ITTO20080520A1 - COMPOSITE MATERIAL - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: of the patent for Industrial Invention entitled:
“MATERIALE COMPOSITO” "COMPOSITE MATERIAL"
La presente invenzione è relativa ad un materiale composito. The present invention relates to a composite material.
Qui e nel seguito con la dicitura “fibre tecniche” si intende quelle fibre che sono progettate e realizzate per fornire prestazioni che le fibre tessili tradizionali non sono in grado di dare. Si caratterizzano principalmente per i loro elevati livelli di resistenza alle sollecitazioni meccaniche, alla fiamma e agli agenti chimici. In particolare, le fibre tecniche sono impiegate nella produzione di articoli per usi industriali o per usi tessili (abbigliamento e arredamento) quando si richiedano prestazioni di livello o qualità tali che le fibre tradizionali non possono fornire. Here and in the following the term "technical fibers" means those fibers that are designed and manufactured to provide performance that traditional textile fibers are not able to give. They are mainly characterized by their high levels of resistance to mechanical stress, flame and chemical agents. In particular, technical fibers are used in the production of articles for industrial uses or for textile uses (clothing and furnishings) when a level or quality performance is required that traditional fibers cannot provide.
In molti campi della tecnica, da quello sportivo a quello dei trasporti o delle costruzioni, è da tempo sentita l’esigenza di disporre di nuovi materiali migliorativi delle caratteristiche del prodotto finito. Le caratteristiche che si cerca di ottenere dai nuovi materiali sono ad esempio la leggerezza, la resistenza meccanica, la resistenza termica, la lavorabilità e, non ultimo, l’economicità. In many technical fields, from sports to transport or construction, the need for new materials to improve the characteristics of the finished product has long been felt. The characteristics that are sought to be obtained from the new materials are, for example, lightness, mechanical strength, thermal resistance, workability and, last but not least, economy.
I materiali compositi, potendo combinare opportunamente assieme le caratteristiche di diversi materiali, stanno rappresentando negli ultimi anni un filone di ricerca particolarmente interessante. Composite materials, being able to suitably combine the characteristics of different materials together, have been representing a particularly interesting line of research in recent years.
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un materiale composito le cui caratteristiche tecniche siano tali da soddisfare i requisiti richiesti nei differenti settori di applicazione. The object of the present invention is that of realizing a composite material whose technical characteristics are such as to satisfy the requisites required in the different sectors of application.
Oggetto della presente invenzione è un materiale composito comprendente una porzione interna realizzata in sughero e una porzione esterna applicata sulla detta porzione interna mediante incollaggio e/o cucitura e realizzata in fibre tecniche. The object of the present invention is a composite material comprising an internal portion made of cork and an external portion applied to said internal portion by gluing and / or sewing and made of technical fibers.
Secondo una forma preferita di realizzazione, le dette fibre tecniche sono avvolte in tensione attorno alla detta porzione interna. According to a preferred embodiment, the said technical fibers are wound in tension around the said internal portion.
Secondo una ulteriore preferita forma di realizzazione le dette fibre tecniche sono a filamento continuo. According to a further preferred embodiment, said technical fibers are continuous filament.
Secondo una ulteriore preferita forma di realizzazione, la detta porzione interna comprende una resina espandente atta a portare le fibre tecniche della detta porzione esterna in tensione. According to a further preferred embodiment, the said internal portion comprises an expanding resin able to bring the technical fibers of the said external portion under tension.
