessuto-non-tessuto) in fibra recuperata prodotti con il metodo dell’invenzione hanno un costo notevolmente inferiore rispetto ai prodotti commerciali analoghi in fibra di carbonio vergine. Inoltre, essi permettono di realizzare compositi con prestazioni e proprietà meccaniche comparabili con quelle dei compositi rinforzati con fibre di carbonio vergini e superiori a quelli che impiegano fibra di vetro.

L’invenzione permette quindi una valorizzazione economica della fibra recuperata ed un allargamento del campo di applicazione delle fibre di carbonio a settori ove allo stato della tecnica l’impiego delle stesse non risulterebbe economicamente conveniente.

L’invenzione permette una notevole riduzione dei costi, economici e ambientali, anche per il mancato conferimento in discarica o per il mancato incenerimento prodotti o scarti in carboresina o, più in generale, di scarti derivanti dalla lavorazione dei manufatti in fibra di carbonio.

Altri vantaggi, caratteristiche e modalità di impiego della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo.

Descrizione breve delle figure

Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

ƒ la Figura 1 mostra uno schematico diagramma di flusso che illustra una sequenza di fasi di lavorazione e/o trattamento previste nel metodo della presente invenzione, in una sua forma di realizzazione preferita;

ƒ la Figura 2 mostra una rappresentazione schematica a blocchi di una forma di realizzazione preferita di un apparato che esegue il metodo di Figura 1;

ƒ le Figure 3A e 3B mostrano ciascuna una illustrazione schematica di una fase di additivazione del metodo riportato in Figura 1, particolare riferimento ad una fase di ensimaggio eseguita mediante tecnica a bagno (Fig. 3A) e spray (Fig.3B);

ƒ le Figure 4A e 4B mostrano ciascuna una illustrazione schematica di un “velo†di fibre di carbonio recuperate ottenuto mediante una fase di cardatura come nel metodo in Figura 1, formato rispettivamente da fibre con orientamento rispettivamente unidirezionale e random;

ƒ le Figure 5A e 5B si riferiscono a due modalità alternative per eseguire una fase di faldatura del metodo di Figura 1; e

ƒ la Figura 6 mostra una illustrazione schematica di mezzi di feltratura impiegati nel metodo in Figura 1.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite

Con riferimento inizialmente alla Figura 1, questa mostra una sequenza di fasi secondo una forma di realizzazione preferita del metodo dell’invenzione per la realizzazione di un tessuto-non-tessuto e in particolare di un feltro, a partire da fibre di carbonio di riciclo.

Come menzionato sopra, il metodo e l’apparato dell’invenzione sono applicabili anche ad un misto di fibre di riciclo e fibre vergini oppure a fibre vergini.

La Figura 2 mostra una forma di realizzazione preferita di un apparato specificamente idoneo all’esecuzione del suddetto metodo; tale apparato à ̈ complessivamente denotato con 100.

Nella presente forma di realizzazione del metodo e dell’apparato, questi lavorano su fibre di carbonio recuperate prodotte secondo il metodo riportato nel già citato WO 2003/089212, qui incorporato mediante questo riferimento. In particolare, nel presente esempio si considerano fibre di carbonio recuperate inizialmente in forma di batuffolo o pezza.

In generale, come già detto il metodo e l’apparato dell’invenzione sono idonei al trattamento di fibre di carbonio recuperate dal riciclo di materiali compositi o scarti e sfridi della lavorazione delle fibre di carbonio.

Con riferimento quindi alle Figure 1 e 2, in una prima fase di taglio la lunghezza delle fibre di carbonio recuperate viene omogeneizzata.

In particolare, tramite un sistema di alimentazione 101, ad es. a nastro trasportatore, il batuffolo o le pezze recuperate in fibra di carbonio sono inviate ad un sistema di taglio 102, ad esempio una taglierina rotante.

Il sistema sopradetto tramite una opportuna variazione delle relative velocità dei due sistemi permette la regolazione della lunghezza delle fibre da alimentare al processo. Uniformando le fibre ad una lunghezza di 5 cm si realizza la omogeneizzazione dimensionale permettendo una buona riuscita delle successive operazioni necessarie alla feltratura.

