ITBS20130157A1 - Filato per tessuti di protezione, e procedimento di fabbricazione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un filato per tessuti o indumenti di protezione, un procedimento per fabbricare un tessuto o un indumento di protezione, ed un tessuto o indumento almeno parzialmente realizzato con il filato suddetto.

Al fine di migliorare le caratteristiche di resistenza al taglio ed alla abrasione di filati per indumenti protettivi, è noto accoppiare un filamento a bava continua oppure discontinua con un filamento continuo ad elevata resistenza, ad esempio un filamento in acciaio oppure in vetro. A puro titolo esemplificativo, la domanda di brevetto in Italia n. BS2012A000098 della medesima richiedente mostra una soluzione per realizzare un’unione di questo tipo.

Tradizionalmente, il filamento continuo ad elevata resistenza corre il rischio di collocarsi esternamente alla struttura del filo, sicché nell’indumento tale filamento non assicura una copertura sufficiente per ottenere soddisfacenti caratteristiche di tenacia o resistenza al taglio nel tessuto prodotto con il suddetto filo.

Inoltre, siccome i filamenti continui suddetti sono prodotti con diametri fissi e predefiniti dai produttori, ciò costituisce un limite oggettivo alla libertà di miscelazione dei produttori di filo, e quindi alla varietà dei titoli finali di questi ultimi. La presente invenzione si inserisce nel precedente contesto, proponendosi di fornire un filato privo di un’anima continua ad elevata resistenza, e dove le caratteristiche meccaniche sono comunque assicurate tramite fibre discontinue di diversa tipologia intimamente miscelate tra di loro.

Tale scopo è raggiunto tramite un filato oppure tramite un procedimento secondo la rivendicazione 1, e secondo un tessuto o indumento secondo la rivendicazione 15. Le rivendicazioni da queste dipendenti mostrano forme di realizzazione preferite.

L’oggetto della presente invenzione verrà ora descritto nel dettaglio, con l’ausilio dell’unica figura 1, fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, che mostra una schematizzazione del procedimento oggetto della presente invenzione secondo una possibile implementazione.

Il suddetto obiettivo è raggiunto tramite un filato 1 per tessuti di protezione ottenuto tramite le fasi illustrate a seguire, oppure tramite un procedimento per ottenere il filato 1 per tessuti di protezione comprendente le seguenti fasi.

In altre parole, siccome il filato oggetto della presente invenzione è caratterizzato dalle fasi di procedimento per la relativa fabbricazione, per economia di esposizione la descrizione che segue si rivolgerà di preferenza alle diverse fasi della fabbricazione del filato.

Preferibilmente, il presente filato 1 presenta proprietà di resistenza all’abrasione e di resistenza al taglio tale da renderlo particolarmente adatto alla fabbricazione di indumenti protettivi o di tessuti protettivi per la fabbricazione di tali indumenti.

Ancora più preferibilmente, il suddetto filato è stato specificatamente progettato per la produzione di guanti protettivi.

Secondo una variante, il titolo di tale filato 1 è compreso nell’intervallo 50-100.000 dtex, preferibilmente 100-50.000 dtex, vantaggiosamente 100-25.000 dtex.

Il filato/procedimento si caratterizza per una fase di fornire filamenti polimerici 2 a bava continua lungo una direzione di alimentazione A, e di alimentare almeno un filamento di rinforzo 4 a bava continua affiancato ai suddetti filamenti polimerici 2.

Secondo diverse forme di realizzazione del trovato, il filamento di rinforzo 4 è miscelato a, oppure è collocato tra, la pluralità di filamenti polimerici 2 a bava continua. Secondo una forma di realizzazione preferita, il filato/procedimento impiega un unico filamento di rinforzo.

Secondo una forma di realizzazione di particolare vantaggio, i filamenti polimerici 2 a bava continua sono alimentati da prime bobine di alimentazione 32, e l’almeno un filamento di rinforzo è alimentato da almeno una seconda bobina di alimentazione 34.

Secondo tale variante, il rapporto numerico tra le prime 32 e le seconde 34 bobine determina di preferenza il titolo finale del filato 1. Ma non solo.

Infatti, tramite la mera regolazione del suddetto rapporto numerico è possibile ottenere anche altre caratteristiche desiderate, ad esempio una certa tenacità, una determinata resistenza secondo la normativa UNI EN388:2004, una maggiore o minore resistenza alla fiamma, oppure uno specifico comportamento dielettrico e/o anti-corrosivo.

