IT201800002998A1 - Pannello a struttura stratificata - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

"Pannello a struttura stratificata"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce, in generale, al settore dei pannelli aventi una struttura stratificata, in particolare una struttura di tipo sandwich.

Tecnica nota

Sono noti pannelli in materiale composito aventi una struttura a strati, ed in particolare aventi una struttura c.d. a sandwich, ovvero comprendenti due strati esterni, detti pelli o facce, distanziati tra loro e collegati per mezzo di uno strato intermedio, detto nucleo.

In genere, le facce di tali pannelli sono costituite da materiali “nobili” e sono preposte alla distribuzione dei carichi nel piano. Lo strato intermedio, che ha in genere uno spessore maggiore ed è realizzato di materiale più leggero rispetto alle facce, ha lo scopo di aumentare la rigidezza flessionale complessiva del pannello a fronte di un ridotto incremento di peso dello stesso.

I pannelli di questo tipo hanno quindi un comportamento statico notevolmente migliore rispetto a quello dei singoli strati di cui sono costituiti. La Richiedente ha tuttavia osservato – con riferimento ai pannelli aventi una struttura a sandwich di tipo noto - che quando viene applicato un momento flettente superiore ad una certa soglia critica, la faccia del sandwich sollecitata a compressione può subire una rottura per instabilità a carico di punta (nota in inglese come buckling) e/o l’eventuale distacco della faccia dal nucleo.

Fra i pannelli aventi una struttura a strati sono noti pannelli aventi la caratteristica di essere asimmetrici dal punto di vista della rigidezza flessionale, ovvero pannelli con capacità di opporsi all’azione di momenti flettenti in modo differente in funzione del fatto che tali momenti tendano a inflettere i pannelli su un lato o sull’altro del pannello.

Un esempio di pannello a struttura stratificata avente questa caratteristica e descritto nel documento US 4,286,006. Il pannello descritto, utilizzato nel settore degli imballaggi, e costituito da un primo strato esterno, ad esempio in carta, del tipo convenzionalmente usato per gli imballaggi ondulati, uno strato intermedio ondulato e un secondo strato esterno, ad esempio in polietilene ad alta densità, avente un’elevata resistenza alla trazione ma bassa resistenza alla compressione. Il pannello risultante è quindi in grado di assolvere la funzione di flettersi su un solo strato esterno, in particolare sul secondo strato esterno.

La Richiedente ha tuttavia osservato che il pannello descritto può flettersi solo lungo una direzione parallela a creste e valli dello strato ondulato, mentre rimane sostanzialmente rigido se si tenta di piegarlo lungo una direzione perpendicolare a tali creste e valli.

Un ulteriore esempio di pannello a struttura stratificata asimmetrico dal punto di vista della rigidezza flessionale è descritto nel documento EP 1074194. Tale pannello, utilizzato per la realizzazione di suole per calzature, è costituito da un primo strato esterno flessibile ma sostanzialmente inestensibile, ad esempio in fibra di vetro, uno strato intermedio costituito da una serie di blocchi incomprimibili, ad esempio di schiuma solida, disposti trasversalmente rispetto al pannello, ed un secondo strato esterno elastico. Il pannello è quindi in grado di flettersi, grazie ad un allontanamento reciproco dei blocchi che compongono lo strato intermedio e alle differenti proprietà meccaniche dei due strati esterni, unicamente verso il primo strato esterno.

La Richiedente ha tuttavia notato che il pannello descritto presenta proprietà meccaniche a trazione non ottimali, poiché il secondo strato esterno, elastico, non offre sufficiente resistenza a forze di trazione applicate longitudinalmente al pannello.

Per porre rimedio ai problemi tecnici di cui sopra, la Richiedente ha proposto una prima soluzione oggetto del documento WO 2016/120785 A1.

