IT8268461A1 - Procedimento per la produzione di materiali termoplastici rinforzati con fibre e strutture ottenute mediante tale procedimento. - Google Patents

Procedimento per la produzione di materiali termoplastici rinforzati con fibre e strutture ottenute mediante tale procedimento.

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IT8268461A1
IT8268461A1 ITTO1982A068461A IT6846182A IT8268461A1 IT 8268461 A1 IT8268461 A1 IT 8268461A1 IT TO1982A068461 A ITTO1982A068461 A IT TO1982A068461A IT 6846182 A IT6846182 A IT 6846182A IT 8268461 A1 IT8268461 A1 IT 8268461A1
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Description

DOCUMENTAZIONE
RILEGATA
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:
"Procedimento per la produzione di materiali termoplastici
rinforzati con fibre e strutture ottenute mediante tale
procedimento"
di; H.R. SMITH (TECHNICAL DEVELOPMENT) LIMITED, nazionalit?
britannica, New Mill, Crawley Road, Witney , Osfordshire,
0X8 5TF , Gran Bretagna
Inventore designato: Henry Roy Smith
Depositata il : 13 Dicembre 1982 68461 ?/82
RIASSUNTO
I dispositivi descritti permettono la formazione
continua di un laminato rinforzato con fibre o di un artico?
lo ottenuto da questo impregnando fibre di rinforzo con ?.
?? una miscela di materiale termoplastico/solvente, riscaldan >- 4 ?? a a do le fibre impregnate e comprimendole quindi (ad esempio, Cj*
con uno.o pi? serie di rulli). Gli articoli vengono formati 3
S
sottoponendo a nuovo riscaldamento il laminato e stampando
quindi il laminato in una forma desiderata. Si possono
produrre articoli di differente sezione, e viene data
^ Ufficiale Rogi una descrizione della produzione di parecchie differenti
sezioni aperte e chiuse. Le sezioni chiuse possono essere
i
riempite con materiali termoplastici espansi, e riempitivi
(ad esempio guaine o fili metallici) possono essere interpo-GS GA/c
sti tra diversi strati di un articolo laminato multistrato.
ut?* ** * ** **<
Campo tecnico
La presente invenzione si riferisce alla produzione
continua di laminati di materiali termoplastici rinforzati
con fibre e alla fabbricazione di articoli da questi,
e riguarda in particolare, ma non in modo esclusivo, la
produzione di materiale continuo di forme in polietere-
solfone (PES) rinforzato con fibre.
Sfondo della tecnica
Nella produzione di laminati termoplastici rinforza?
ti con fibre, il bagnamento tra le fibre di rinforzo ed
il materiale termoplastico viene migliorato impregnando
le fibre di rinforzo con una soluzione termoplastica.
Per ottere il rapporto desiderato resina/fibra nel laminato
-A o nella struttura finale, il materiale termoplastico impre- 1<S gnato pu? essere integrato addizionando un materiale termo-? plastico solido in forma di pellicola, polvere, monofilamen?
ti od in qualsiasi altro modo adatto.
Un problema con la produzione di laminati mediante
tale procedimento ? che per produrre un articolo finito
si richiedono temperature elevate (superiori a 290?C)
2
e pressioni elevate (maggiori di 75 Kg/cm ).
Quando si producono laminati discontinui (ad
esempio lastre), questo problema viene facilmente supera
to impiegando tecniche di stampaggio a compressione tradizionali. Viceversa, questa tecnica ? di poca utilit? quando
?
si produce un laminato continuo in movimento (oppure un
articolo ottenuto dal laminato) poich? ? pi? difficile
ottenere e mantenere le temperature e pressioni elevate
?necessarie. Inoltre, quando si producono in modo continuo
laminati ed articoli, sorgono problemi dovuti alla tendenza
del materiale termoplastico ad aderire a qualsiasi parte
con cui viene in contatto, ed anche a causa della elevata
viscosit? (e perci? della resistenza viscosa) della resina
alle temperature superiori alle rispettive temperature
di transizione vetrosa.
Descrizione dell<1 >invenzione
Secondo un aspetto dell'invenzione, si provvedere
un procedimento per 1& produzione di materiale continuo Q. di laminato termoplastico rinforzato con fibre, che consiste
nell <1 >impregnare il rinforzo di fibre con un materiale termoplastico in soluzione, nell<1 >essiccare le fibre impre-*? gnate per disperdere almeno in parte il solvente, nel
riscaldare e quindi nel comprimere il materiale termoplastico ed il rinforzo di fibre.
Nella presente descrizione, e nelle rivendicazzioni allegate, il termine rinforzo di fibre comprende
fibre di rinforzo oppure stoppini di fibre o tessuti ottenuti da tali fibre o stoppini di fibre.
Si ? scoperto che vi ? una riduzione nella temperato?
ra di transizione vetrosa di un materiale termoplastico
?
dovuta alla plastificazione del materiale termoplastico,
in presenza di una piccola quantit? di solvente, e questo
effetto pu? essere impiegato per favorire la produzione
di laminato continuo- di materiali termoplastici
rinforzati con fibre.
Vantaggiosamente, le fibre di rinforzo vengono
impregnate con detto materiale termoplastico facendole
passare attraverso un bagno contenente una soluzione di
detto materiale termoplastico.