Inoltre, la presenza del filamento di rinforzo 4 nel filato 1 finale potrà essere diluita oppure concentrata a piacimento, indipendentemente dalla densità lineare di partenza decisa dal produttore di tale filamento. Precisamente, le summenzionate caratteristiche del filato 1 potranno essere progettate con elevata precisione sulla base delle densità lineari dei filamenti di partenza.

In accordo a diverse forme di realizzazione, le fibre discontinue polimeriche possono essere selezionate dal gruppo consistente in polietilene, poliammide, poliestere, (para-)aramide, polietilene ad altissimo peso molecolare, poliacrilonitrile, poliacrilonitrile (pre-)ossidato e loro miscele. Ad esempio, tali fibre 2 potrebbero essere almeno parzialmente costituite da uno qualsiasi dei materiali noti con i nomi commerciali Dyneema®, Kevlar®, Technora® oppure Panox®.

Secondo una forma di realizzazione ulteriore, come fibre discontinue polimeriche potrebbero essere utilizzate fibre di una sola tipologia tra quelle menzionate, oppure una pluralità – quindi una miscela -di distinte fibre. A tal proposito si faccia ad esempio riferimento agli esempi che seguiranno.

Secondo una forma di realizzazione preferita, il filamento di rinforzo 4 a bava continua, o la pluralità di essi, presenta una densità lineare compresa nell’intervallo 2-25 dtex oppure 5-25 dtex.

Secondo una forma di realizzazione ulteriore, il filamento di rinforzo 4 a bava continua, o la pluralità di essi, presenta un diametro medio compreso nell’intervallo 5-50 µm, vantaggiosamente 5-30 µm, opzionalmente 5-20 µm, ad esempio 5-15 µm.

Preferibilmente, il filamento di rinforzo 4 a bava continua, oppure la pluralità di essi sono indipendentemente filati di vetro, di acciaio, di fibra di carbonio oppure loro miscele.

La variante con filamento in vetro è particolarmente preferita. In merito alla variante con acciaio, potrebbe ad esempio essere impiegato il filamento noto con il nome commerciale Bekinox®, prodotto dall’azienda belga NV Bekaert SA.

In una forma di realizzazione vantaggiosa, il filamento di rinforzo 4 a bava continua, o la pluralità di essi, è un filamento di acciaio, e/o un filato di vetro selezionato dal gruppo consistente in vetro di tipo “E”, di tipo “C”, di tipo “D”, di tipo “R” e loro miscele.

Le varianti con i vetri di tipo “E” e/o di tipo “D” sono preferibili nel caso in cui siano desiderate, oltre a proprietà di resistenza al taglio e/o all’abrasione, anche caratteristiche dielettriche oppure di isolamento elettrico.

La variante con il vetro di tipo “C” è particolarmente idonea per l’impiego in ambienti in cui sono presenti sostanze corrosive, proprio in virtù della ridotta aggressione subita da tale tipologia di materiale.

La forma di realizzazione con il vetro di tipo “R” offre un rendimento meccanico di altissimo profilo, ad esempio in termini di resistenza alla fatica, alle variazioni termiche, alle sollecitazioni meccaniche, alle forze di taglio e/oppure all’umidità.

Il filato/procedimento comprende inoltre una fase di staccare da almeno una parte dei filamenti polimerici 2, ed almeno parzialmente contestualmente dal filamento di rinforzo 4, una pluralità di fibre discontinue polimeriche e di fibre discontinue di rinforzo per ottenere un nastro composito 16.

In altre parole ancora, il nastro composito 16 differisce dal precursore di nastro 6 – che si sviluppa maggiormente a monte, rispetto alla direzione di alimentazione A - per il fatto che il filamento di rinforzo 4 ed i filamenti polimerici 2 a bava continua sono stati frammentati o divisi in fibre di lunghezza inferiore, sicché tali filamenti non si estendono più con continuità nel nastro composito 16.

Vantaggiosamente, la fase di staccare i suddetti filamenti 2, 4 a bava continua viene condotta almeno in parte nello stesso momento, in modo da creare un nastro composito 16 nel quale sono presenti solamente fibre discontinue di diversa tipologia tra loro miscelate, di preferenza in maniera intima.

Ad esempio, il rapporto in peso delle fibre discontinue polimeriche rispetto alle fibre discontinue di rinforzo è compreso tra 1-99%.

Secondo una forma di realizzazione preferita, la fase di staccare si verifica in un’operazione di strappo 10 delle fibre discontinue polimeriche per regolarizzarne la lunghezza media.

Pertanto, la fase di strappo provoca una frammentazione in fibre discontinue prevalentemente oppure esclusivamente della medesima lunghezza media, ed una contestuale normalizzazione della distribuzione delle lunghezze delle fibre discontinue.

