ITTO980309A1

ITTO980309A1 - Metodo di produzione di compositi a sandwich in schiuma termoplastica rinforzati con fibre di vetro continue.

Info

Publication number: ITTO980309A1
Application number: IT98TO000309A
Authority: IT
Inventors: Chin-I Lin; Shyh-Yang Lee; Chun-Chin Chen; Teng-Soung Tong
Original assignee: Ind Technology Research Inst I
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 1999-10-10
Also published as: US5866051A; DE19818322A1; IT1302117B1

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per Invenzione Industriale

La presente invenzione si riferisce ad u n metodo di produzione di lastre in schiuma plastica rinforzata con fibre continue e ai compositi a struttura a sandwich ottenuti da queste. Più specificamente, la presente invenzione si riferisce ad un metodo di produzione di compositi plastici a sandwich rinforzati con fibre continue, i quali presentano resistenza a flessione notevolmente migliorata e modulo a flessione che si avvicina a quello del legno reale, e che possono essere trapanati, chiodati, scalpellati, segati, ecc., in modo simile al legno. Il materiale plastico che costituisce la massa dei compositi a sandwich può essere un materiale plastico in schiuma così da ridurre la sua densità. Inoltre, i compositi possono comprendere parecchi ''materiali termoplastici, cosicché il prodotto finito può essere soggetto ad ulteriore fabbricazione. L'impiego di materiale termoplastico facilita pure notevolmente il riciclo dei prodotti esauriti.

Poiché il legno naturale non è riciclabile è richiede lungo tempo per crescere, è sempre desiderabile sviluppare materiali sostituti, preferibilmente materiali plastici, che possano assolvere ad alcune delle funzioni provviste dal legno naturale. Tuttavia, i materiali plastici sono tipicamente caratterizzati dalla loro resistenza a flessione e modulo a flessione inferiori, e così vengono sostanzialmente considerati candidati non ideali .

Le caratteristiche meccaniche dei materiali plastici possono essere migliorate combinandoli con materiali rinforzati con fibre. Nel brevetto statunitense no. 3.993.726, il cui contenuto viene qui incorporato per riferimento, viene descritto un metodo per fabbricare articoli in lunghezza continua da materiali plastici rinforzati. Stoppini di materiale resistente alla temperatura vengono fatti passare attraverso un estrusore con testa a croce per impregnare gli stoppini con un polimero termoplastico sotto pressione elevata. Gli stoppini impregnati vengono estratti dall’estrusore attraverso una matrice e vengono raffreddati e sagomati in un articolo esente da vuoti.

Nel brevetto statunitense no. 4.439.387, il cui contenuto viene qui incorporato per riferimento, viene descritto un metodo di fabbricazione di una struttura di rinforzo composita mediante cui un materiale di resina termoplastica viene unito, mediante miscela con una struttura di rinforzo composita. La struttura di rinforzo composita è costituita da fibre incorporate in un materiale di resina termoplastica che viene formato facendo passare resina plastica estrusa attraverso una matrice che incorpora le fibre. La struttura di rinforzo composita viene formata montando una struttura di rinforzo composita preformata in uno stampo e iniettando il materiale di resina termoplastica entro lo stampo.

Nel brevetto statunitense 4.938.823, il cui contenuto viene qui incorporato per riferimento, viene descritto un metodo di estrusione a traino/ estrusione per la produzione di articoli plastici rinforzati con fibre. Il metodo descritto nel brevetto '823 comporta l'operazione di estrudere a traino un primo profilo attraverso una matrice, seguita dall'operazione di applicare una resina termoplastica sul primo profilo per formare un secondo profilo unito integralmente al primo profilo.

Nel brevetto statunitense no. 5.277.566, il cui contenuto viene qui incorporato per riferimento, viene descritto un dispositivo per impregnazione a estrusione per -la produzione continua di pezzi stampati in polimeri rinforzati con fibre unidirezionalmente, con un contenuto in fibre tra 50 a 70% in volume. Il dispositivo di impregnazione a estrusione comprende un involucro spaccato con una camicia spaccata. L'involucro spaccato ha un raccordo con l’estrusore con un ingresso della massa fusa per introdurre materiale termoplastico, un inserto di impregnazione separabile con un ugello di ingresso per introdurre materiale in fibra entro l'inserto di impregnazione, un ugello di uscita attraverso il quale esce il profilo lineare rinforzato con fibre,

I suddetti metodi hanno fornito alcuni miglioramenti nelle proprietà meccaniche degli articoli plastici finiti. Tuttavia, nessuno di questi sembra provvedere la soluzione per la produzione di legno artificiale. Questi metodi o provvedono soltanto un rinforzo unidirezionale, non permettono di utilizzare materie plastiche a schiuma (così incorrendo in una elevata densità).

non permettono una semplice lavorazione di macchina {quale chiodatura, segatura, trapanatura, ecc.), oppure presentano una combinazione di questi inconvenienti.