Preferibilmente, il materiale termoplastico ? pon e?
tene- solfone ed il solvente ? N-metil-2-pirrolidone oppure
una miscela di N-metil-2-pirrolidone con un idrocarburo
ci aromatico (quale xilene o toluene).
Il materiale termoplastico con cui il rinforzo
uJ .
3-di fibre viene combinato ha preferibilmente la forma di CJ Cj una pellicola, foglio o strato.
Il riscaldamento del materiale termoplastico e
del rinforzo di fibre pu? essere effettuato mediante gruppi
per riscaldamento infrarosso a piccola lunghezza d'onda,
in cui il riscaldamento avviene ad una temperatura alla
quale il materiale termoplastico raggiunge la sua temperatu?
ra di transizione vetrosa.
Un altro aspetto dell'invenzione provvede un procedi
mento per formare in modo continuo un materiale per articoli
rinforzati con fibre in cui viene preparato un laminato
secondo il procedimento indicato sopra ed il laminato
viene quindi riscaldato e stampato per formare l'articolo
desiderato .
Lo stampaggio per formare un articolo in questo
modo pu? essere effettuato in qualsiasi modo adatto, ad
esempio con un mandrino a stampo o simile, ed utilizzare
rulli formatori.
Nella produzione di articoli secondo l'invenzione,
quali tubi, barre o simili, ? possibile interporre tra
i diversi strati dei rinforzi di fibre riempitivi (ad
esempio guaine metalliche per il rinforzo di schermature
elettriche ).
<? >Breve descrizione dei disegni
Verranno ora descritte forme di attuazione dell'in?
venzione con riferimento ai disegni allegati, in cui:
le figure 1 e 2 illustrano un sistema attuato secon-31 do l'invenzione;
la figura 3 illustra una modifica di una parte
del sistema delle figure 1 e 2;
la figura 4 illustra una modifica di un'altra parte
del sistema delle figure 1 e 2;
la figura 5 illustra sezioni di vari prodotti che
possono essere ottenuti con il sistema delle figure 1-4;
la figura 6 illustra un dispositivo utilizzabile
per attuare l'invenzione;
?
la figura 7 illustra sezioni di prodotti fabbricati
con il dispositivo secondo l'invenzione;
le figure 8, 9 e 10 illustrano altre modifiche
che possono essere fatte al dispositivo secondo l'invenzio?
ne ; e
la figura 11 illustra un sistema mobile su campo
per la produzione e la posa continua di tubazioni per
petrolio, incorporante il dispositivo secondo l'invenzione.
Le figure 1 e 2 illustrano la sezione centrale
e la sezione di pre-impregnazione rispettivamente del
Nella
dispositivo secondo l'invenzione. /figura 1, fogli tessuti
10 di tessuto di rinforzo in fibre pre-impregnato con
una soluzione di materiale termoplastico, vengono inviati
continuamente ad una coppia di cilindri di presa 11, in
cui i fogli 10 vengono portati in contatto con pellicole
12 di materiale termoplastico prelevato da rulli di sopporto
*a<p>'? 13. Sono previsti rulli di scorta 14 di pellicole di mate?
riale termoplastico per l'impiego quando uno qualsiasi
dei rulli 13 ? esaurito. Quando un rullo 13, oppure 14,
? esaurito, l'altro rullo 14 (oppure 13) ? disposto per
alimentare pellicola ai cilindri 11 in modo da permettere
di reintegrare il rullo esaurito. Sono provvisti mezzi
adatti, ottenibili commercialmente (non illustrati), per
assicurare che la pellicola termoplastica 12 venga inviata
nei cilindri 11 in modo sostanzialmente continuo.
Dopo passaggio attraverso i cilindri di presa 11,
le coppie di foglio rinforzato con fibre 10 e di pellicola
termoplastica 12 vengono introdotte tra serie di riscal-
datori a onde corte infraross? 15 che li riscaldano
ad una temperatura di circa 340?C Q. passano quindi tramite
- una ulteriore coppia di cilindri di presa 16 sopra
un rullo sollecitato da molla 17 (il quale serve per mante?
nere una tensione nei fogli) ad una coppia di rulli di
raccolta 18. Dopo passaggio attraverso i rulli 18, la
pila di fogli di materiale 10 rinforzato con fibre, ora
intercalato con pellicole di materiale termoplastico,
viene inviata, tramite un cilindro di presa 19 e cilindri
di guida 20 ad un ulteriore riscaldatore ad onde corte
otd infrarosse 21. Immediatamente dopo il passaggio attra??<4>? verso il riscaldatore 21, la pila viene fatta passare
tra serie di rulli ad alta pressione 22 per formare il
i laminato. Il laminato formato nella serie di rulli ad
alta pressione 22 viene prelevato da questi mediante un
qualsiasi dispositivo adatto, ma preferibilmente mediante
un dispositivo di traino 23^ come illustrato, dopo di
che il laminato formato viene fatto passare/ mediante rulli
di guida 25 per l'ulteriore trattamento oppure per l'imma?
gazzinamento (come illustrato) su un rullo 24.
I rulli 16 servono come rulli di compressione a
bassa pressione facendo aderire ogni pellicola 12 al suo
?
foglio associato di materiale di rinforzo di fibre 10.
Questi rulli sopportano i rulli di alimentazione e tensione
e sono singolarmente sincronizzati con l'avanzamento della
linea. Essi sono preferibilmente provvisti di accoppiamenti
motori per mantenere ogni striscia di tessuto/materia
plastica sotto una opportuna tensione.