Le fibre tagliate vengono quindi prelevate, preferibilmente sempre mediante un sistema di estrazione 103 automatico e ad esempio del tipo a nastro trasportatore, ed alimentate ad una unità 104 di apertura dei batuffoli/pezze, così da mescolare una prima volta la coltre fibrosa. A tal fine, il dispositivo 104 à ̈ tipicamente una macchina sfilacciatrice o sfioccatrice.

In una successiva fase di additivazione, e in particolare di ensimaggio, alla massa fibrosa vengono aggiunti uno o più prodotti idonei a conferire alle fibre specifiche proprietà fisiche e/o meccaniche e tipicamente emulsionati in acqua.

In particolare, possono essere erogati prodotti idonei a favorire lo scorrimento delle fibre e ad abbatterne la carica elettrostatica. In aggiunta o in alternativa, in questa fase può essere prevista l’applicazione di una sostanza denominata “sizing", generalmente di tipo epossidico, che migliora le proprietà adesive della fibra di carbonio.

La fase di ensimaggio ricopre una notevole importanza, in quanto fornisce fibre più protette meccanicamente, più scorrevoli e meno propense a caricarsi elettrostaticamente per le successive fasi di trattamento e lavorazione. La fase di ensimaggio consente quindi di aumentare il grado di sicurezza e la lavorabilità delle fibre recuperate.

In Figura 2, a titolo esemplificativo à ̈ stata rappresentata una unità di ensimaggio 106 recante una tramoggia 105 di immissione delle fibre.

Le Figure 3A e 3B mostrano rispettivamente una specifica modalità di esecuzione di tale fase di ensimaggio.

Nella realizzazione preferita riportata in Figura 3A, la deposizione di un prodotto additivo sulle fibre à ̈ realizzata per immersione di queste ultime in un idoneo bagno 10. Alle fibre à ̈ imposto un percorso obbligato fra due nastri trasportatoriconvogliatori 11 (rappresentati come unità unica in Figura 3A) e relativi rulli di guida, o gruppi di rulli di guida, 1, 2, 3 e 4. Il percorso propone alle fibre una operazione di spremitura a valle del bagno – eseguita nel presente esempio fra due rulli di compattazione 5 - e una successiva operazione di asciugatura eseguita con mezzi 6 basati ad esempio su erogazione di aria calda o vapore e/o mediante lampade ad infrarosso, un forno od altro sistema.

Nella realizzazione di Figura 3B, la deposizione di un prodotto additivo sulle fibre à ̈ realizzata invece tramite spray, in particolare nebulizzazione tramite ugelli 12.

Le fibre sono adagiate su un nastro 13 recante rulli di guida 14 e 15, realizzato in modo da permettere al prodotto di bagnare le fibre e recante i suddetti ugelli di nebulizzazione preferibilmente in modo bilaterale. Anche in questo caso sono previsti rulli di compattazione 5 e mezzi di asciugatura 6.

Fasi alternative o aggiuntive di additivazione, e in particolare di ensimaggio, possono essere previste anche contestualmente o a valle di fasi di miscelazione, di ordinamento e coesionamento delle fibre e/o di unione di veli descritte a seguire.

Inoltre, nella fase di formatura della miscela, del velo e/o della falda può essere prevista l’applicazione di additivi solidi quali polveri o fibre che eventualmente possono essere fissati alla matrice fibrosa tramite una fase di riscaldamento (lampada ad infrarosso, vapore, forno). Tali ulteriori additivi possono conferire al feltro la capacità di realizzare preforme e/o al composito da realizzare particolari caratteristiche, come ad esempio, l’aumento della tenacità.

La massa fibrosa viene quindi sottoposta ad una fase di miscelazione con fibre ausiliarie, in una apposita unità 107. Anche in questo caso, la massa fibrosa può essere alimentata all’unità di miscelazione 107 in modo automatico, mediante un nastro trasportatore o un mezzo equivalente.

La miscelazione può essere eseguita con una macchina o con una sequenza di macchine di per sé note, ad esempio:

− una macchina apriballe con sistema di micro-pesatura, che permette l’alimentazione dei singoli componenti garantendo un perfetto controllo delle quantità alimentate (una macchina idonea a tale scopo à ̈ il modello commerciale denominato Apriballe mod. AB prodotto da Cormatex),

− un nastro di raccolta dei singoli componenti la miscela, idoneo a formare una stratificazione controllata, e

− macchine sfioccatrici per l’intima miscelazione dei vari materiali (una macchina idonea a tale scopo à ̈ il modello commerciale denominato Sfioccatore Primario mod. SMF prodotto da Cormatex).