Lo scopo principale della presente invenzione è quello di sviluppare un composito plastico che assomigli a parecchie delle proprietà del legno naturale. Più specificamente, lo scopo principale della presente invenzione è di sviluppare un processo di fabbricazione di compositi plastici continui che siano leggeri e provvedano una resistenza a flessione migliorata e un modulo a flessione che si avvicini a quello del legno reale.

I compositi plastici descritti nella presente invenzione contengono materiali di rinforzo in fibre disposti in una struttura a sandwich. I compositi plastici con struttura a sandwich e rinforzati con fibra secondo la presente invenzione possono essere trapanati, chiodati, scalpellati, segati, ecc., in modo simile al legno. Il materiale plastico che costituisce la massa dei compositi a struttura a sandwich può essere un materiale plastico espanso così da ridurre la sua densità. A differenza del legno naturale, tuttavia, i compositi plastici con struttura a sandwich e rinforzati con fibre secondo la presente invenzione possono essere formati per comprendere essenzialmente materiali termoplastici. In questo modo il prodotto finito può essere sottoposto a ulteriori fabbricazioni del tipo di stampaggio. Questa possibilità non è disponibile con il legno naturale. L’impiego di _ materiale termoplastico facilita inoltre notevolmente il riciclo dei prodotti scartati. Cosi, i compositi plastici con struttura a sandwich e rinforzati con fibre della presente invenzione offrono in effetti alcune proprietà vantaggiose rispetto ai legni naturali, mentre possono essere fabbricati in modo altamente efficace sul piano dei costi.

Uno dei vantaggi della presente invenzione è che i compositi plastici con struttura a sandwich possono essere fabbricati in continuo in un modo molto efficace sul piano dei costi. In una forma di realizzazione preferita del processo descritto nella presente invenzione, una prima resina plastica viene estrusa da un estrusore che contiene una matrice di estrusione. Una pluralità di strisce di prepreg rinforzate con fibre viene simultaneamente forzata attraverso la matrice dell’estrusore, in cui le strisce di prepreg vengono combinate con la prima resina plastica per formare una struttura a sandwich continua, in cui gli strati di prepreg sono separati da uno strato della prima resina plastica. Le strisce di prepreg sono provviste da rispettivi rulli disposti vicino all'estrusore. Le strisce di prepreg contengono fibre di rinforzo in una seconda resina plastica. Le fibre di rinforzo possono essere disposte in un modo lineare, intessute o non intessute, nella seconda resina plastica o di impregnazione.

L’impiego di una matrice di estrusione permette di variare le disposizioni degli strati di prepreg nella struttura a sandwich in modo da ottenere una prestazione ottima per differenti applicazioni previste. Nella disposizione più semplice, gli strati di prepreg possono essere collocati sulla sommità e sul fondo, rispettivamente, del primo strato di resina. In un'altra disposizione, gli strati di prepreg possono essere incorporati all'interno del primo strato di resina plastica mentre rimangono ancora in una relazione distanziata. La distanza degli strati di prepreg dalle superfici superiore e inferiore può essere variabile in modo regolabile, il che può essere ottimizzato a seconda dei materiali impiegati nel preparare il composito a sandwich, delle dimensioni del composito e delle applicazioni previste. L'impiego della matrice di estrusione quale descritta nella presente invenzione permette pure di includere più di due strati di prepreg nel composito plastico rinforzato. Per esempio, un terzo strato di prepreg può essere incorporato nel centro^ del primo strato di resina plastica per formare una struttura a sandwich multipla. La presente invenzione fornisce pure parecchie altre flessibilità di struttura. La matrice di estrusione può essere una matrice a croce oppure una matrice non a croce.

In un'altra forma di realizzazione preferita del processo descritto nella presente invenzione, le strisce di prepreg non incontrano la prima resina plastica della matrice dell’estrusore. Viceversa, le strisce di prepreg vengono fissate, mediante un mezzo adesivo, sulle superfici superiore e inferiore, rispettivamente, del primo strato di resina plastica dopo che quest'ultimo esce dalla matrice dell'estrusore.

In entrambe le forme di realizzazione, si può provvedere uno strato di rivestimento sulla superficie del composito. In aggiunta a ragioni estetiche, lo strato di rivestimento può migliorare ulteriormente la resistenza a flessione e il modulo a flessione del composito.