Per dare sicurezza durante il funzionamento, sono
provvisti mezzi estrattori di gas intorno ai riscaldatori
15 e 21 in-modo da assicurare l'estrazione dei gas possibil?
mente esplosivi dai solventi in cui ? sciolto il materiale
termoplastico .
Alla estremit? di uscita del dispositivo di traino
23, possono essere provvisti mezzi di estrazione della CU C?
polvere, preferibilmente ad acqua, ma possibilmente
ad aria.
La figura 2 illustra un modo in cui i fogli di
possono
materiale di rinforzo di fibre / essere pre-impregnati
con il materiale termoplastico in un procedimento continuo.
I rotoli 30 portano spezzoni continui di tessuto di fibra
31 i quali vengono inviati mediante rulli d? guida e di
tensione 32 e rulli di guida 33 ad un bagno 34 contenente
un materiale termoplastico in soluzione 35 (per esempio
PES,
un bagno di / in una soluzione di NMP. Entro la soluzione
nel bagno 34 ogni foglio di materiale di rinforzo di fibra
passa intorno a due rulli di guida 36 distanziati al disotto
?
della superficie della soluzione di materiale termoplastico
e viene quindi fatta passare mediante rulli di guida 37
ad una'torre di essiccazione 38 in cui ogni singolo foglio
di rinforzo di tessuto {ora rivestito con una soluzione
di materiale termoplastico) viene essiccato. Dopo passag?
gio attraverso la torre di essiccazione 38, i fogli impre?
gnati 10 di materiale di rinforzo di fibre emergono,
e possono essere fatti passare in modo continuo ai rulli
11 nel dispositivo della figura 1.
Ulteriori rulli di sopporto 39 possono essere previ?
sti nel dispositivo della figura 2 su cui ulteriori rotoli
31 di materiale sono sistemati per permettere di provvede?
re alla entrata nel bagno 34 un foglio continuo di materia?
le rinforzato con fibre 31. Mezzi (ad esempio una macchina X.
cucitrice) possono esser provvisti per permettere di unire
i?<j>iA con S4 l'estremit? di un rotolo d.i materiale 31 / l'inizio di
? un altro rotolo 31 di materiale. aa La alimentazione di materiale in foglio rinforzato
con fibre dai rulli 30 e 39 ? sincronizzata, in modo che
mai due rotoli si esauriscano di materiale 31 contemporanea?
mente. Ci? favorisce il funzionamento del procedimento
e permette la produzione sostanzialmente continua di fogli
impregnati con materiale termoplastico di materiale lamina
to rinforzato con fibre.
Un condotto di estrazione 40 pu? essere provvisto
*
per lo scarico dei gas nocivi (^cio? dal solvente nel bagno
34).
Ogni foglio di materiale di. rinforzo di fibre passa
tra due rulli 36 entro il materiale termoplastico 35 nel
bagno 34. Il percorso, in pratica, che ogni foglio di
materiale di rinforzo di fibre segue entro la soluzione
di materiale termoplastico ed il tempo ohe ogni parte
particolare richiede per passare attraverso di questa.^
pu? essere modificato in modo da variare il grado di impre?
gnazione dei fogli di rinforzo di fibre con materiale
termoplastico .
Nella torre di essiccazione 41, i diversi spezzoni
di materiale di rinforzo di fibre impregnato con materiale
termoplastico vengano distanziati con un qualsiasi mezzo
adatto^ ad esempio barre 41. La torre stessa pu? essere
1 provvista di mezzi di essiccazione 42, quali riscaldatori
a lastra di alluminio oppure pannelli infrarossi a onde
lunghe con un ventilatore di movimentazione dell'aria
provvisto alla base della torre, o semplicemente un gruppo
di compressore/riscaldatore (non illustrato).
Si possono apportare modifiche alle disposizioni
descritte precedentemente entro l'ambito dell'invenzione.
I fogli preformati di materiale di rinforzo di
fibre descritti sopra possono essere sostituiti da bobine di singole fibre in filamenti o di stoppini di fibre.
Il numero di bobine pu? essere determinato dalla larghezza
della striscia richiesta.
Altre fibre a filamento singolo possono essere
disposte attraverso la direzione di alimentazione della
linea, come trama, per creare un tessuto "tessuto" (vedere
per esempio la descrizione seguente con riferimento alla
figura 3). Le fibre a filamento singolo rimangono diritte
ed eliminano cos? la struttura meccanica pi? debole di
un tessuto "tessuto". Questo procedimento permette di
disporre la trama ad un qualsiasi angolo rispetto all'ordito in modo da rendere possibile una maggiore resistenza
a torsione.
L'applicazione della pellicola termoplastica (dai
rotoli 13 e 14 della figura 1) pu? essere eliminata se
il rapporto materiale termoplastico: fibra di rinforzo
X
I
uscente dal bagno 34 (della figura 2) pu? essere fatto sufficientemente elevato. In alternativa il materiale
/
plastico pu? essere caricato in altri modi (ad esempio
mediante estrusione a nastro, rivestimento con polvere fluidizzata impiegando aria compressa, immersione in polvere liquida - in cui si impiega una polvere del materiale termoplastico sospeso in una soluzione di acqua e di un
solvente solubile in acqua - e mediante una cortina di
polvere) .
