IT201900008217A1

IT201900008217A1 - Substrato composito termoisolante ininfiammabile per autoveicoli e metodo di produzione

Info

Publication number: IT201900008217A1
Application number: IT102019000008217A
Authority: IT
Inventors: Nicolò Mosca
Original assignee: Agotex S R L
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2020-12-06
Also published as: EP3962725A1; WO2020245735A1; US20220250367A1

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“SUBSTRATO COMPOSITO TERMOISOLANTE ININFIAMMABILE PER AUTOVEICOLI E METODO DI PRODUZIONE”

Descrizione

Campo della tecnica

La presente invenzione opera nell’ambito dei materiali protettivi contro il calore, in particolare nel settore dell’automotive. Più dettagliatamente la presente invenzione propone un nuovo e innovativo materiale per la protezione dal calore che sia anche ininfiammabile.

Arte nota

Nel settore dell’automotive la ricerca sui nuovi materiali e, in particolare, sui nuovi polimeri, è sempre all’avanguardia per via delle crescenti esigenze del mercato. Sia i clienti, che le normative internazionali, spingono da anni le case automobilistiche a innovare costantemente i materiali per fornire le massime prestazioni tecniche unitamente a risparmi in termini di peso, emissioni e performances del veicolo.

Tra le prestazioni più importanti che determinano la preferenza dei consumatori, ci sono senza dubbio le condizioni di comfort dell’abitacolo, che quindi non deve risentire del calore proveniente dal motore, oppure, proveniente dai collettori di scarico e dalla marmitta stessa ed eventualmente dal vano delle batterie delle vetture ibride o elettriche. Per garantire le corrette condizioni climatiche all’interno del veicolo, sono stati quindi sviluppati numerosi materiali che fungono da ripari calore.

I ripari calore sono variamente collocati sui veicoli, in particolar modo in prossimità del motore e del vano motore affinché questo non si surriscaldi, giungendo anche a creare dei principi di autocombustione o peggio d’incendio ma anche per proteggere il confort dell’interno dell’abitacolo dalle elevate temperature prodotte.

La problematica inerente questo tipo di elementi costitutivi del veicolo sta nel fatto che le caratteristiche ottimali sono ottenute dalla combinazione delle proprietà meccaniche e termiche di più materiali.

Quando più materiali sono disposti a strati, si osserva il rischio di distacco dei diversi layers. Analogamente quando un materiale più rigido è accoppiato ad uno meno rigido si può osservare uno schiacciamento di questo secondo materiale, con conseguente perdita delle prestazioni richieste.

Quando vengono lavorati insieme più materiali per combinarne le proprietà in un oggetto monolitico e quindi indivisibile, il processo di produzione comprende varie fasi che aumentano il costo dell’oggetto finito e quindi abbassano la redditività dell’impianto industriale impegnato nella loro produzione.

Più dettagliatamente, l’accoppiamento di un materiale tessile e di uno plastico è spesso realizzato con fissaggi meccanici oppure tramite colla, aumentando il peso e diminuendo la tenuta tra i vari materiali.

Alcune privative internazionali riguardano questo tipo di componenti dei veicoli, come, ad esempio, il brevetto di origine coreana ed esteso a livello mondiale WO 2016 190 596. Tale privativa riguarda un materiale in fibra di polichetone ottenuto per centrifugazione del copolimero, lavaggio, asciugatura e stiramento. La fibra di polichetone ha eccellenti proprietà di resistenza alle sollecitazioni meccaniche, allungamento, resistenza all’acqua, resistenza al calore e conducibilità termica e consente la produzione di oggetti altamente resistenti non solo alle alte temperature ma, addirittura, anche antiproiettile.

Sebbene la qualità dell’oggetto così prodotto sia elevata, questo, visto l’alto costo produttivo, viene utilizzato per carri armati e altre dotazioni militari, mentre risulta sconveniente per produzioni più massive.