In accordo ad un effetto vantaggioso ulteriore, dopo l’operazione di strappo 10, la lunghezza massima delle fibre discontinue polimeriche 2 corrisponde sostanzialmente alla lunghezza media delle fibre discontinue di rinforzo.

Ad esempio, la lunghezza media secondo le precedenti varianti è di circa 60-200 millimetri oppure di circa 80-160 millimetri.

Ne consegue una maggiore uniformità dimensionale delle fibre discontinue (siano esse polimeriche oppure di rinforzo), ed una spiccata tendenza di tali fibre ad amalgamarsi e ad omogeneizzarsi tra loro nelle successive fasi di fabbricazione del filato.

In accordo alla forma di realizzazione schematizzata, la fase di staccare è preceduta da una o più pre-fasi di stiro 12, 14 dei filamenti 2, 4, in cui questi ultimi vengono allungati almeno al loro punto di snervamento.

Ne consegue che, in accordo a questa forma di realizzazione, la separazione dei filamenti a bava continua in fibre discontinue è un’operazione graduale, e non istantanea, in quanto i filamenti vengono pretrattati in maniera da spezzarsi in un preciso momento del procedimento.

Preferibilmente, almeno una pre-fase di stiro 12, 14 avviene in presenza di un innalzamento della temperatura rispetto alla temperatura media o alle temperature medie a monte di tale fase, ad esempio rispetto alla temperatura di alimentazione dei filamenti.

Secondo una variante vantaggiosa, l’allungamento percentuale dei filamenti 2, 4 durante la pre-fase di stiro 12, 14 è inferiore al 20%, preferibilmente inferiore al 10%, opzionalmente inferiore al 5%, vantaggiosamente superiore all’1%, ad esempio circa del 2-5% oppure 3-4%.

Più nello specifico, successivamente alle fasi di fornire e di alimentare, una variante preferita del procedimento prevede una prima 12’ ed una seconda 12” pre-fase di stiro, opzionalmente seguite da almeno una fase di stiro 14.

Ne consegue che, durante queste fasi, viene sia affinato il titolo del precursore di nastro 6 e ne vengono ridotte le irregolarità. In concomitanza si verifica anche una miscelazione dei filamenti, ed il discusso snervamento di questi ultimi.

Ad esempio, tale una o più pre-fase di stiro potrebbe essere condotta tramite una pluralità di cilindri di pre-stiro 18 e di stiro 20, che agiscono sul precursore di nastro 6 con l’ausilio di corrispondenti cilindri di contropressione 22.

Ad esempio, i cilindri di pre-stiro 18 e di stiro 20 potrebbero essere riscaldati. In tal modo, quando i filamenti transitano sulla superficie esterna 36, 38 di questi, ne ricevono un apporto termico per favorire l’operazione di stiro. Ad esempio in modo da evitare che i filamenti possano lacerarsi precocemente.

La forma di realizzazione di figura 1 mostra almeno una rastrelliera di supporto 24 (preferibilmente una coppia di tali rastrelliere 24, 24’ distanziate lungo la direzione di alimentazione A), alle cui estremità sono disposte calandre di strappo 26. Pertanto, ciascuna rastrelliera 24 delimita un campo di strappo. In ciascuno di tali campi, in virtù della maggiore velocità angolare della calandra di strappo maggiormente a valle rispetto alla velocità angolare della calandra di strappo che precede, si verificano gli effetti discussi in precedenza.

A tal proposito, al fine di definire i punti di pinzatura del campo di strappo, sono presenti calandre di contropressione 28 che agiscono (pneumaticamente o meccanicamente) sulle calandre di strappo 26.

Il filato/procedimento comprende poi una fase di torcere il nastro composito 16 per ottenere uno stoppino 8 e, da quest’ultimo, il suddetto filato 1. Vantaggiosamente, tale torsione viene effettuata attorno ad un asse di torsione R che si estende lungo o parallelamente alla direzione di sviluppo del nastro composito 16.

Ne consegue che, dopo che il nastro composito 16 è stato trasformato in stoppino 8 tramite la suddetta torsione (che in questa fase è di preferenza una torsione solo moderata), lo stoppino viene poi lavorato in un filatoio 30 – non illustrato ma schematizzato tramite la linea tratteggiata della figura - per ottenere il filato 1 vero e proprio. Preferibilmente, lo stoppino 8 viene trasformato in filato 1 tramite un filatoio ad anelli 30 e, di preferenza, in assenza di lavorazioni intermedie tra l’uscita dall’operazione di strappo 10 e l’ingresso in tale filatoio.