I rulli di compressione ad alta pressione 22 possono
?
essere modificati o sostituiti con rulli formatori ad
alta pressione. In tale disposizione, strati di tessuto
di larghezza adatta vengono inviati da gruppi di carico
ausiliari e possono essere formate in modo continuo sezioni
composite .
Un procedimento di formatura a rulli multipli pu?
essere provvisto all'uscita dal gruppo d? traino 23
{figura 1) od in alternativa si pu? provvedere un gruppo
di taglio, in modo da permettere di produrre una qualsiasi
lunghezza desiderata di laminato.
Si prevede che il requisito approssimativo del
dispositivo descritto nelle figure 1 e 2 sia tra 50 e
74 kilovatt per servizio continuato.
La figura 3 descrive una disposizione modificata
del dispositivo delle figure 1 e 2, in cui il materiale
di rinforzo in fibre, anzich? essere preformato in fogli,
5i ?
(sia fogli piani che tessuti) viene formato direttamente
da filamenti singoli di fibra o da stoppini di fibre.
In questa disposizione, le singole fibre o stoppini di
fibre introdotti nei dispositivo illustrato in 50 vengono
*
fatti passare dapprima attraverso un bagno di pre-impregnazione in cui essi vengono rivestiti con una soluzione
di materiale termoplastico e quindi attraverso una torre
di essiccazione, se ci? viene ritenuto necessario.
Le fibre di ordito 51 vengono prelevate dalla torre
di essiccazione al dispositivo 50 e vengono quindi provviste come una serie di fibre generalmente parallele estendentisi longitudinalmente alla lunghezza del materiale che
deve essere formato. Le fibre di trama 52^viceversa^vengono
portate mediante un rocchetto 53 ad una navetta o cursore
54 a movimento alternativo disposto in modo da spostarsi alternativamente attraverso la larghezza delle fibre di
ordito 51 e da agganciare la fibra di trama 52 sopra perni
di cingoli 55 disposti ai due lati della macchina per
la fabbricazione del tessuto 50. La navetta 54 ? azionata pneumaticamente e aggancia la fibra di trama 52 su ognuno
dei cingoli con perni che servono allora per assicurare
che i fili di trama vengano applicati ai fili di ordito
ad una distanza desiderata. La navetta 54 depone la fibra
:t di trama 52 direttamente sulle fibre di ordito 51 (oppure
su uno strato interposto di pell?cola termoplastica 56
che pu? essere provvisto da un rotolo 57). Dopo che la
fibra di trama ? stata deposta, i cingoli 55 trasportano
il tessuto nella direzione della freccia A tra una coppia
di riscaldatori infrarossi a onde corte 58 i quali riscaldano il tessuto ad una temperatura di circa 340?C. Successivamente, il tessuto viene fatto passare tra una coppia di \?
rulli di pressione 60 in cui i fili impregnati di ordito
e di trama (possibilmente con lo strato interposto di
materiale termoplastico) vengono consolidati in un laminato.
?
Dop? passaggio attraverso i rulli di pressione,
si possono impiegare coltelli ai bordi del materiale per
dare al laminato un bordo uniforme. Successivamente, il
laminato composito pu? essere fatto passare ad un gruppo
di carico, quale viene descritto nella figura 1, in cui
esso viene unito con altri laminati simili per formare
un_.laminato composito.
Il vantaggio del dispositivo descritto con riferi?
mento alla figura 3 ? che si fa in modo che la testa a
movimento alternativo 54 venga portata su un carrello
la cui posizione pu? essere modificata nella direzione
delle frecce B in modo che la direzione in cui la fibra
?
di trama si estende rispetto alle fibre di ordito possa c?
essere modificata. Per esempio, sebbene la figura 3 illustri ^
le fibre di trama che si estendono ortogonalmente alle <c>
fibre di ordito, ? possibile, disponendo il carrello 61 j i del cursore con movimento alternativo 54, in modo che
le fibre di trama corrano attraverso le fibre di ordito
ad un qualsiasi angolo desiderato.
Si deve notare che possono essere provvisti parec?
chi gruppi quali quello descritto con riferimento alla
figura 3 uno dopo l'altro^in modo da permettere di produr?
re simultaneamente pi? di uno strato di tessuto. Per esem
pio, possono essere disposte parecchie serie di fibre
di trama, allo stesso angolo o ad angoli diversi rispetto
*
alle fibre di ordito, intercalate tra varie serie di fili
di ordito.
In questo modo, ? possibile formare strutture lamina?
te aventi elevate resistenze, in forma continua.
La figura 4 illustra un dispositivo mediante cui
pu? essere variato secondo la sua larghezza lo spessore
di un laminato che deve essere prodotto.
Nella disposizione della figura 4, viene illustrato
in 70 un laminato semi-lavorato prelevato dal dispositivo
di traino 23 che deve essere fatto passare attraverso
una coppia di rulli di presa 71 tra i quali rulli sono
disposti rotoli complementari di tessuto 72 e di pellicola ISSI CEG
t?x. termoplastica 73 per far passare il tessuto e/oppure la *0
?X pellicola sul laminato 70 in posizioni (ed in spessori
e larghezze) determinate dalla sezione che si desidera
produrre. Il laminato 70 ed il tessuto e/oppure la pellico?
la complementare passano vicino ad uncuo pi? piastre sagoma?
te di guida 74 le cui quantit?, tipo e posizione sono
determinate dalla sezione desiderata del laminato finale
che deve essere prodottoj e quindi tra rulli di guida 75
ad un riscaldatore a onde corte infrarosse 76 che ? control?
lato da tiristore. Dopo riscaldamento, il laminato composi?
to passa tra rulli di compressione sagomati 77 azionati
in sincronismo con la velocit? di avanzamento della linea.