Scopo del presente brevetto è quindi quello di unire i vantaggi dell’accoppiamento di materiali con le dovute prestazioni tecniche, dell’indivisibilità del composito ottenuto e dell’economia produttiva.

Descrizione dell’invenzione

Secondo la presente invenzione viene realizzato un substrato composito termoisolante e ininfiammabile per autoveicoli che risolve efficacemente le problematiche suesposte.

Le caratteristiche d’ininfiammabilità e di nessuna emissione di fumi si manifestano quando il substrato viene esposto alla fiamma sul lato tessile.

Esso vantaggiosamente comprende una componente tessile trattata in un bagno impregnante che la rende una barriera preferibilmente idrooleorepellente.

La componente tessile è costituita da uno strato di tessuto non tessuto agocucito composto da una percentuale di fibra poliacrilonitrile preossidata compresa tra il 40% e il 70%, preferibilmente il 58% e dalla rimanente percentuale di fibra polietilenglicoletereftalato.

La componente tessile ha peso compreso tra 200 gr/m<2 >e 600 gr/m<2>, preferibilmente 400 gr/m<2>.

La barriera, secondo un processo di produzione descritto in seguito, sarà vantaggiosamente aggrappata a una superficie della componente tessile.

Detta barriera è costituita da una resina termoplastica a base di polietilene a bassa densità additivata con ritardanti di fiamma non alogeni.

Essa potrà essere realizzata in polietilene, poliammide o in etilene vinil acetato e avrà peso compreso tra 30 gr/m<2 >e150 gr/m<2>, preferibilmente 100 gr/m<2>.

Nel suo complesso il substrato composito avrà le seguenti caratteristiche:

- spessore compreso tra 2 mm e 5 mm, preferibilmente 3,8 mm;

- peso compreso tra 300 gr/m<2 >e 700 gr/m<2>, preferibilmente 500 gr/m<2>; - inodore;

- nessuna emissione di fumi se esposto alla fiamma sul lato tessile;

- ininfiammabile se esposto alla fiamma sul lato tessile;

- dimensionalmente stabile, anche al colpo di calore, con una variazione massima dell’1%.

Preferibilmente esso avrà anche la caratteristica dell’idrooleorepellenza.

Alcune forme di realizzazione particolari presentano il vantaggio di essere riciclabili. Il substrato composito oggetto della presente domanda di brevetto di invenzione industriale, una volta stampato sulla faccia barrierizzata con le finiture plastiche desiderate, come descritto più avanti, risulta essere ininfiammabile e privo di emissione di fumi anche se esposto alla fiamma su entrambi le facce.

Nel settore dell’automotive, il substrato composito oggetto della presente invenzione, viene utilizzato per essere inserito in uno stampo a iniezione per essere costampato, sulla faccia barrierizzata, con un predeterminato polimero plastico. Il substrato composito aderisce, infatti, al polimero plastico in corrispondenza della superficie esterna dotata della barriera la quale, essendo leggermente ruvida, grazie ad una pluralità di avvallamenti e sporgenze, consente il forte e stabile aggrappamento di detto polimero plastico sul substrato composito. Inoltre, la presenza della suddetta barriera, impedisce che durante la fase di stampaggio e segnatamente in fase d’iniezione del polimero plastico, essendo questo riscaldato e riscaldato e quindi allo stato liquido, attraversi e perfonda nello strato tessile termoisolante e ininfiammabile sottostante che deve invece rigorosamente essere mantenuto intatto. La presente domanda di brevetto d’invenzione industriale, intende descrivere e rivendicare un innovativo substrato composito termoisolante ininfiammabile, atto a divenire un elemento monolitico dotato di un lato stampato sul quale sono presenti elementi plastici stampati ad iniezione, a loro volta ancorati sulla faccia di uno strato barrierizzante stabilmente connesso, stavolta tramite la sua faccia opposta, ad un materassino tessile ininfiammabile e termoisolante.

I vantaggi offerti dalla presente invenzione sono evidenti alla luce della descrizione fin qui esposta e saranno ancora più chiari grazie alle figure annesse e alla relativa descrizione dettagliata.