La presente invenzione verrà descritta in dettaglio con riferimento ai disegni che illustrano la forma di realizzazione preferita della presente invenzione, nei quali:

la figura 1 è una illustrazione schematica dei vari strati di una forma di realizzazione preferita del composito plastico con struttura a sandwich e rinforzato con fibre secondo la presente invenzione;

la figura 2 è una vista in sezione schematica di un composito plastico con struttura a sandwich e rinforzato con fibre quale illustrato nella figura 1;

la figura 3 è una vista prospettica illustrativa della prima forma di realizzazione della apparecchiatura combinata estrusore/rullo per attuare il processo descritto nella presente invenzione ;

la figura 4 è una vista prospettica illustrativa della seconda forma di realizzazione della apparecchiatura combinata estrusore/rullo per attuare il processo descritto nella presente invenzione;

la figura 5 è una vista prospettica illustrativa della terza forma di realizzazione della apparecchiatura combinata estrusore/rullo per attuare il processo descritto nella presente invenzione;

la figura 6 è una vista prospettica illustrativa della quarta forma di realizzazione della attrezzatura combinata estrusore/rullo per attuare il processo descritto nella presente invenzione ;

la figura 7 è una vista prospettica illustrativa della quinta forma di realizzazione della attrezzatura combinata estrusore/rullo per attuare il processo descritto nella presente invenzione ;

la figura 8 è una vista prospettica illustrativa della sesta forma di realizzazione della attrezzatura combinata estrusore/rullo per attuare il processo descritto nella presente invenzione ;

la figura 9 è una vista illustrativi di una forma di realizzazione della matrice a testa a croce per combinare prepreg rinforzato con fibre con una resina plastica per formare un composito plastico a sandwich secondo la presente invenzione come illustrato nelle figure 3 e 4;

le figure 10A-E illustrano viste in sezione illustrative di cinque esempi di lastre plastiche, comprendenti una lastra plastica comparativa che non contiene alcuno strato di rinforzo con fibre per formare un sandwich descritto nella presente invenzione.

La presente invenzione descrive un nuovo metodo di produzione di compositi plastici con struttura a sandwich e rinforzati con fibre continue i quali presentano parecchie delle proprietà desiderate del legno naturale. I compositi plastici con struttura a sandwich e rinforzati con fibre secondo la presente invenzione possono essere prodotti in modo da essere leggeri e provvedere resistenza a flessione sostanzialmente migliorata e modulo a flessione che si avvicina a quello del legno reale. Questi possono essere trapanati, chiodati, scalpellati, segati, ecc., in modo simile al legno naturale. Tuttavia, a differenza del legno naturale, i compositi plastici rinforzati con fibre e con struttura a sandwich secondo la presente invenzione possono essere soggetti a ulteriori fabbricazioni del tipo di stampaggio; inoltre, essi possono essere facilmente riciclati. Tra i vantaggi della presente invenzione vi è il fatto che i compositi plastici con struttura a sandwich possono esseré prodotti in modo continuo in un modo molto efficace sul piano dei costi.

In una prima forma di realizzazione preferita del processo descritto nella presente invenzione, un primo strato di resina plastica, che costituisce la massa o "base" del composto, viene estrusa da un estrusore contenente una matrice di estrusione. Una pluralità di strisce di prepreg rinforzate con fibre vengono simultaneamente forzate attraverso la matrice dell’estrusore, in cui le strisce di prepreg vengono combinate con la prima resina plastica per formare una struttura a sandwich continua, gli strati di prepreg essendo separati da uno strato della prima resina plastica. La prima resina plastica può essere espansa o non espansa. Una resina plastica espansa provoca la riduzione della densità del composito finale. La prima resina plastica può anche essere sia una resina termoplastica sia una resina termoindurente. L'impiego di una resina termoplastica permette un processo di stampabilità secondario e facilita il riciclo della materia plastica. La matrice dell'estrusore può essere una matrice con testa a croce o una matrice non con testa a croce.

Le strisce di prepreg contengono fibre di rinforzo impregnate con una seconda resina plastica. Le fibre di rinforzo possono essere disposte in modo lineare, intessute o non intessute, oppure una miscela di queste. La seconda resina plastica può anche essere una resina termoplastica o una resina termoindurente. Le fibre di rinforzo possono essere fibre di carbonio, fibre di vetro o fibre organiche. Queste vengono impregnate con la seconda resina plastica per formare le strisce di prepreg di rinforzo.