Successivamente, il laminato composito pu? essere ulterior?
mente riscaldato (in 78) e/oppure fatto passare tra ulterio?
ri rulli di compressione sagomati (in 79), il numero di
volte in cui il laminato viene nuovamente riscaldato e
il numero di rulli attraverso cui esso passa variano in
accordo^ con la complessit? della sezione che deve esse?
re prodotta.
Varie sezioni che possono essere formate impiegando
il dispositivo illustrato nella figura 4, sono rappresenta?
te nella figura 5.
La figura 6 illustra una disposizione in cui possono
essere prodotte varie altre strutture di sezione.
La figura 6 prevede che il laminato prodotto all'u?
scita del dispositivo di traino 23 venga portato su una
serie di elementi di taglio illustrati in 80 e quindi ? a. t?6 tra una serie di riscaldatori infrarossi a onde corte
p<5 tu A 81 sistemati su entrambi i lati del laminato, nei quali ci E3 il laminato viene nuovamente riscaldato. Dopo avere oltre? ? <? >4 passato i riscaldatori 81, gli spezzoni di laminato vengono
fatti passare tra rulli formatori 82 i quali curvano le
sezioni di laminato ad una qualsiasi forma desiderata.
Il materiale laminato pu? essere successivamente fatto
passare tra ulteriori riscaldatori infrarossi ad onde
corte 83 e rulli di formatura 85 prima di uscire in 87
dalla macchina.
Con la disposizione della figura 6, si possono
formare tubi e le estremit? del laminato, dopo lavorazione,
?
possono essere ad un qualsiasi angolo desiderato semplice-
mente regolando l'angolo degli elementi di taglio 80.
Se gli elementi di taglio giacciono normalmente al laminato,
i tagli che essi formano sono ad angolo retto formando
estremit? diritte e giunti di testa nell'articolo finale,
mentre se gli elementi di taglio sono disposti ad un ango?
lo, si possono ottenere giunti ad ammorsatura e per gli
spezzoni prodotti si possono ottenere estremit? ad angolo.
Esempi delle sezioni che possono essere prodotte
utilizzando il dispositivo quale ? descritto con riferimento
alla figura 6, - ? ? - - - -- sono
rappresentati nella figura 7A.
Si deve notare che utilizzando una combinazione
3 del dispositivo illustrato nella figura 4 e nella figura
6^ ? possibile produrre strutture di laminato complica?
te a sezione chiusa. In tale disposizione, il laminato
viene inizialmente trattato in un dispositivo quale illu?
strato nella figura 4 in modo da provvedere uno spessore
variabile secondo la sua larghezza^e quindi viene <?>trattato
nel dispositivo quale illustrato nella figura 6 per essere
curvato alla forma desiderata.
Si deve notare che con le sezioni chiuse illustrate
nella figura 7, ? possibile, prima della chiusura finale
della sezione, riempire la sezione con un qualsiasi materia?
le desiderato, per esempio un materiale plastico espanso.
? In questo modo si possono fabbricare articoli con sezioni
sostanzialmente piene.
La disposizione della figura 6 permette di produrre
strutture con sezioni complesse, comprese sezioni aeroquadrata.
dinamiche e/oppure tubi a sezione / Quando si desidera
produrre tubi semplici a sezione rotonda (od anche tubi
con sezione di forma pi? complessa) ? possibile trattare
il materiale laminato uscente dal dispositivo di traino
23 della figura 1 come illustrato nella figura 8. In questo
dispositivo, il laminato 89 viene dapprima rifilato in
90, quindi riscaldato mediante un riscaldatore infrarosso
ad onde corte 41 e fatto passare ad uno stampo di formatura
92 nel quale viene sagomato alla forma desiderata. Dopo
uscita dallo stampo 92, il laminato quasi chiuso pu? essere
nuovamente riscaldato, specificamente in quelle zone del
laminato che si desidera unire, con mezzi 94, ed il lamina?
to viene quindi fatto passare ad uno stampo di chiusura
95. Si pu? provvedere un ulteriore dispositivo di traino
96 per l'estrazione del laminato finito.
Una .alternativa alla disposizione della figura
8 ? illustrata nella figura 9, in cui un materiale 97
piano o di spessore variabile viene sottoposto a nuovo
riscaldamento e fatto passare ad un mandrino o bicchiere 98 di formazione di tubi la cui temperatura viene mantenu-
ta ad un valore costante, ad esempio di 200?C, ed il laminali
to^ viene quindicurvato intorno al mandrino mediante una
pluralit? di rulli di formatura 101 intercalati tra riscal?
datori infrarossi ad onde corte. Esempi delle forme che
possono essere ottenute sono illustrati nella figura 7B.
Quando si impiegano le disposizioni delle figure
6, 8 e 9 per formare spezzoni a sezione chiusa di materiale
(per esempio tubi), entro il tubo mentre viene prodotto
possono essere introdotti altri materiali. Si ? fatto
cenno al riempimento dell<1 >interno di una sezione aerodinami?
ca con un materiale termoplastico espanso, tuttavia si
deve notare che altri materiali possono essere introdotti
nella sezione chiusa, per esempio serie di conduttori
se la sezione chiusa serve per formare una guaina per
un cavo elettrico rinforzato.