Secondo una ulteriore preferita forma di realizzazione, la detta porzione interna è realizzata da diversi elementi di sughero cuciti tra loro. According to a further preferred embodiment, the said internal portion is made up of different cork elements sewn together.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione è un metodo per realizzare il materiale composito oggetto della presente invenzione e comprendente le fasi di A further object of the present invention is a method for making the composite material object of the present invention and comprising the steps of
- comprimere il sughero costituente la detta porzione interna; - compressing the cork constituting the said internal portion;
- avvolgere sul sughero compresso le fibre tecniche costituenti la detta porzione esterna; e - wrapping the technical fibers constituting the said external portion on the compressed cork; And
- rilasciare la compressione del sughero in maniera tale da tendere le fibre tecniche avvolte. - release the compression of the cork in such a way as to stretch the wrapped technical fibers.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione è un metodo per la realizzazione di prodotti ottenuti dal materiale composito oggetto della presente invenzione; il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di finitura in cui in cui le fibre tecniche costituenti la porzione esterna vengono sottoposte all’azione di una apposita resina. A further object of the present invention is a method for manufacturing products obtained from the composite material object of the present invention; the method being characterized by the fact of including a finishing phase in which the technical fibers constituting the external portion are subjected to the action of a special resin.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione è un metodo per la realizzazione di prodotti ottenuti dal materiale composito oggetto della presente invenzione; il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere A further object of the present invention is a method for manufacturing products obtained from the composite material object of the present invention; the method being characterized by the fact of understanding
- una fase di assemblaggio, in cui una pluralità di porzioni e/o di elementi del materiale composito vengono assemblate tra loro a costituire un assemblato; - an assembly step, in which a plurality of portions and / or elements of the composite material are assembled together to form an assembly;
- una fase di copertura in cui delle fibre tecniche sono avvolte in tensione attorno all’assemblato a costituire una copertura per realizzare un semilavorato; e - a covering phase in which technical fibers are wrapped in tension around the assembly to form a cover to create a semi-finished product; And
- una fase di finitura in cui in cui le fibre tecniche costituenti la copertura vengono sottoposte all’azione di una apposita resina. - a finishing phase in which the technical fibers making up the covering are subjected to the action of a special resin.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione è un metodo per la realizzazione di prodotti ottenuti dal materiale composito oggetto della presente invenzione; il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere A further object of the present invention is a method for manufacturing products obtained from the composite material object of the present invention; the method being characterized by the fact of understanding
- una fase di formatura, in cui al materiale composito viene impartita una forma desiderata; e - a forming step, in which a desired shape is imparted to the composite material; And
- una fase di irrigidimento in cui mediante l’azione di una resina indurente viene impartita rigidezza alla conformazione realizzata nella fase di formatura. - a stiffening phase in which, through the action of a hardening resin, stiffness is imparted to the conformation achieved in the forming phase.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione è un metodo per la realizzazione di prodotti ottenuti dal materiale composito oggetto della presente invenzione; il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere A further object of the present invention is a method for manufacturing products obtained from the composite material object of the present invention; the method being characterized by the fact of understanding
- una fase di assemblaggio, in cui una pluralità di porzioni e/o di elementi del materiale composito vengono assemblate tra loro a costituire un assemblato; - an assembly step, in which a plurality of portions and / or elements of the composite material are assembled together to form an assembly;
- una fase di copertura in cui delle fibre tecniche sono avvolte in tensione attorno all’assemblato a costituire una copertura per realizzare un semilavorato; - a covering phase in which technical fibers are wrapped in tension around the assembly to form a cover to create a semi-finished product;
- una fase di formatura in cui al semilavorato viene impartita una forma desiderata; e - a forming step in which a desired shape is imparted to the semi-finished product; And
- una fase di irrigidimento in cui mediante l’azione di una resina indurente viene impartita rigidezza alla conformazione realizzata nella fase di formatura. - a stiffening phase in which, through the action of a hardening resin, stiffness is imparted to the conformation achieved in the forming phase.