Durante il processo di fabbricazione, le strisce di prepreg vengono provviste da rispettivi rulli disposti vicino all’estrusore. I prepreg vengono tirati attraverso la matrice dell'estrusore, dove le strisce di prepreg vengono combinate con la prima resina plastica per formare una struttura a sandwich continua. L'impiego di una matrice di estrusione permette di variare le disposizioni degli strati di prepreg nella struttura a sandwich in modo da ottenere una prestazione ottima per differenti applicazioni previste. Nella disposizione più semplice, gli strati di prepreg possono essere collocati sulla sommità e sul fondo, rispettivamente, del primo strato di resina plastica. In un'altra disposizione, gli strati di prepreg possono essere incorporati all'interno del primo strato di resina plastica pur mantenendo ancora una relazione distanziata.

La distanza degli strati di prepreg dalle superfici superiore e inferiore può essere regolata a seconda del materiale impiegato nella preparazione del composito a sandwich, delle dimensioni del composito e delle applicazioni previste, allo scopo di ottenere una prestazione ottima. L’impiego della matrice di estrusione, come descritta nella presente invenzione, permette pure di includere più di due strati di prepreg nel composito plastico rinforzato. Per esempio, un terzo strato di prepreg può essere incorporato nel centro del primo strato di resina plastica per formare una struttura a sandwich multipla. La presente invenzione fornisce pure parecchie altre flessibilità di progetto. Per esempio, impiegando varie strutture di matrice di estrusione, i compositi plastici secondo la presente invenzione possono essere prodotti per assumere una forma a lastra, una forma a L, una forma a Y o una forma a barra, ecc. Inoltre essi possono essere vantaggiosamente impiegati nel preparare pianali di autocarri, stampi di sistemi, bastoni per hockey, ecc.

In un’altra forma di realizzazione preferita del processo descritto nella presente invenzione, le strisce di prepreg non incontrano la prima resina plastica nella matrice di estrusione. Viceversa, le strisce di prepreg vengono fissate, mediante un adesivo, sulle superfici superiore e inferiore, rispettivamente, del primo strato di resina plastica dopo che quest’ultimo esce dalla matrice dell'estrusore. In entrambe le forme di realizzazione, uno strato di rivestimento può essere provvisto sulla superficie del composito. Oltre alle ragioni estetiche, lo strato di rivestimento può migliorare ulteriormente la resistenza a flessione e il modulo a flessione del composito. Lo strato di rivestimento può essere preferibilmente formato da poiistirene .

La figura 1 illustra una vista schematica dei vari strati di una forma di realizzazione del composito plastico 1 con struttura a sandwich e rinforzato con fibre della presente invenzione. La corrispondente figura 2 illustra una vista in sezione schematica del composito plastico con struttura a sandwich e rinforzato con fibre illustrato nella figura 1. Il composito plastico 1 rinforzato con fibre e con struttura a sandwich comprende un primo strato di resina plastica 10, che è bloccato tra uno strato di prepreg superiore 12a e uno strato di prepreg inferiore 12b. Una coppia di strati di rivestimento 13a e 13b sono provvisti sulle superfici superiore e inferiore, rispettivamente, del composito plastico 1. Come discusso sopra, le disposizioni degli strati di prepreg possono essere regolate. Inoltre, è possibile provvedere più di due strati di prepreg nel composito plastico. Preferibilmente lo strato di rivestimento ha uno spessore da circa 0,2 a 1,0 mm.

La presente invenzione verrà ora descritta più specificamente con riferimento agli esempi seguenti. Si deve notare che le descrizioni seguenti di esempi, comprese le forme di realizzazione preferite della presente invenzione, sono qui fornite per scopi di illustrazione e di descrizione, e non intendono essere esaurienti o limitare l'invenzione all'esatta forma descritta.

Esempio 1

La figura 3 è una vista prospettica illustrativa della prima forma di realizzazione della apparecchiatura combinata estrusore/rullo per attuare il processo descritto nella presente invenzione. Nella figura 3, viene illustrato un estrusore 100, una alimentazione di prepreg 112 contenente una pluralità di rulli 114. Una prima resina plastica viene estruso dall'estrusore 100 in una matrice di estrusione a croce 110. Una pluralità di strisce di prepreg 116, contenenti ciascuna fibre di rinforzo impregnate con una seconda resina plastica, vengono tirate dai rulli 114. Le strisce di prepreg vengono combinate con la prima resina plastica nella matrice di estrusione a croce 110 per formare una struttura a sandwich. La figura 9 è una vista illustrativa della matrice di estrusione 110 per combinare i prepreg rinforzati con fibre con la prima resina plastica. La forma di realizzazione quale illustrata nella figura 9 illustra un composito plastico contenente tre strati di prepreg, disposti alla sommità, al centro e alla base, rispettivamente, della prima resina plastica. Sono possibili altre disposizioni del prepreg.