Il pannello oggetto di WO 2016/120785 A1 esibisce una rigidezza flessionale asimmetrica in funzione del verso di inflessione. In un primo verso di inflessione la deformata del pannello rispetto alla condizione di riposo corrisponde a una situazione in cui le fibre esterne di uno degli strati esterni sono soggette a un’azione che, considerata a sé stante (ossia in modo avulso da altre azioni eventualmente sovrapposte che possano agire su tali fibre, ivi inclusa una pre-sagomatura del materiale che impone in via preliminare campi di deformazione di trazione o compressione) induce una tensione delle fibre esterne stesse, mentre le fibre esterne dell’altro strato esterno sono soggette a un’azione che, considerata a sé stante (vedi sopra), induce una compressione delle fibre esterne stesse (il termine “fibre esterne” è qui utilizzato mutuandolo dal gergo della scienza delle costruzioni, e non allude alla struttura del materiale di cui sono costituiti gli strati).

In un secondo verso di inflessione la deformata del pannello rispetto alla condizione di riposo corrisponde a una situazione speculare rispetto a quanto sopra, ossia le fibre esterne del primo strato sono soggette a un’azione che, considerata a sé stante (vedi sopra), induce una compressione delle fibre esterne stesse, mentre le fibre esterne del secondo strato sono soggette a un’azione che, considerata a sé stante (vedi sopra), induce una tensione delle fibre esterne stesse. Tuttavia, a parità di intensità dei momenti flettenti, nel secondo verso di inflessione l’entità della deformazione associata alla compressione e alla trazione delle fibre esterne degli strati esterni è molto inferiore all’entità dei medesimi fenomeni che si osserva nel primo verso di inflessione. Si può schematizzare il comportamento associando due valori di rigidezza flessionale al pannello, in particolare un valore di rigidezza flessionale inferiore che si esperisce deformando il pannello nel primo verso di inflessione, e un valore di rigidezza flessionale superiore che si esperisce deformando il pannello nel secondo verso di inflessione Sebbene i pannelli realizzati in accordo con WO 2016/120785 A1 diano risposta a tutti i problemi tecnici di cui sopra, la Richiedente osserva come per talune applicazioni le prestazioni in termini di rigidezza flessionale superiore possono non rispondere agli obiettivi prestazionali richiesti, risultando in taluni casi non ottimali.

Scopo dell’invenzione

Scopo della presente invenzione e quello di risolvere i problemi tecnici sopra evidenziati. In particolare, lo scopo dell’invenzione è quello di migliorare ulteriormente i valori di rigidezza flessionale superiore del pannello.

Sintesi dell’invenzione

Lo scopo della presente invenzione è raggiunto da un pannello avente le caratteristiche formanti oggetto di una o più delle rivendicazioni annesse, le quali formano parte integrante dell’insegnamento tecnico qui somministrato in relazione all’invenzione.

In particolare, lo scopo della presente invenzione è raggiunto da un pannello a struttura stratificata comprendente:

- un primo strato esterno,

- uno strato intermedio, e

- un secondo strato esterno;

- uno strato di interfaccia fra detto strato intermedio e detto secondo strato esterno, detto strato di interfaccia essendo configurato per permettere l’adesione degli strati tra cui è interposto,

in cui:

il secondo strato esterno è realizzato come un tessuto a fibre continue aventi modulo di elasticità a trazione maggiore o uguale a 40 GPa misurato in accordo con la normativa ASTM C1557.

Breve descrizione delle figure

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento alle figure annesse, provviste a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 rappresenta una sezione trasversale di un pannello in base a varie forme di esecuzione dell’invenzione, in condizioni di riposo;

- le figure 1A, 1B, 1C rappresentano tre esempi di armature di tessuto, alcune delle quali utilizzabili in un pannello in base all’invenzione,

- la figura 2 rappresenta il pannello di figura 1 sottoposto all’azione di un momento flettente M1 che risulta in una deformata con un primo verso di inflessione;

- la figura 3 rappresenta il pannello di figura 1 sottoposto all’azione di un momento flettente M2 che risulta in una deformata con un secondo verso di inflessione;