La figura 10 illustra un altro modo in cui possono
<S &P CAETTAENIGC?RASQSA ?& >? essere trattate sezioni chiuse formate con i dispositivi
delle figure 6, 8 e 9.
Nella disposizione della figura 10, un tubo 120
(formato con il dispositivo di una qualsiasi delle figure
6, 8 e 9) passa attraverso una apertura 121 dopo essere
stato rivestito con un agente di unione in pellicola termo-
plastica 122. Il tubo rivestito viene quindi circondato
con un altro strato di materiale alimentato da una serie
di bobine 124 disposte concentricamente. Il materiale dalle bobine 124 pu? essere un qualsiasi materiale desidera-?
to, ad esempio un riempitivo di filo metallico per rinforzo, un filo del tessuto che permette di livellare lo spessore di parete del tubo, un filo termoplastico per l'impiego come agente legante, il quale pu? eliminare la necessit? di un avvolgimento con pellicola come illustrato in 122. Il tubo, con il suo rivestimento aggiunto, passa quindi ad un riscaldatore ad anello ad infrarosso ad onde corte la cui temperatura viene controllata in modo da lavorare a circa 340?C, e successivamente passa tra una coppia di rulli di pressione i quali servono per assicurare che il rivestimento aggiunto sul tubo aderisca saldamente a questo. Si vede che una pluralit? di dispositivi descritti con riferimento alla figura 10 pu? essere sistemata in modo da lavorare successivamente su un tubo formato con uno qualsiasi dei dispositivi delle figure 6, 8 e 9, ognuno dei dispositivi provvedendo uno strato addizionale su un tubo preformato. Con tale disposizione, strati di filo conduttore possono essere intercalati con strati di materiale elettricamente isolante in modo da costruire un cavo coassiale di qualsiasi lunghezza desiderata.
Si vede inoltre che un tubo fatto passare nel dispositivo illustrato nella figura 10 pu? essere formato su un mandrino o bicchiere e non richiede di essere prodotto con il dispositivo' delle figure 6, 8 e 9. In questo modo,
il gruppo di avvolgimento del tubo della figura 10 (sia
?
da solo che con altri) pu? essere utilizzato per produrre
*
un tubo di qualsiasi sezione desiderata partendo dall'inizio
oppure per rinforzare e formare gli spessori di parete
di un tubo preformato. E' possibile impiegare tali sistemi
per rivestire un qualsiasi oggetto/ che possa essere fatto
passare attraverso le teste di bobina^ con una variet?
di materiali. Quando si producono tubi partendo da zero,
il sistema pu? essere reso mobile sul terreno o sul mare
per produrre e posare in situ una tubazione continua di
un qualsiasi diametro (entro le limitazioni delle dimensioni
del sistema). Una tubazione continua pu? essere prodotta
co?: questo sistema ad una velocit? di 4-5 piedi al minuto
(1,2 - 1,5 metri/minuto) oppure di un miglio al giorno
(1600 m). Possibili impieghi per la tubazione prodotta ?. in questo modo sono, per esempio, tubazioni per gas o
per petrolio, rivestimento continuo di spezzoni per comuni 5*
cazione sotterranea o sottomarina per telecomunicazione
o a fibre ottiche, tubi per fogne e tubi per irrigazione.
Per ogni applicazione che si intende utilizzare, viene
proposto di scegliere il particolare termoplastico ed
il materiale di rinforzo e/oppure i materiali conduttori
intercalati con questo, in modo da non influire dannosamen?
te sull'ambiente o sul prodotto che il tubo deve trasportare.
21.
*
L'integrit? del materiale formato con uno qualsiasi
dei dispositivi descritti sopra pu? essere controllata
?
immediatamente dopo che il tubo ? prodotto facendolo passare
attraverso un sistema di collaudo automatico, utilizzante
raggi X, raggi visibili o onde radio che permettono il
collaudo interno del materiale. Inoltre, si pu? disporre
una sonda entro un bicchiere o mandrino di formatura quando
si fabbrica il tubo partendo da zero. In questo modo,
? resa possibile la produzione di lunghezze continue di
materiale, di qualsiasi lunghezza desiderata, senza la
necessit? di saldare od altrimenti unire spezzoni diversi
di tubazione. Con le disposizioni che sono state descritte,
? possibile aumentare rapidamente la velocit? alla quale
tubazioni e/oppure ripetitori per comunicazioni telefoniche
vengono prodotti e messi in posizione.
La figura 11 illustra schematicamente una disposizioper
ne che si pu? prevedere di utilizzare una tubazione gj
in terreno. ?|
Una macchina scavatrice 200 scava un fosso 201
in cui deve essere depositato un tubo. La macchina scavatri?
ce 200 pu? anche essere impiegata per disporre guide su
entrambi i lati del fosso 201, guide che sono in spezzoni
202. Dopo la macchina scavatrice 200, sulle guide 200,
vi ? un veicolo modificato 203 per articoli pesanti che
porta varie sezioni. La prima sezione 204 ? un magazzino
di materiale che alimenta direttamente una seconda sezione
*
205 in cui fibre di rinforzo vengono impregnate con una
soluzione di un materiale termoplastico (quale descritto
con riferimento alla figura 2). La sezione di impregnazione
205 ? isolata dal magazzino di materiale 204 e dal resto
del veicolo per eliminare pericoli di incendio. E' in
alternativa possibile prevedere che i materiali vengano
impregnati con una soluzione di un materiale termopla?
stico prima di essere caricati sul veicolo, sebbene tale
soluzione riduca l'efficacia della proposta.