Gli strati di prepreg sono saldamente fissati sulla prima resina plastica nella matrice di estrusione sotto calore formando una struttura intermedia a sandwich 118. Dopo raffreddamento in uno stampo di sagomatura 128, si ottiene il prodotto finale di composito plastico 130 con struttura a sandwich e rinforzato con fibre. L’impiego della matrice di estrusione a croce permette la sistemazione di uno o più degli strati di prepreg interni. La matrice di estrusione a croce può essere progettata per assumere altre forme, comprese una forma a lastra, una forma a L, una forma a I, una forma a barra, ecc. Le resine plastiche possono essere resine espanse o non espanse; queste possono essere resine sia termoplastiche che termoindurenti.

Esempio 2

La figura 4 è una vista prospettica illustrativa della seconda forma di realizzazione della apparecchiatura combinata estrusore/rullo per attuare il processo descritto nella presente invenzione. Nella figura 4, viene illustrato un estrusore 100, una alimentazione di prepreg 112 contenente una pluralità di rulli 114, e un secondo estrusore 120 per lo strato di rivestimento. Una prima resina plastica viene estrusa dall'estrusore 100 in una matrice di estrusione a croce 110. Una pluralità di strisce di prepreg 116, contenenti ciascuna fibre di rinforzo impregnate con una seconda resina plastica, vengono tirate dai rulli 114. Le strisce di prepreg vengono combinate con la prima resina plastica nella matrice di estrusione a croce 110 per formare una struttura a sandwich. Gli strati di prepreg sono saldamente fissati sulla prima resina plastica nella matrice di estrusione per azione del calore formando una struttura intermedia a sandwich 118. Un materiale dello strato di rivestimento, che è tipicamente polistirene, viene estruso dal secondo estrusore 120 in una seconda matrice di estrusione 122, in cui lo strato di rivestimento viene collocato sulla sommità e sulla base della struttura intermedia a sandwich 118 per formare una seconda struttura intermedia 124. Dopo raffreddamento in uno stampo di sagomatura 128, si ottiene il prodotto finale di composito plastico con struttura a sandwich e rinforzato con fibre contenente strati di rivestimento 132. Il composito con struttura a sandwich e rinforzato con fibre può essere progettato per assumere altre forme, comprese una forma a lastra, una forma a L, una forma a I, una forma a barra, ecc. Le resina plastiche possono essere resine espanse o non espanse; queste possono essere resine sia termoplastiche che termoindurenti.

Esemplo 3

La figura 5 è una vista prospettica illustrativa della terza forma di realizzazione della apparecchiatura combinata estrusore/rullo per attuare il processo descritto nella presente invenzione. Nella figura 5, viene illustrato un estrusore 100, una coppia di rulli 114 collocati al di sopra e al di sotto, rispettivamente, dell’estrusore 100. Una prima resina plastica viene estrusa dall’estrusore 100 in una matrice di estrusione a croce 111. Una coppia di strisce di prepreg, ciascuna contenente fibre di rinforzo impregnate con una seconda resina plastica, vengono tirate dai rulli 114. Le strisce di prepreg 116 vengono collocate sulla sommità e sul fondo, rispettivamente, della prima resina plastica nella matrice di estrusione a croce 111 per formare una struttura a sandwich. Gli strati di prepreg sono saldamente fissati sulla prima resina plastica per azione del calore formando una struttura intermedia a sandwich 117. Dopo raffreddamento in uno stampo di sagomatura 128, si ottiene il prodotto finale di composito plastico con struttura a sandwich e rinforzato con fibre che non contiene strati di rivestimento 134. Il composito con struttura a sandwich e rinforzato con fibre può essere progettato per assumere altre forme, comprese una forma a lastra, una forma a L, una forma a I, una forma a barra, ecc. Le resine plastiche possono essere resine espanse o non espanse; queste possono essere resine sia termoplastiche che termoindurenti. Esempio 4