Gli esempi che seguono servono a scopo illustrativo e non limitativo, per una migliore comprensione dell'invenzione con l’ausilio delle figure del disegno annesso, in cui: The following examples are for illustrative and non-limiting purposes, for a better understanding of the invention with the aid of the figures in the attached drawing, in which:
la figura 1 è una vista prospettica di una porzione interna del materiale composito oggetto della presente invenzione secondo una prima forma di realizzazione; Figure 1 is a perspective view of an internal portion of the composite material object of the present invention according to a first embodiment;
la figura 2 è una vista prospettica di un semilavorato ottenuto mediante un parziale avvolgimento di una fibra a filamento continuo attorno alla porzione interna di figura 1; Figure 2 is a perspective view of a semi-finished product obtained by partially wrapping a continuous filament fiber around the internal portion of Figure 1;
la figura 3 illustra una fase di assemblaggio di diversi elementi del materiale ottenuto mediante avvolgimento parzialmente illustrato in figura 2; Figure 3 illustrates an assembly step of various elements of the material obtained by winding partially illustrated in Figure 2;
la figura 4 illustra una fase di finitura con avvolgimento ulteriore di fibre tecniche attorno all’assemblato di figura 3; e figure 4 illustrates a finishing phase with further winding of technical fibers around the assembly of figure 3; And
la figura 5 illustra una fase di modellazione del semilavorato di figura 4, a cui segue l’applicazione della resina termoplastica o termoindurente. Figure 5 illustrates a modeling phase of the semi-finished product of Figure 4, followed by the application of the thermoplastic or thermosetting resin.
In figura 1 viene indicato con 1 una porzione interna del materiale composito oggetto della presente invenzione. La porzione interna 1 comprende una barra di sughero 2 composta da due barrette di sughero 2a e 2b accoppiate tra loro ad una estremità mediante una cucitura 3. Il sughero ha il grande vantaggio di consentire accoppiamenti di cucitura, che a differenza di quelli dovuti ad incollaggio non realizzano punti di discontinuità relativamente alle caratteristiche del sughero e, allo stesso tempo, garantiscono un accoppiamento migliore in termini di tenuta. In Figure 1, 1 indicates an internal portion of the composite material object of the present invention. The internal portion 1 comprises a cork bar 2 composed of two cork bars 2a and 2b coupled to each other at one end by means of a seam 3. Cork has the great advantage of allowing seam couplings, which unlike those due to gluing they do not create points of discontinuity with regard to the characteristics of the cork and, at the same time, guarantee a better coupling in terms of sealing.
In figura 2 è illustrata la porzione interna 1 sulla quale è in fase di realizzazione una porzione esterna 4 mediante un avvolgimento di fibre tecniche 5 a filamento unico di origine naturale o sintetica, nel caso specifico fibre di carbonio, in trazione al fine di sfruttare a pieno le caratteristiche delle fibre tecniche 5. Figure 2 illustrates the internal portion 1 on which an external portion 4 is being manufactured by means of a winding of technical fibers 5 with a single filament of natural or synthetic origin, in the specific case carbon fibers, in traction in order to exploit a full characteristics of technical fibers 5.
Le fibre tecniche 5 possono essere fissate al sughero o mediante incollaggio e/o mediante cucitura, la quale può essere ad esempio realizzata in maniera assiale e continua lungo tutta la barra di sughero 2 garantendo lo sfruttamento direzionale delle fibre tecniche 5 stesse. The technical fibers 5 can be fixed to the cork either by gluing and / or by stitching, which for example can be made in an axial and continuous way along the whole cork bar 2 ensuring the directional exploitation of the technical fibers 5 themselves.
Per ottenere nel miglior modo possibile la trazione delle fibre tecniche 5, oltre ad una corretta operazione di avvolgimento, si può o comprimere il sughero della barra 2 per rilasciarlo ad avvolgimento completato o inserire nella barra 2 una resina espandente da attivare ad avvolgimento completato. In order to obtain the traction of the technical fibers 5 in the best possible way, in addition to a correct winding operation, the cork of the bar 2 can be compressed to release it when the winding is completed or an expanding resin can be inserted into the bar 2 to be activated when the winding is completed.
Una volta terminata l’operazione di avvolgimento, e l’eventuale espansione della barra di sughero 2, si ottiene un materiale composito 6 comprendente una porzione interna 2 realizzata in sughero e una porzione esterna 4 realizzata in fibre tecniche 5 opportunamente tese e avvolte sulla porzione interna 2 sulla quale sono fissate mediante incollaggio e/o cucitura. Once the winding operation has been completed, and the possible expansion of the cork bar 2, a composite material 6 is obtained comprising an internal portion 2 made of cork and an external portion 4 made of technical fibers 5 suitably stretched and wound on the portion internal 2 on which they are fixed by gluing and / or sewing.