La percentuale di fibre ausiliarie aggiunta alla massa di fibre di carbonio in ingresso può essere variabile e regolabile, a seconda delle specifiche di lavorazione e in particolare del tessuto-non-tessuto che si vuole ottenere in uscita. In particolare, il metodo e l’apparato qui descritti prevedono la realizzazione di feltri con il 95% di fibre di carbonio. Naturalmente, il metodo e l’apparato dell’invenzione permettono la realizzazione di feltri con percentuali di fibre di carbonio variabili in un intervallo molto ampio.

Le fibre ausiliarie possono essere sia di natura organica che inorganica. A titolo esemplificativo e non limitativo si riportano come fibre ausiliarie idonee: fibre termoplastiche del tipo in poliestere, PEEK, PTFE, co-PES, co-PA, PP, PE, PS, PVA; fibre naturali del tipo cotone, canapa, lino; fibre inorganiche del tipo metalliche, di vetro ed aramidiche.

Le fibre ausiliarie possono avere funzione di supporto per le fasi successive, in particolare una fase di faldatura che verrà introdotta più avanti nella descrizione, e/o anche conferire particolari proprietà funzionali al tessuto-nontessuto di uscita ed al manufatto finito (materiale composito rinforzato con fibre di carbonio) con questo realizzato.

Inoltre, come detto sopra alla miscela possono essere aggiunti particolari additivi sia in fase liquida che in fase solida, ossia la fase di miscelazione può essere eseguita contestualmente ad una fase di additivazione, e in particolare di ensimaggio, aggiuntiva o alternativa a quella descritta sopra. Tale fase di additivazione può essere eseguita secondo modalità analoghe a quelle già descritte in relazione alle Figura 3A e 3B.

La fase di miscelazione qui descritta può anche essere eseguita contestualmente a quella di omogeneizzazione.

La massa fibrosa miscelata viene quindi sottoposta ad una operazione di ordinamento, o orientamento, delle fibre, in una apposita unità 108 in uscita dalla quale si ottiene un cosiddetto “velo†. In una realizzazione particolarmente preferita, tale fase di orientamento delle fibre à ̈ una fase di cardatura eseguita in una apposita macchina cardante.

Il suddetto velo, in base alle specifiche esigenze di lavorazione e/o proprietà desiderate per il manufatto finale, potrà presentare orientazione delle fibre sostanzialmente predefinita o casuale. Inoltre, le fibre potranno risultare orientate prevalentemente in direzione longitudinale, ossia risultare sostanzialmente parallelizzate e quindi monodirezionali, oppure essere orientate bidirezionalmente (ossia su un piano) o tridimensionalmente.

La Figura 4A mostra, a titolo esemplificativo, un velo recante fibre con una orientazione monodirezionale prevalente e predefinita.

La Figura 4B mostra invece, sempre a titolo esemplificativo, un velo recante fibre con una orientazione casuale.

Tipicamente, una macchina con un numero più elevato di stadi di cardatura produce un aumento del grado di parallelismo delle fibre.

La macchina cardante impiegata può essere di tipo noto e quindi non ci si soffermerà in modo specifico su di essa. In tale fase di ordinamento delle fibre sono comunque impiegabili tre tecnologie alternative, illustrate a seguire.

In base ad una prima tecnica di deposizione umida (“wet laid†), alle fibre di carbonio possono essere impartiti angoli di orientazione predefiniti su di un piano. Nella fase umida à ̈ contenuto un cosiddetto “binder†, generalmente di alcol polivinilico o di resina, cui viene demandato il compito di assicurare un buon livello di coesione del velo fibroso. Questa tecnica ha il vantaggio di non danneggiare le fibre.

Una seconda tecnica impiegabile à ̈ quella della cosiddetta cardatura aerodinamica (“aerodynamic carding†), che usa un flusso d’aria per la realizzazione del velo. Si riescono ad ottenere veli in genere più pesanti e “nobili†rispetto a quelli prodotti per deposizione umida. L’orientamento delle fibre ottenibile con questa tecnica à ̈ sostanzialmente tridimensionale.