- La figura 6 è una vista prospettica illustrativa della quarta forma di realizzazione della attrezzatura combinata estrusore/rullo per attuare il processo descritto nella presente invenzione. Nella figura 6, viene illustrato un estrusore 100, una coppia di rulli 114 collocati al di sopra e al di sotto, rispettivamente, dell'estrusore 100, e un secondo estrusore 120 per uno strato di rivestimento. Una prima resina plastica viene estrusa dall'estrusore 100 in una testa di estrusione a croce 111. Una coppia di strisce di prepreg, ciascuna contenente fibre di rinforzo impregnate con una seconda resina plastica, vengono tirate dai rulli 114. Le strisce di prepreg 116 sono collocate sulla sommità e sulla base, rispettivamente, della prima resina plastica nella matrice di estrusione a croce 111 per formare una struttura a sandwich. Gli strati di prepreg sono saldamente fissati con la prima resina plastica per azione del calore formando una struttura intermedia a sandwich 117. Un materiale dello strato di rivestimento, che è tipicamente polistirene, viene estruso dal secondo estrusore 120 in una seconda matrice di estrusione 122, in cui uno strato di rivestimento viene collocato sulla sommità e sulla base della struttura intermedia a sandwich 117 per formare un secondo composito intermedio_ 125. Dopo raffreddamento in uno stampo di sagomatura 128, si ottiene il prodotto finale di composito plastico con struttura a sandwich e rinforzato con fibre contenente strati di rivestimento 136. Il composito con struttura a sandwich e rinforzato con fibre può essere progettato per assumere altre forme, comprese una forma a lastra, una forma a L, una forma a I, una forma a barra, ecc. Le resine plastiche possono essere resine espanse o non espanse; queste possono essere resine sia termoplastiche che termoindurenti. Esempio 5

La figura 7 è una vista prospettica illustrativa della quinta forma di realizzazione della attrezzatura combinata estrusore/rullo per attuare il processo descritto nella presente invenzione. Nella figura 7, viene illustrato un estrusore 110 e una coppia di rulli 114. Una prima resina plastica viene estrusa dall’estrusore 100 in una matrice di estrusione 110. Una coppia di strisce di prepreg 116, ciascuna contenente fibre di rinforzo impregnate con una seconda resina plastica, vengono tirate dai rulli 114, che sono collocati tra la matrice di estrusione 110 e lo stampo di sagomatura 128. Le strisce di prepreg vengono fissate sulla sommità e sul fondo, rispettivamente, del primo strato di resina plastica 113 dopo che questo è stato estruso dalla matrice di estrusione 110 per formare una struttura a sandwich. Gli strati di prepreg sono saldamente fissati sulla prima resina plastica mediante una forza di adesione per formare una struttura intermedia a sandwich 126. Dopo raffreddamento in uno stampo di sagomatura 128, si ottiene il prodotto finale di composito plastico con struttura a sandwich e rinforzato con fibre senza strati di rivestimento 138. Il composito con struttura a sandwich e rinforzato con fibre può essere progettato per assumere altre forme, compresa una forma a lastra, una forma a L, una forma a I, una forma a barra, ecc. Le resine plastiche possono essere resine espanse o non espanse; queste possono essere resine sia termoplastiche che termoindurenti. Con questa forma di realizzazione, il prepreg di rinforzo può essere collocato soltanto sulla sommità e sul fondo dei compositi.

Esempio 6

La figura 8 è una vista prospettica illustrativa della sesta forma di realizzazione della attrezzatura combinata estrusore/rullo per attuare il processo descritto nella presente invenzione. Nella figura 8, viene illustrato un estrusore 100, una coppia di rulli 114 e un secondo estrusore 120 per lo strato di rivestimento. Una prima resina plastica viene estrusa dall'estrusore 100 in una matrice di estrusione 110. Una coppia di strisce di prepreg 116, ciascuna contenente fibre di rinforzo impregnate con una seconda resina plastica, vengono tirate dai rulli 114, che sono collocati tra la matrice di estrusione 110 e il secondo estrusore 120. Le strisce di prepreg sono fissate sulla sommità e sul fondo, rispettivamente, del primo strato di resina 113 dopo che questo è stato estruso da una matrice di estrusione 110 per formare una struttura a sandwich. Gli strati di prepreg sono saldamente fissati con la prima resina plastica mediante una forza di adesione per formare una struttura intermedia a sandwich 126. Un materiale di strato di rivestimento viene estruso dal secondo estrusore 120 in una seconda matrice di estrusione 122, in cui uno strato di rivestimento viene collocato sulla sommità e sul fondo della struttura intermedia a sandwich 126 per formare un secondo composito intermedio 127. Dopo raffreddamento in uno stampo di sagomatura 128, si ottiene il prodotto finale di composito plastico con struttura a sandwich e rinforzato con fibre contenente strati di rivestimento 140. Il composito con struttura a sandwich e rinforzato con fibre può essere progettato per assumere altre forme, comprese una forma a lastra, una forma a L, una forma a I, una forma a barra, ecc. Le resine plastiche possono essere resine espanse o non espanse; queste possono essere resine sia termoplastiche che termoindurenti. Con questa forma di realizzazione, i prepreg di rinforzo possono essere soltanto collocati sulla sommità e sul fondo dei compositi.