Infatti, tale tipologia di filatoio presenta il vantaggio di impedire l’ulteriore frammentazione delle fibre discontinue di rinforzo, che possiedono di norma una flessibilità più limitata delle corrispondenti fibre polimeriche.

Inoltre, l’assenza di lavorazioni intermedie (quindi la lavorazione diretta dello stoppino) permette di evitare l’ulteriore frammentazione delle fibre più fragili, che influenzerebbe negativamente le caratteristiche meccaniche del filato.

All’interno della presente invenzione, con il termine “lavorazioni intermedie” si intendono operazioni, ad esempio meccaniche, che sono effettuate per modificare le caratteristiche dello stoppino, ad esempio il relativo numero metrico. Con tale termine non si intende l’eventuale raccolta dello stoppino in un contenitore di accumulo 40, ad esempio per effettuarne un trasporto.

La presente invenzione ha inoltre per oggetto un tessuto o indumento realizzato almeno parzialmente con il filato 1 in accordo ad una qualsiasi delle precedenti forme realizzative.

A puro titolo esemplificativo e non limitativo, qui di seguito si riportano alcuni esempi di formulazione del presente filato.

Esempio 1.

Sono stati preparati dei filati secondo la seguente tabella, dove le abbreviazioni corrispondono a UHMWPE = polietilene ad altissimo peso molecolare, AR = paraaramide, PA = poli-ammide, PO = poliacrilonitrile ossidato.

In accordo a prove di tenacità condotte sui filati in tabella, è stato possibile riscontrare un aumento di tenacità di circa il 15-20% rispetto ad un corrispondente filato privo di vetro.

Ciò lascia presagire concretamente che il filato oggetto della presente invenzione presenti caratteristiche migliorative rispetto alla tecnica anteriore.

Innovativamente, il filato oppure il procedimento oggetto della presente invenzione permettono di svincolarsi dalle danarature standard dei filamenti di rinforzo, e quindi di ottenere una varietà di filati di diverse caratteristiche impensabili nella tecnica anteriore.

Infatti, secondo un aspetto vantaggioso, il suddetto filato o procedimento permette di alimentare qualsiasi grammatura di filamento a bava continua ed, in accordo ad un aspetto ulteriore, di variare le caratteristiche del filato in base ad un rapporto tra il numero di bobine di alimentazione impiegate.

Vantaggiosamente, il procedimento oggetto della presente invenzione permette di ottenere un filato ad elevate prestazioni, soprattutto in termini di tenacità, resistenza all’abrasione ed al taglio. In particolare, tale protezione è almeno paragonabile ai filati con filamenti a bava continua, che però soffrono degli inconvenienti lamentati in apertura.

Vantaggiosamente, il procedimento ed il filato oggetto della presente invenzione possono essere implementati con grande semplicità in qualsiasi linea produttiva esistente, soprattutto in virtù delle relative semplicità costruttive.

Infatti, l’inserimento di un filamento di rinforzo durante la fase di staccare le fibre discontinue polimeriche, operazione che deve essere necessariamente condotta su queste ultime, permette di ottenere un’importante economia produttiva.

Vantaggiosamente, il procedimento ed il filato oggetto della presente invenzione permettono di conseguire notevoli economie di fabbricazione, in virtù del fatto che specifiche lavorazioni non necessitano di macchinari supplementari o aggiuntivi rispetto a quelli normalmente previsti.

Vantaggiosamente, il procedimento ed il filato oggetto della presente invenzione consentono di ottenere un prodotto di elevatissima omogeneizzazione delle fibre. Vantaggiosamente, il procedimento ed il filato oggetto della presente invenzione vengono eseguiti con virtualmente nessuno spreco delle materie prime.

Un ulteriore aspetto estremamente importante della presente invenzione riguarda l’effetto che le fibre di rinforzo provocano all’interno del filato. Si tratta in particolare della capacità di tali fibre di migliorare le prestazioni delle fibre polimeriche discontinue con cui le fibre di rinforzo sono miscelate, ad esempio in maniera intima.

Infatti, anche laddove la natura dei filamenti polimerici selezionati non è idonea a garantire al filato una determinata caratteristica fisica, ad esempio un elevato valore di tenacità, in presenza di fibre discontinue di rinforzo è possibile incrementare tale proprietà di un certo valore.

A puro titolo esemplificativo, si stima che tramite una miscelazione di fibre di rinforzo in vetro a fibre discontinue di poliestere, queste ultime caratterizzate da un basso valore di tenacità, sia possibile ottenere un incremento della tenacità del filato che si aggira attorno alle decine di punti percentuali.