Dopo impregnazione ed essiccazione (per quale
il calore viene provvisto parzialmente dal calore di scarico
dal motore del veicolo e principalmente da una sorgente
di aria calda che brucia olio diesel 'j la fibra impregnata s viene fatta passare ad una sezione di formazione del mate?
riale piano e del tubo 206 che pu? essere secondo il dispo?
sitivo della figura 1 modificato in accordo con i dispositi?
vi delle figure 6, 8, 9 o 10. All'uscita dal retro della
sezione 206 di formazione del materiale piano e del tubo,
il tubo completato illustrato in 210 viene posato nel
fosso scavato per esso. Le sezioni della guida su cui
corre il veicolo possono essere sollevate dal retro del
veicolo e poste davanti a questo.
In ognuna delle disposizioni descritte precedentemen
te, il riscaldamento viene provvisto mediante riscalda?
tori infrarossi ad onde corte che sono controllati da
tiristor! in modo da funzionare alla temperatura ottima,
cio? per il PES^ alla temperatura di circa 340?C. Questa
temperatura pu? variare se si impiegano altri materiali
\
termoplastici .
E' previsto che un laminato formato secondo l'inven?
zione venga prelevato dai rulli (o dalla successiva sezione
di riscaldamento) mediante un gruppo trasportatore di
traino, i cui requisiti di energia permettono il movimento
delle fibre di rinforzo attraverso il bagno di solvente/ma?
teriale termoplastico, e dei rinforzi di fibre e fogli
termoplastici attraverso i riscaldatori ed i rulli.
Si deve notare che^ per aumentare la resistenza
di un laminato, si prevede che si possa impiegare una
pluralit? di strati di rinforzo di fibre, la direzione
di estensione delle fibre dei vari strati essendo diversa.
a<CASE &JiA >fiHS<Tlt>-Se le fibre che rinforzano un materiale laminato si estendo?
no tutte in una direzione, il laminato ha una elevata
resistenza a trazione in tale direzione, ma una bassa
resistenza a trazione, ad esempio, in una direzione che
si estende trasversalmente a quella. Provvedendo fibre
nei diversi strati di rinforzo che si estendono in direzioni
differenti l'una rispetto all'altra (per esempio ortogonal?
mente), la resistenza del laminato viene aumentata. Il
modo in cui si provvede ci?, elimina pure un problema
dei tessuti di rinforzo lavorati, cio? che le fibre singole
sono piegate quando si incrociano con altre fibre, ad
esempio fibre di ordito curvate quando incrociano ogni
fibra di trama in un materiale tessuto, provvedendo cos?
sacche singole nel laminato con resistenza a trazione
inferiore al valore normale in cui la matrice del materia?
le termoplastico che circonda le fibre pu? essere meno
spessa che altrove e in cui le fibre possono tendere a
ad
raddrizzarsi ^e perci?! allungarsi) se il materiale viene
sottoposto ad una forza di trazione secondo la lunghezza
delle fibre singole.
La presente invenzione permette pure la formazione
in modo continuo di vari articoli, quali piani a
profilo aerodinamico, tubi, cavi coassiali e simili.
Le forme desiderate possono essere, come indicato
sopra, di sezioni complesse, anche sezioni a U o V,oppure : !
1 tubi chiusi di sezione diversa. <??&HL.>
ti Con tutte le disposizioni descritte precedentemente,
si provvede preferibilmente che il rapporto tra NMP e
idrocarburo aromatico non sia inferiore a 2:1 e che la
concentrazione di PES in soluzione sia preferibilmente
tra 15 e 30% in peso.
Con il solvente od il sistema solvente desiderato,
le fibre di rinforzo passano attraverso il solvente fino
a che si ottiene il contenuto di resina richiesto. Per valori
elevati <? >di contenuto di resina, ad esempio superiori
al 50% in volume, ? desiderabile far passare le fibre
di rinforzo attraverso la soluzione parecchie volte ed
essiccare parzialmente le fibre di rinforzo dopo ogni
passaggio. Questa operazione di essiccazione viene desidera?
bilmente effettuata ad una temperatura leggermente al
disotto del punto di ebollizione del solvente primario
(per esempio con NMP si preferisce una temperatura tra
70 e 180?C), in modo che una piccola quantit? di solvente
residuo .venga lasciata nella resina PES impregnata sulla
fibra. Dopo che si ? ottenuto il rapporto richiesto resi?
na/fibra, il materiale viene nuovamente parzialmente essic?
cato (a temperature analoghe) in modo che una certa quantit?
{aL? del solvente venga lasciata nella resina. Il solvente
residuo lasciato nella resina serve come plastificante si per la resina permettendo agli strati di fibre di rinforzo
impregnate di fondersi insieme in laminati od articoli
della forma richiesta a temperature inferiori alla tempera?
tura di transizione vetrosa normale o al punto di rammolli?
mento del PES.
Nello stampare le fibre si deve provvedere una
adeguata ventilazione per assicurare che i vapori di solven?
te emessi vengano eliminati.