Descrizione delle figure

L’invenzione verrà qui di seguito descritta in almeno una forma di realizzazione preferita a titolo esplicativo e non limitativo con l’ausilio delle figure annesse, nelle quali:

- FIGURA 1 mostra una sezione schematica del materiale composito che costituisce il substrato 10 oggetto della presente invenzione.

- FIGURA 2 illustra lo schema dell’impianto produttivo per la realizzazione del substrato composito 10 rivendicato.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

La presente invenzione verrà ora illustrata a titolo puramente esemplificativo ma non limitativo o vincolante, ricorrendo alle figure le quali illustrano alcune realizzazioni relativamente al presente concetto inventivo.

Con riferimento alla FIG. 2 è mostrato l’impianto di produzione atto alla realizzazione del substrato composito 10 oggetto della presente invenzione.

Esso si compone di un rullo di srotolamento 100, una pluralità di primi rulli di tensionamento 110-110’, un serbatoio 120 di barrierizzante 12, un forno 122 e un dispositivo dosatore 124, una pluralità di rulli di laminazione 130-130’, un dispositivo raffreddatore 140, una pluralità di secondi rulli di tensionamento 150-150’ e un rullo di arrotolamento 160.

Il metodo di realizzazione prevede quindi:

- un primo passo di srotolamento di un rotolo di componente tessile 11, tramite detto rullo 100 di srotolamento. La componente tessile 11 è costituita da uno strato di tessuto non tessuto agocucito composto da fibra poliacrilonitrile preossidata in una percentuale che varia dal 40% al 70% preferibilmente il 58% e dalla rimanente percentuale di fibra polietilenglicoletereftalato;

- un secondo passo di tensionamento e allineamento di detta componente tessile 11 tramite i primi rulli di tensionamento 110-110’;

- un terzo passo di riscaldamento di una predeterminata quantità di barrierizzante 12 a temperatura compresa tra 50°C e 350°C. Il barrierizzante 12 è costituito da una polvero di polietilene a bassa densità additivata con ritardanti di fiamma non alogeni ed è stoccata in un serbatoio 120 collegato al forno 122 nel quale avviene il riscaldamento; - un quarto passo di spalmaggio del barrierizzante 12 su una faccia del componente tessile 11 tramite un dosatore 124;

- un quinto passo di laminazione del barrierizzante 12 sul componente tessile 11 i rulli di laminazione 130-130’;

- un sesto passo di raffreddamento del barrierizzante 12 tramite un dispositivo raffreddatore 140. Il raffreddamento del barrierizzante 12 sul componente tessile 11 ne determina l’adesione irreversibile e quindi genera il substrato composito 10 desiderato;

- un settimo passo di tensionamento e allineamento del substrato composito 10 appena prodotto, tramite i secondi rulli di tensionamento 150-150’;

- un ottavo passo di arrotolamento del substrato composito 10 tramite un rullo di arrotolamento 160.

È infine chiaro che all’invenzione fin qui descritta possono essere apportate modifiche, aggiunte o varianti ovvie per un tecnico del ramo, senza per questo fuoriuscire dall’ambito di tutela che è fornito dalle rivendicazioni annesse.