Un esempio di macchina idonea a tale tecnica à ̈ il modello commerciale Lap Formair prodotto da Cormatex.

Anche questa tecnica ha il vantaggio di non danneggiare le fibre.

Infine, una ulteriore tecnica possibile à ̈ quella di cardatura tradizionale, che consente di ottenere una orientazione principalmente unidirezionale, producendo quindi una parallelizzazione delle fibre.

Anche contestualmente alla fase di formazione del velo e/o immediatamente a valle di tale fase può essere prevista l’applicazione di additivi, e in particolare una fase di ensimaggio, aggiuntiva o alternativa a quelle sopra menzionate.

Il velo viene quindi sottoposto ad una fase di faldatura in una unità 109, nella quale più veli, o più porzioni di un medesimo velo, vengono stratificati e coesionati così da ottenere appunto una cosiddetta “falda†di spessore e grammatura desiderate.

Come detto sopra, si possono realizzare falde con veli a fibre di orientamento predefinito o casuale (random), e con fibre orientate in modo unidirezionale, bidirezionale o tridimensionale.

È inoltre possibile, tramite una opportuna sovrapposizione dei veli, definire l’orientamento delle fibre della falda. Ad esempio, utilizzando veli a fibre prevalentemente unidirezionali si hanno falde prima - e tessuti-non-tessuti poi -a fibre prevalentemente direzionali.

Lo specifico orientamento delle fibre nella falda può essere ottenuto impartendo opportuni moti di lavoro ad una macchina operatrice faldatrice. In particolare, si può prevedere una sovrapposizione di veli in direzione parallela o trasversale all’avanzamento della falda su tale macchina operatrice.

Due esempi di realizzazione di falda in una macchina operatrice sono mostrati nelle Figure 5A e 5B. In particolare, in tali figure V denota il velo, la freccia 20a, 20b la direzione di sovrapposizione dei veli o delle porzioni di velo e la freccia 21 la direzione di avanzamento di un nastro trasportatore 22 o mezzo equivalente su cui sono adagiati il velo o i veli componenti la falda.

Nell’esempio di Figura 5A, la falda risultante presenta fibre in direzione prevalentemente longitudinale quando il velo di partenza ha fibre unidirezionali e la direzione di sovrapposizione 20a corrisponde alla direzione di orientamento delle fibre del velo. Nel caso della Figura 5A i veli sono quindi sovrapposti l’uno sull’altro in modo parallelo fino a formare lo spessore di falda voluto.

Nell’esempio di Fig. 5B il velo à ̈ depositato secondo la direzione 20b, trasversalmente al moto di avanzamento del nastro trasportatore 22, permettendo di ottenere lunghezze di falda infinite. Nel caso della Figura 5B il velo à ̈ quindi depositato trasversalmente al moto di avanzamento della falda permettendo di ottenere lunghezze di falda infinite.

Anche nella fase di formazione della falda, o immediatamente a valle di tale fase, può essere inserita una fase di additivazione, in particolare di ensimaggio, aggiuntiva o alternativa a quelle descritte sopra.

La fase di orientamento delle fibre e quella di faldatura appena descritte possono anche essere realizzate contestualmente l’una all’altra. Ciò à ̈ possibile ad esempio quando si impieghi la cardatura aerodinamica sopra menzionata.

In una successiva fase, dalla falda viene ottenuto il tessuto-non-tessuto, mediante una operazione di ulteriore coesionamento dei veli della falda e di formatura eseguita in una unità 110 e basata su:

- un riscaldamento della falda tramite trattamento termico, eseguito ad esempio mediante lampada ad irraggiamento, forno ad aria calda, vapore od altro, e

- un successivo coesionamento e calibrazione dello spessore mediante laminazione.

Le temperature che possono essere utilizzate per la formatura possono variare da 80 a 200 °C, a seconda del materiale utilizzato per l’incollaggio dei veli.

La Figura 6 mostra uno schema esemplificativo della modalità di realizzazione di tale fase di formatura, che si riferisce in particolare ad una feltratura. In tal caso la falda, denotata con F, viene termoformata mediante alimentazione ad un dispositivo di riscaldamento 30 seguito da un laminatoio 31, in uscita dal quale si ottiene appunto un tessuto-non-tessuto tnt di spessore desiderato.