Senza voler fornire alcuna spiegazione scientifica del fenomeno, è possibile che tale miglioramento sia dovuto da un lato alle lunghezze omogenee delle fibre, e dall’altro ad una lunghezza delle fibre discontinue (siano esse polimeriche oppure di rinforzo) non inferiore ai 60 oppure agli 80 millimetri secondo talune forme realizzative.

Alle forme di realizzazione del filato, del tessuto/indumento e del metodo suddetti, un tecnico del ramo, al fine di soddisfare esigenze specifiche, potrebbe apportare varianti o sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti.

Anche tali varianti sono contenute nell’ambito di tutela come definito dalle seguenti rivendicazioni.

Inoltre, ciascuna variante descritta come appartenente ad una possibile forma di realizzazione è realizzabile indipendentemente dalle altre varianti descritte.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Filato (1) per tessuti di protezione ottenuto tramite le seguenti fasi, oppure procedimento per ottenere un filato (1) per tessuti di protezione comprendente le fasi di: - fornire filamenti polimerici (2) a bava continua lungo una direzione di alimentazione (A); - alimentare almeno un filamento di rinforzo (4) a bava continua, affiancato a detti filamenti polimerici (2); - staccare da almeno una parte dei filamenti polimerici (2), ed almeno parzialmente contestualmente dal filamento di rinforzo (4), una pluralità di fibre discontinue polimeriche e di fibre discontinue di rinforzo per ottenere un nastro composito (16); e - torcere il nastro composito (16) per ottenere uno stoppino (8) e, da quest’ultimo, detto filato (1).
2. 2. Filato o procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di staccare si verifica in un’operazione di strappo (10) delle fibre discontinue polimeriche per regolarizzarne la lunghezza media.
3. 3. Filato o procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui, dopo l’operazione di strappo (10), la lunghezza massima delle fibre discontinue polimeriche (2) corrisponde sostanzialmente alla lunghezza media delle fibre discontinue di rinforzo.
4. 4. Filato o procedimento secondo le rivendicazioni 3 o 4, in cui detta lunghezza media è di circa 60-200 millimetri oppure di circa 80-160 millimetri.
5. 5. Filato o procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti filamenti polimerici (2) a bava continua sono alimentati da prime bobine di alimentazione (32), detto almeno un filamento di rinforzo è alimentato da almeno una seconda bobina di alimentazione (34), laddove il rapporto numerico tra dette prime (32) e seconde (34) bobine determina il titolo finale di detto filato (1).
6. 6. Filato o procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di staccare è preceduta da una o più pre-fasi di stiro (12, 14) dei filamenti (2, 4), in cui questi ultimi vengono allungati almeno al loro punto di snervamento.
7. 7. Filato o procedimento secondo la rivendicazione precedente, in cui l’allungamento percentuale dei filamenti (2, 4) è inferiore al 20%, preferibilmente inferiore al 10%, opzionalmente inferiore al 5%, vantaggiosamente superiore all’1%, ad esempio circa del 2-5% oppure 3-4%.
8. 8. Filato o procedimento secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui almeno una pre-fase di stiro (12, 14) avviene in presenza di un innalzamento della temperatura rispetto alla temperatura media o alle temperature medie a monte di detta fase.
9. 9. Filato o procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le fibre discontinue polimeriche (2) sono selezionate dal gruppo consistente in polietilene, poliammide, poliestere, (para-)aramide, polietilene ad altissimo peso molecolare, poliacrilonitrile, poliacrilonitrile (pre-)ossidato e loro miscele.
10. 10. Filato o procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il filamento di rinforzo (4) a bava continua, o la pluralità di essi, presenta una densità lineare compresa nell’intervallo 2-25 dtex oppure 5-25 dtex.
11. 11. Filato o procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il filamento di rinforzo (4) a bava continua, o la pluralità di essi, è un filamento di acciaio, e/o un filato di vetro selezionato dal gruppo consistente in vetro di tipo “E”, di tipo “C”, di tipo “D”, di tipo “R” e loro miscele.
12. 12. Filato o procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il rapporto in peso delle fibre discontinue polimeriche rispetto alle fibre discontinue di rinforzo è compreso nell’intervallo 1-99%, e/oppure in cui il titolo di detto filato (1) è compreso nell’intervallo 50-100.000 dtex, preferibilmente 100-50.000 dtex, vantaggiosamente 100-25.000 dtex.
13. 13. Filato o procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui lo stoppino (8) viene trasformato in filato (1) tramite filatoio ad anelli (30), ed in assenza di lavorazioni intermedie.
14. 14. Filato o procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di impiegare un unico filamento di rinforzo (4) a bava continua.
15. 15. Tessuto o indumento almeno parzialmente realizzato tramite il filato (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.