Esempi A-E

Cinque lastre plastiche, ciascuna con una larghezza di circa 50 mm e uno spessore di circa 6,5 mm, vengono preparate e indicate come Esempi A-E. L'Esempio A è un esempio comparativo contenente polistirene espanso senza gli strati di rinforzo. L’Esempio B è un composito rinforzato contenente due strati di rinforzo (illustrati come linee piene spesse) che sono incorporate all'interno dello schiuma di polistirene, a circa un terzo dello spessore dalla sommità alla base. L’Esempio C è simile all’Esempio B., eccetto che gli strati di rinforzo sono disposti sulla sommità e sul fondo, rispettivamente, della schiuma di polistirene. L’Esempio D è simile all’Esempio C, eccetto che contiene una coppia di strati di rivestimento (illustrati come linee tratteggiate ondulate) sulle superfici superiore e inferiore, rispettivamente, del composito plastico. L'Esempio E è simile all'Esempio C, eccetto che contiene un terzo strato di rinforzo disposto al centro della schiuma di polistirene. Le figure 10A-E illustrano viste in sezione illustrative di questi fogli plastici, rispettivamente. Tutti questi esempi sono stati preparati impiegando la combinazione di estrusore/rullo descritta nell’Esempio 1. Lo strato di rinforzo ha uno spessore di circa 0,5 mia e lo strato di rivestimento ha uno spessore di 0,25 mm.

Le cinque lastre plastiche sono state provate per misurare le loro proprietà fisiche e meccaniche. Le loro densità apparenti sono 0,80, 1,05, 0,90, 1,03 e 0,80 g/cm , rispettivamente; le densità plastiche sono 0,80, 0,90, 0,84, 0,88 e 0,61 g/cm<3>, rispettivamente. I contenuti in fibre di vetro di questi fogli plastici sono 0, 17,1, 20,5, 19,8, 31,0%, rispettivamente. Le resistenze a flessione di questi fogli plastici sono state misurate come 270, 980, 610, 910 e 580 Kgf/cm , rispettivamente, e i moduli a flessione sono 12.300, 35.500, 80,.000,

2

103.700 e 53.900 Kgf/cm , rispettivamente. I risultati misurati vengono riassunti nella Tabella 1, insieme con i risultati delle prove di parecchi campioni di legno naturale. I risultati delle prove dimostrano che con la presente invenzione, la resistenza a flessione può essere aumentata di un fattore di 3,5 e il modulo a flessione può essere migliorato di circa dieci volte.