Claims

Rivendicazioni 1. Substrato composito (10) termoisolante ininfiammabile per autoveicoli, caratterizzato dal fatto di comprendere una componente tessile (11) e una barriera (12); detta componente tessile (11) essendo costituita da uno strato di tessuto non tessuto agocucito composto da una percentuale di fibra poliacrilonitrile preossidata compresa tra il 40% e il 70%, preferibilmente il 58% e dalla rimanente percentuale di fibra polietilenglicoletereftalato, detta componente tessile (11) avendo peso compreso tra 200 gr/m<2 >e 600 gr/m<2>, preferibilmente 400 gr/m<2>; detta barriera (12) essendo irreversibilmente aggrappata a una superficie di detta componente tessile (11) tramite un processo di spalmatura; detta barriera (12) essendo costituita da una resina termoplastica a base di polietilene a bassa densità additivata con ritardanti di fiamma non alogeni, detta barriera (12) avendo peso compreso tra 30 gr/m<2 >e 150 gr/m<2>, preferibilmente 100 gr/m<2>; detto substrato composito (10) avendo le seguenti caratteristiche: - spessore compreso tra 2 mm e 5 mm, preferibilmente 3,8 mm; - peso compreso tra 300 gr/m<2 >e 700 gr/m<2>, preferibilmente 500 gr/m<2>; - inodore; - nessuna emissione di fumi quando esposto alla fiamma in corrispondenza di detta componente tessile (11); - dimensionalmente stabile, anche al colpo di calore, con una variazione massima dell’1%; - ininfiammabilità quando esposto alla fiamma in corrispondenza di detta componente tessile (11).
2. Substrato composito (10) termoisolante ininfiammabile per autoveicoli, secondo la precedente rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta barriera (12) è in polietilene ed è dotata di rilievi e rientranze che ne aumentano l’adesione.
3. Substrato composito (10) termoisolante ininfiammabile per autoveicoli, secondo la precedente rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta barriera (12) è in poliammide ed è dotata di rilievi e rientranze che ne aumentano l’adesione.
4. Substrato composito (10) termoisolante ininfiammabile per autoveicoli, secondo la precedente rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta barriera (12) è in etilene vinil acetato ed è dotata di rilievi e rientranze che ne aumentano l’adesione.
5. Substrato composito (10) termoisolante ininfiammabile per autoveicoli, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che tramite impregnazione di detta componente tessile (11) in un bagno, la stessa diventa una barriera idroolorepellente.
6. Substrato composito (10) termoisolante ininfiammabile per autoveicoli, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di comprendere uno strato in un qualsiasi polimero plastico (13), impegnato esternamente a detta barriera (12).
7. Uso di un substrato composito (10) termoisolante ininfiammabile per autoveicoli, in cui detto substrato (10) è inserito in uno stampo a iniezione per essere costampato con un predeterminato polimero plastico, detto substrato composito (10) aderendo al polimero plastico in corrispondenza della superficie esterna (12.2) di detta barriera (12).
8. Metodo di produzione di un substrato composito (10) termoisolante ininfiammabile per autoveicoli, caratterizzato dal fatto di comprendere i passi di: - srotolamento di un rotolo di componente tessile (11) secondo la rivendicazione 1, tramite un rullo (100) di srotolamento; - tensionamento e allineamento di detta componente tessile (11) tramite una pluralità di primi rulli di tensionamento (110-110’); - riscaldamento di una predeterminata quantità di barrierizzante (12), secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni da 1 a 4, a temperatura compresa tra 50°C e 350°C; detto riscaldamento avvenendo in un apposito forno (122); - spalmaggio di detto barrierizzante (12) su una faccia di detto componente tessile (11) tramite un dosatore (124); - laminazione di detto barrierizzante (12) su detta componente tessile (11) tramite una pluralità di rulli di laminazione (130-130’); - raffreddamento di detto barrierizzante (12) tramite un dispositivo raffreddatore (140) e adesione irreversibile tra detto componente tessile (11) e detto barrierizzante (12) generando detto substrato composito (10); - tensionamento e allineamento di detto substrato composito (10) tramite una pluralità di secondi rulli di tensionamento (150-150’); - arrotolamento di detto substrato composito (10) tramite un rullo di arrotolamento (160).
9. Metodo di produzione di un substrato composito (10) termoisolante ininfiammabile per autoveicoli, secondo la precedente rivendicazione, caratterizzato dal fatto di comprendere un passo di stoccaggio di detto materiale barrierizzante (12) in un apposito serbatoio (120) in cui detto barrierizzante (12) è conservato in polvere; detto serbatoio (120) essendo collegato a detto forno (122) a sua volta a monte di detto dosatore (124).