In figura 3 è illustrato un assemblato 7 realizzato mediante assemblaggio di una pluralità di elementi di materiale composito 6. Per ovvi motivi di rappresentazione, in figura 3 le fibre tecniche 5 che realizzano la porzione esterna 4 potrebbero erroneamente sembrare non ricoprire completamente la porzione interna 1 di sughero, mentre differentemente la ricoprono completamente. Figure 3 illustrates an assembly 7 made by assembling a plurality of elements of composite material 6. For obvious reasons of representation, in figure 3 the technical fibers 5 that make up the external portion 4 could mistakenly seem not to completely cover the internal portion 1 of cork, while differently they completely cover it.
L’assemblato 7, diversamente da quanto illustrato in figura 3, può essere realizzato mediante un ripiegamento su se stesso di un unico elemento di materiale composito 6. The assembly 7, unlike what is shown in figure 3, can be made by folding on itself a single element of composite material 6.
Come illustrato in figura 4, l’assemblato 7 viene a sua volta ricoperto con un avvolgimento di fibre tecniche 5 a filamento unico realizzando una copertura esterna 8 per ottenere un semilavorato 9. Per ovvi motivi di rappresentazione, in figura 4, come successivamente in figura 5, le fibre tecniche 5 che realizzano la copertura 8 potrebbero erroneamente sembrare non ricoprire completamente l’assemblato 7, mentre differentemente lo ricoprono completamente. As illustrated in figure 4, the assembly 7 is in turn covered with a winding of technical fibers 5 with a single filament, creating an external cover 8 to obtain a semi-finished product 9. For obvious reasons of representation, in figure 4, as subsequently in figure 5, the technical fibers 5 that make up the covering 8 could mistakenly seem not to completely cover the assembly 7, while differently they completely cover it.
La copertura esterna 8 è realizzata con il medesimo materiale della porzione esterna 4 degli elementi di materiale composito 6, in modo tale da garantire elevate prestazioni in termini di delaminazione. La copertura esterna 8 può essere accoppiata all’assemblato 7 mediante incollaggio e/o cucitura. The outer cover 8 is made of the same material as the outer portion 4 of the elements of composite material 6, so as to ensure high performance in terms of delamination. The external cover 8 can be coupled to the assembly 7 by gluing and / or sewing.
Il semilavorato 9 così ottenuto presenta una elevata malleabilità tale da poter assumere una qualsiasi forma mediante stampo o altro mezzo. Nell’esempio illustrato in figura 5, il semilavorato 9 viene sottoposto ad una operazione di formatura mediante uno stampo 10 per realizzare un prodotto finito 11 con una conformazione sostanzialmente a “Ω” a sezione circolare. The semi-finished product 9 thus obtained has a high malleability such that it can assume any shape by means of a mold or other means. In the example illustrated in Figure 5, the semi-finished product 9 is subjected to a forming operation by means of a mold 10 to create a finished product 11 with a substantially "Ω" conformation with a circular section.
Il prodotto finito viene realizzato mediante aggiunta sulla copertura esterna 8 di una resina indurente, quale ad esempio una resina termoplastica o termoindurente, per conferire rigidezza alla conformazione realizzata. Differentemente, le fibre tecniche costituenti la copertura esterna 8 possono essere già imbevute di resina indurente in maniera da evitare l’applicazione della resina stessa come sopra descritto. The finished product is made by adding on the external cover 8 a hardening resin, such as for example a thermoplastic or thermosetting resin, to impart rigidity to the conformation made. Differently, the technical fibers constituting the external covering 8 can already be soaked in hardening resin in order to avoid the application of the resin itself as described above.
Differentemente da quanto sopra descritto e illustrato, il prodotto finito può essere realizzato mediante la formatura di un solo elemento di materiale composito 6, senza, quindi, che vengano assemblati più elementi e/o porzioni. In questo caso viene meno anche la necessità della copertura esterna (8), mentre la resina indurente viene applicata sulla porzione esterna 4, oppure le stesse fibre tecniche 5 costituenti la porzione esterna 4 possono essere già imbevute di resina indurente. Differently from what has been described and illustrated above, the finished product can be made by forming a single element of composite material 6, without, therefore, multiple elements and / or portions being assembled. In this case there is also no need for the external covering (8), while the hardening resin is applied on the external portion 4, or the same technical fibers 5 constituting the external portion 4 can already be soaked in hardening resin.