La descrizione precedente delle forme di realizzazione preferite della presente invenzione è stata fornita per scopi di illustrazione e descrizione. Ovvie modifiche e varianti sono possibili alla luce delle precedenti indicazioni. Le forme di realizzazione sono state scelte e descritte per provvedere la migliore illustrazione dei principi della presente invenzione e della sua pratica applicazione così da permettere alle persone esperte nella tecnica di utilizzare l’invenzione in varie forme di realizzazione e con varie modifiche quali sono adatte per il particolare uso previsto. Tutte tali modifiche e varianti rientrano nello scopo della presente invenzione quale determinata dalle rivendicazioni allegate, quando interpretate in accordo con l'ampiezza alla quale esse sono legittimamente, legalmente e ragionevolmente autorizzate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. - Metodo di produzione di compositi plastici rinforzati con fibre continue comprendente le operazioni di: (a) impiegare un estrusore per estrudere in continuo una prima resina plastica attraverso una matrice dell’estrusore per formare un primo strato di resina plastica, e di tirare in continuo detto primo strato di resina plastica in una prima direzione ; (b) tirare in continuo una pluralità di strisce di prepreg in detta prima direzione; e (c) combinare detta pluralità di strisce di prepreg con detto primo strato di resina plastica per formare un composito a sandwich contenente almeno due strati di prepreg separati da detta prima resina plastica, in cui detta striscia di prepreg contiene fibre di rinforzo impregnate con una seconda resina plastica. 2. - Metodo di produzione di compositi plastici rinforzati con fibre continue secondo la rivendicazione 1, in cui detta prima resina plastica è una resina plastica espansa. 3. - Metodo di produzione di compositi plastici rinforzati con fibre continue secondo la rivendicazione 1, in cui dette operazioni (b) e (c) comprendono l’operazione di tirare e combinare due di dette strisce di prepreg con detto primo strato di resina plastica. 4. - Metodo di produzione di compositi plastici rinforzati con fibre continue secondo la rivendicazione 4, in cui dette strisce di prepreg vengono poste sulla sommità e sul fondo, rispettivamente, di detto primo strato di resina plastica . 5. - Metodo di produzione di compositi plastici rinforzati con fibre continue secondo la rivendicazione 1, che comprende inoltre l'operazione di collocare almeno uno strato di rivestimento su una superficie esterna di detto composito a sandwich 6. - Metodo di produzione di compositi plastici rinforzati con fibre continue secondo la rivendicazione 1, in cui detta pluralità di strisce di prepreg vengono combinate con detto primo strato di resina plastica in detta matrice dell'estrusore. 7. - Metodo di produzione di compositi plastici rinforzati con fibre continue secondo la rivendicazione 6, in cui detta matrice dell’estrusore è una matrice a croce. 8. - Metodo di produzione di compositi plastici rinforzati con fibre continue secondo la rivendicazione 7, in cui dette strisce di prepreg vengono tirate in modo tale che almeno uno dei detti strati di prepreg sia incorporato in detto primo strato di resina plastica. 9. - Metodo di produzione di compositi plastici rinforzati con fibre continue secondo la rivendicazione 7, in cui tre o più di dette strisce di prepreg vengono tirate in detto primo strato di resina plastica e ciascun strato di prepreg è distanziato dagli altri strati di prepreg. 10. - Metodo di produzione di compositi plastici rinforzati con fibre continue secondo la rivendicazione 7 , in cui dette strisce di prepreg vengono tirate in modo tale che uno di detti strati di prepreg sia collocato in corrispondenza o vicino al centro di detto primo strato di resina plastica. 11. - Metodo di produzione di compositi plastici rinforzati con fibre continue secondo la rivendicazione 6, in cui detta matrice dell’estrusore è una matrice non a croce. 12. - Metodo di produzione di compositi plastici rinforzati con fibre continue secondo la rivendicazione 1, in cui detta prima resina plastica è una resina plastica espansa. 13. - Metodo di produzione di compositi plastici rinforzati con fibre continue secondo la rivendicazione 1, in cui detta pluralità di strisce di prepreg vengono combinate con detto primo strato di resina plastica dopo che detto primo strato di resina plastica è stato estruso da detta matrice dell' estrusore. 14. - Composito plastico con struttura a sandwich rinforzato con fibre comprendente: (a) un primo strato di resina plastica, (b) una pluralità di strati rinforzati con fibre separati da una porzione di detto strato della prima resina plastica; e (c) in cui ciascuna di dette strisce di prepreg contiene fibre di rinforzo impregnate con una seconda resina plastica. 15. - Composito plastico con struttura a sandwich rinforzato con fibre secondo la rivendicazione 14, in cui detto primo strato di resina plastica contiene una resina plastica espansa 16. - Composito plastico con struttura a sandwich rinforzato con fibre secondo la rivendicazione 14, in cui entrambe detta prima resina plastica e detta seconda resina plastica sono resine termoplastiche. 17. - Composito plastico con struttura a sandwich rinforzato con fibre secondo la rivendicazione 14, in cui dette fibre di rinforzo sono fibre di vetro, fibre di carbonio o fibre organiche . 18. - Composito plastico con struttura a sandwich rinforzato con fibre secondo la rivendicazione 14, che contiene inoltre almeno uno strato di rivestimento su una sua superficie esterna 19. - Composito plastico con struttura a sandwich rinforzato con fibre secondo la rivendicazione 14, che contiene due di detti strati rinforzati con fibre disposti alle superfici superiore e inferiore, rispettivamente, di detto primo strato di resina. 20. - Composito plastico con struttura a sandwich rinforzato con fibre secondo la rivendicazione 14, che contiene almeno due di detti strati rinforzati con fibre e almeno uno di detti strati rinforzati con fibre è incorporato all'interno di detto primo strato si resina plastica 21. - Composito plastico con struttura a sandwich rinforzato con fibre secondo la rivendicazione 14, che contiene almeno due detti strati rinforzati con fibre e tutti o entrambi detti strati rinforzati con fibre sono incorporati all'interno di detto primo strato di resina plastica . 22. - Composito plastico con struttura a sandwich con rinforzato con fibre secondo la rivendicazione 14, che contiene almeno tre detti strati rinforzati con fibre e uno di detti strati rinforzati con fibre è incorporato in corrispondenza o vicino al centro di detto primo strato di resina plastica. 23. - Composito plastico con struttura a sandwich rinforzato con fibre secondo la rivendicazione 14, in cui detta prima resina plastica è una resina plastica espansa. 24. - Composito plastico con struttura a sandwich rinforzato con fibre secondo la rivendicazione 14, in cui dette fibre di rinforzo sono disposte in una struttura bidimensionale tessuta o non tessuta.