In una realizzazione alternativa, la falda può essere coesa mediante leganti chimici anziché per termoformatura.

In base ad un’altra variante di realizzazione, la fase di formatura del tessutonon-tessuto può essere eseguita mediante un’agugliatura ad aghi o ad acqua.

Anche nella fase di coesionamento e formatura del tessuto-non-tessuto, o immediatamente a valle di tale fase, può essere inserita una fase di additivazione, e in particolare di ensimaggio, aggiuntiva o alternativa a quelle sopra citate. Nel caso di deposizione di un additivo, in particolare di un sizing, su tessuto-non-tessuto, il nastro trasportatore-convogliatore di Figura 3A può essere sostituito con un nastro di sola guida. Inoltre, a valle della fase di asciugatura delle Figure 3A e 3B, il sistema può essere completato con un dispositivo di arrotolamento del tessuto-non-tessuto su mandrino.

Sarà compreso che i dispositivi e le unità dell’apparato 100 sopra descritto possono essere dotate di mezzi, di per sé noti, idonei ad evitare che la fibra di carbonio, particolarmente conduttiva elettricamente, possa danneggiare parti elettriche, sistemi di controllo e/o dispositivi di sicurezza. Cofanature, schermature, protezioni, cablaggi e simili sono i provvedimenti noti più comuni per assolvere a questo compito.

Inoltre, le varie sezioni dell’apparato 100 possono risultare in depressione, al fine di evitare la dispersione delle fibre stesse nell’ambiente di lavoro. Questo accorgimento elimina i problemi legati alla salubrità degli ambienti e all’integrità delle macchine (cortocircuiti).

Come già detto, il tessuto-non-tessuto ottenuto con il metodo e l’apparato sopra descritti può presentare proprietà meccaniche e fisiche variabili a seconda delle esigenze applicative, ad esempio in termini di altezza, spessore, grammatura, percentuale e tipo di fibra ausiliaria, percentuale e tipo di additivo/i e grado di parallelismo delle fibre.

Il tessuto-non-tessuto fornito dall’apparato e dal metodo sopra descritti può essere gestito come i tessuti-non-tessuti noti e quindi può subire successivi processi di lavorazione, ad esempio di preformatura, preimpregnazione, impregnazione od altro.

Il tessuto-non-tessuto ottenuto consente la progettazione e realizzazione di materiali compositi e manufatti in fibra di carbonio con proprietà meccaniche elevate - in particolare resistenza e rigidezza meccanica e tenacità -selezionate, anche rispetto alle diverse direzioni, ottimizzando al tempo stesso l’impiego del materiale. Pertanto, un materiale composito realizzato con il tessuto-non-tessuto dell’invenzione risulta avere caratteristiche meccaniche sopra dette per unità di peso paragonabili a quelle ottenute dai più performanti fra i materiali realizzati con la tecnica nota.

Come detto sopra, a valle della fase di coesionamento e formatura, ossia dell’unità 110, possono essere previste ulteriori fasi/unità di lavorazione del tessuto-non-tessuto e/o il suo confezionamento in rotoli o in lastre per il trasporto.

In particolare, il tessuto-non-tessuto ottenuto può essere utilizzato tal quale per particolari applicazioni, ad esempio la schermatura elettromagnetica, o sistemi filtranti a temperatura, od essere pre-impregnato per la fabbricazione di carboresina.

In particolare, un materiale composito rinforzato con fibre di carbonio a partire dal tessuto-non-tessuto ottenuto con l’apparato 100 ed il metodo sopra descritti può essere realizzato mediante diverse tecniche note fra le quali si citano a puro titolo di esempio le seguenti: “laminazione manuale†, “laminazione con sacco a vuoto†, “stampaggio a caldo†, sulle quali non ci soffermerà quindi in modo specifico.