È importante sottolineare come la possibilità di applicare le fibre tecniche 5 sulla barra di sughero 2 mediante cucitura può permettere di disporre le fibre tecniche 5 stesse in una medesima direzione senza essere costretti ad un avvolgimento incrociato come illustrato in figura 2. It is important to underline that the possibility of applying the technical fibers 5 on the cork bar 2 by sewing can allow the technical fibers 5 to be arranged in the same direction without being forced to cross winding as illustrated in figure 2.
Diversamente da quanto sopra descritto, la porzione interna 1, anziché essere costituita da una barretta di sughero, può essere costituita da una salsiccia di sughero truciolato contenuto in un involucro polimerico. Differently from what has been described above, the internal portion 1, instead of being constituted by a cork bar, can be constituted by a chipboard cork sausage contained in a polymeric casing.
Infine, i prodotti ottenuti dal materiale composito oggetto della presente invenzione possono avere una conformazione non rigida, il che comporta che o non viene applicata alcuna resina, oppure che la resina applicata sulle, o impregnante le, fibre tecniche della porzione esterna 4 o della copertura 8 sia una resina non indurente come ad esempio alcuni tipi di resine termoplastiche. Finally, the products obtained from the composite material object of the present invention can have a non-rigid conformation, which means that either no resin is applied, or that the resin applied on or impregnating the technical fibers of the external portion 4 or of the cover 8 is a non-hardening resin such as some types of thermoplastic resins.
Le applicazioni dei prodotti ottenuti con il materiale oggetto della presente invenzione presentano i vantaggi di essere leggeri, realizzati con materiale naturale ed economico, resistenti alle alte temperature, isolanti, insonorizzanti e antivibranti. Inoltre, va considerato che la combustione del sughero non produce sostanze tossiche. The applications of the products obtained with the material object of the present invention have the advantages of being light, made with natural and economical material, resistant to high temperatures, insulating, soundproofing and anti-vibration. Furthermore, it should be considered that the combustion of cork does not produce toxic substances.
Come può risultare ovvio ad un tecnico del ramo, i vantaggi derivanti dall’utilizzo del sughero vengono ad addizionarsi ai vantaggi che derivano dalle fibre tecniche utilizzate quali ad esempio le fibre di carbonio. In particolare, l’accoppiamento con il sughero consente l’applicazione di alcune tipologie di fibre tecniche in alcuni settori in cui da sole non potrebbero essere utilizzate. Ad esempio, le fibre di carbonio risultano impartire effetti di vibrazione troppo elevati per poter essere utilizzati in alcuni settori, mentre quando utilizzati nel materiale oggetto della presente invenzione perdono questi svantaggi ed impartiscono al prodotto solamente le loro caratteristiche vantaggiose. As may be obvious to a person skilled in the art, the advantages deriving from the use of cork are added to the advantages deriving from the technical fibers used such as carbon fibers. In particular, the coupling with cork allows the application of some types of technical fibers in some sectors where they could not be used alone. For example, carbon fibers appear to impart vibration effects that are too high to be used in some sectors, while when used in the material object of the present invention they lose these disadvantages and impart only their advantageous characteristics to the product.
Da quanto sopra detto risulta immediato quanti e quali possano essere i campi di applicazione. Ad esempio il materiale oggetto della presente invenzione può trovare applicazione nel settore dei trasporti sia su gomma sia su rotaia, nel settore nautico, nel settore dell’edilizia compreso quello dell’arredamento e nel settore dello sport. From what has been said above, it is clear how many and what the fields of application may be. For example, the material object of the present invention can find application in the transport sector both on road and rail, in the nautical sector, in the construction sector including that of furniture and in the sports sector.
Claims (12)
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2008
- 2008-07-07 IT IT000520A patent/ITTO20080520A1/en unknown
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