L'operazione di rullatura o formatura ?, come
indicato sopra, proseguita fino a che si sia ottenuta
la forma desiderata e tutto il solvente residuo sia stato
*
eliminato dal polietere-solfone . Per ottenere la completa
eliminazione del solvente residuo, ? desiderabile che
il materiale venga riscaldato ad una temperatura appena
al disopra della sua temperatura di transizione vetrosa
normale della resina (con PES leggermente al disopra di
220?C). Dopo il riscaldamento addizionale, pu? essere
richiesto un passaggio finale attraverso una luce tra
rulli ad una temperatura di? 220<D>C per assicurare che la
sezione laminata abbia la forma desiderata. A questo punto,
se ? desiderabile, possono essere unite alla superficie
del laminato resine termoplastiche a temperatura superiore,
quali polietere- etere- chetorte (P.E.E.K.), polietere-
chetone (P.E.K.), copolimeri di P.E.S. ed altri materiali EL? cA compatibili .
Suci Sebbene si sia descritto sopra l'impiego di N-metil-
2-pirrolidone e xilene o toluene, si deve notare che possono i essere impiegati altri solventi ed altri idrocarburi aroma?
tici .
Si deve notare che possono essere apportate numerose
modifiche alle disposizioni descritte precedentemente
senza scostarsi dall'ambito della presente invenzione.
Per esempio, quando si forma un tubo da utilizzare per
trasportare fluidi viscosi (ad esempio acque di scolo),

Claims (14)

RIVENDICAZIONI
1. Procedimento per la produzione di materiale continuo di laminato termoplastico rinforzato con fibre, che consiste nell'impregnare il rinforzo di fibre con un matei i .
riale termoplastico in soluzione, nell'essiccare le fibre
impregnate in modo da disperdere almeno in parte il solventi
te, nel riscaldare e quindi nel comprimere il materiale
termoplastico ed il rinforzo di fibre.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui
strati di rinforzo di fibre vengono intercalati con altro
materiale termoplastico in forma di fogli, pellicole o
strati prima del riscaldamento.
3. Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1 o
2, in cui le fibre di rinforzo sono impregnate con detto
materiale termoplastico facendole passare attraverso un
bagno contenente una soluzione di detto materiale termopla?
stico, e vengono quindi essiccate.
4. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendica?
zioni 1-3, in cui il materiale termoplastico ? polieteresol-
fone ed il solvente ? N-metil-2-pirrolidone oppure una
miscela di N-metil-2-pirrolidone con un idrocarburo aroma?
tico . <??' ?>??<I>r<*>c<c >-g
5. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendica?
zioni 1-4, in cui il riscaldamento del materiale termopla?
stico e del rinforzo di fibre viene effettuato con gruppi
?i
di, riscaldamento infrarossi ad onde corte ed in cui il
riscaldamento avviene ad una temperatura alla quale il
materiale termoplastico raggiungi la sua temperatura di
transizione vetrosa.
<1 >i <? >I r ? I
I ' '
6. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicaz-
zioni precedenti , in cui una pluralit? di rinforzi di
fibre viene portata incontatto reciproco con uno singolo
t
di una pluralit? di pellicole, fogli o strati di materiale
termoplastico, le coppie di rinforzi di fibra e di materia?
le termoplastico vengono quindi singolarmente riscaldate
e quindi riunite e fatte passare in una coppia di rulli
mediante cui esse vengono compresse per formare un laminato
continuo .
7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, in cui
le fibre di rinforzo di differenti rinforzi di fibre si
estendono in direzioni differenti.
8. Procedimento per la produzione continua di un arti?
colo rinforzato <? >con fibre che consiste nel formare un
laminato<" >termoplastico rinforzato con fibre secondo una
qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, e.nel riscalda t c c re quindi e stampare il laminato per formare l'articolo. c* j
9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, in cui -i il riscaldamento del laminato viene effettuato mediante
gruppi di riscaldamento a infrarosso, ad onde corte.
10. Procedimento secondo la rivendicazione 8 o 9, in
cui altri strati comprendenti un foglio metallico e/oppu?
re fili metallici vengono interposti tra strati di rinforzo
di fibre oppure sono provvisti all'esterno di questi.
11. ?'. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendica-;
tzio' I
ni<1>
<1 >8, 9, 10,<? >in cui il laminato viene riscaldato e
curvato intorno ad un mandrino per formare una lunghezza
f
continua di tubo in modo da ottenere un tubo od una guaina
<
per un cavo che passa attraverso il mandrino.
12. Tubo o guaina formato secondo il procedimento della
rivendicazione 11, in cui detti strati addizionali sono
formati avvolgendo foglio o fili metallici sulla superficie
di detto tubo e avvolgendo quindi su questi altri strati
di rinforzo di fibre impregnati con materiale termoplastico
in soluzione.
13. Articolo a sezione chiusa formato secondo una qual-
siasi delle rivendicazioni 8-12, in cui, prima di chiusura, ? t la sezione viene riempita con un materiale termoplastico
espanso.'? *
14. Articolo formato secondo il procedimento di una \
d qualsiasi delle rivendicazioni 1-13.
PER INCARICO
IT68461/82A 1981-12-11 1982-12-13 Procedimento per la produzione di materiali termoplastici rinforzati con fibre e strutture ottenute mediante tale procedimento IT1191241B (it)

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