La presente invenzione à ̈ stata fin qui descritta con riferimento a forme preferite di realizzazione. È da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, come definito dall’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims (21)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la realizzazione di tessuto-non-tessuto a partire da fibre di carbonio, preferibilmente fibre di riciclo in forma di batuffolo, pezze od altro, il quale metodo comprende le fasi di: (a) taglio discontinuo delle fibre, eseguito in modo da ottenere fibre di lunghezza selezionata e dimensionalmente omogenee; (b) miscelazione delle fibre con fibre ausiliarie, la quale miscelazione à ̈ eseguita contestualmente con, o successivamente a, detta fase (a); (c) orientamento e coesionamento delle fibre miscelate ottenute in detta fase (b) per l’ottenimento di una falda di fibre; e (d) formatura della falda ottenuta in detta fase (c) per l’ottenimento del tessutonon-tessuto.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui fra dette fasi (a) e (b) à ̈ prevista una fase intermedia di apertura del batuffolo o pezza di fibre, preferibilmente eseguita mediante una unità sfilacciatrice o sfioccatrice.
3. 3. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui dette fibre ausiliarie di detta fase (b) sono una o più fibre selezionate in un gruppo comprendente fibre termoplastiche del tipo in poliestere, PEEK, PTFE, co-PES, co-PA, PP, PE, PS, PVA; fibre naturali del tipo cotone, canapa, lino; fibre inorganiche del tipo metalliche, di vetro ed aramidiche.
4. 4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase (c) prevede l’ottenimento di un velo di fibre.
5. 5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase (c) prevede una operazione di cardatura.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta cardatura à ̈ di tipo aerodinamico.
7. 7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase (c) prevede una operazione di cardatura seguita da una operazione di faldatura.
8. 8. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase (c) prevede il conferimento alle fibre di carbonio di un orientamento unidirezionale, bidimensionale su di un piano o tridimensionale.
9. 9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase (c) prevede il conferimento alle fibre di carbonio di un orientamento predefinito o casuale (random).
10. 10. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di additivazione, preferibilmente un ensimaggio, in cui alle fibre di carbonio vengono aggiunte una o più sostanze idonee a conferire ad esse specifiche proprietà fisiche e/o meccaniche.
11. 11. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta fase di additivazione à ̈ eseguita contestualmente a, o immediatamente a valle di, una o più di dette fasi di miscelazione (b), orientamento e coesionamento (c), formatura (d), cardatura e/o faldatura.
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui detta fase di additivazione prevede l’aggiunta di una sostanza antistatica, di una sostanza con potere scivolante e/o di una sostanza idonea a conferire alle fibre proprietà adesive.
13. 13. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto tessuto-non-tessuto à ̈ feltro.
14. 14. Tessuto-non-tessuto ottenuto mediante il metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
15. 15. Apparato (100) per la realizzazione di tessuto-non-tessuto a partire da fibre di carbonio, preferibilmente fibre di carbonio di riciclo in forma di batuffolo, pezza od altro, il quale apparato comprende: − una unità di taglio (102), atta ad eseguire un taglio discontinuo delle fibre in modo tale da ottenere fibre di lunghezza selezionata e dimensionalmente omogenee; − una unità di miscelazione (107) delle fibre con fibre ausiliarie; − una unità di orientamento e coesionamento (108, 109) delle fibre miscelate ottenute in detta unità di miscelazione (107), idonea a fornire in uscita una falda di fibre; e − una unità di formatura (110) della falda per l’ottenimento del tessuto-nontessuto.
16. 16. Apparato (100) secondo la rivendicazione 15, in cui detta unità di taglio (102) comprende mezzi di regolazione della lunghezza delle fibre in uscita, preferibilmente ottenuta mediante una regolazione del passo di taglio, della velocità di taglio e/o della velocità di alimentazione delle fibre.
17. 17. Apparato (100) secondo la rivendicazione 15 o 16, in cui fra dette unità di taglio (102) e di miscelazione (107) à ̈ prevista una unità intermedia (104) di apertura del batuffolo o pezza di fibre, preferibilmente una unità sfilacciatrice o sfioccatrice.
18. 18. Apparato (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 17, in cui detta unità di orientamento e coesionamento comprende un dispositivo di cardatura (108), preferibilmente idoneo ad una cardatura aerodinamica.
19. 19. Apparato (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 18, comprendente una o più unità di additivazione (106), preferibilmente una unità di ensimaggio.
20. 20. Apparato (100) secondo la rivendicazione precedente, in cui detta unità di additivazione à ̈ associata a, o disposta immediatamente a valle di, una o più di dette unità di miscelazione (107), di orientamento e coesionamento (108, 109), di formatura (110) e/o di cardatura (108).
21. 21. Apparato (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 20, in cui detta unità di formatura (110) comprende un dispositivo di feltratura.