- la figura 4A rappresenta schematicamente in pianta le aree di contatto fra uno strato di interfaccia e un secondo strato del pannello in base all’invenzione realizzato con tessuto avente intreccio a saia (twill), mentre la figura 4B è analoga alla figura 4A, ma è riferita a un tessuto con intreccio di tipo raso (satin),

- la figura 5 include una prima porzione associata alla lettera A che illustra una forma di esecuzione del pannello in base all’invenzione in una condizione indeformata, e una seconda porzione B che illustra la medesima forma di esecuzione del pannello in base all’invenzione in una condizione deformata,

- la figura 6 include una prima porzione associata alla lettera A che illustra una ulteriore forma di esecuzione del pannello in base all’invenzione in una condizione indeformata, e una seconda porzione B che illustra la medesima forma di esecuzione del pannello in base all’invenzione in una condizione deformata,

- la figura 7 include una prima porzione associata alla lettera A che illustra ancora un’ulteriore forma di esecuzione del pannello in base all’invenzione in una condizione indeformata, e una seconda porzione B che illustra la medesima forma di esecuzione del pannello in base all’invenzione in una condizione deformata

- la figura 8 illustra una sezione trasversale di una forma di realizzazione del pannello in base all’invenzione durante un possibile processo produttivo,

- la figura 9 illustra il pannello di figura 8 successivamente alla formatura, e soggetto ad un primo momento flettente,

- la figura 9A illustra un dettaglio del pannello in base all’invenzione quando soggetto al momento flettente di cui alla figura 9,

- la figura 10 illustra il pannello di figura 8 successivamente alla formatura e soggetto ad un momento flettente opposto al momento flettente schematizzato in figura 6;

- la figura 11 illustra in vista assonometrica, una forma di realizzazione del pannello secondo la presente invenzione soggetto ad un momento flettente e lo stampo impiegato per conferire ad esso una forma a riposo al momento della produzione,

- la figura 12 illustra il pannello di figura 11 in una configurazione deformata arrotolata, e

- la figura 13 e la figura 14 illustrano due condizioni di prova per un pannello in accordo con una forma di esecuzione dell’invenzione corrispondente all’esempio 2.

Descrizione particolareggiata di forme di esecuzione dell’invenzione

Con riferimento alla Fig. 1, il numero di riferimento 1 indica nel complesso un pannello in base a varie forme di esecuzione dell’invenzione.

Il pannello 1 comprende una struttura stratificata (c.d. struttura “a sandwich”) e comprende un primo strato esterno 2, uno strato intermedio 3 ed un secondo strato esterno 4. Tali strati sono almeno parzialmente uniti tra loro.

Gli strati esterni 2, 4 sono comunemente denominato con l’appellativo di “pelli” o “facce” (c.d. “skin”), mentre lo strato intermedio 3 è comunemente denominato con l’appellativo di “nucleo” (c.d. “core”).

In base all’invenzione, la struttura dei singoli strati del pannello 1 corrisponde alle seguenti caratteristiche.

Il primo strato esterno 2 è realizzato di materiale in foglio, preferibilmente materiale composito, avente modulo elastico flessionale superiore a 2 GPa misurato mediante ASTM E855 o ASTM D790 (in funzione del materiale stesso); lo spessore dello strato 2 è preferibilmente compreso fra 0,04 mm e 2,5 mm. La temperatura di riferimento per la misura prescritta dalle normative è pari a 23°C ± 2°C (temperatura ambiente). In generale, qualora nella presente descrizione non sia specificata alcuna temperatura di rifermento/prova, e/o qualora sia specificato che la temperatura di riferimento/prova è la temperatura ambiente, la temperatura in questione si intende sempre pari al valore sopra indicato di 23°C ± 2°C.

Il secondo strato esterno 4 comprende un tessuto di fibre continue con modulo di elasticità a trazione di almeno 40 GPa (riferito alle fibre) secondo la normativa ASTM C1557; il tessuto costituente lo strato 4 può essere sia mono-fibra (ossia una sola tipologia di fibre coinvolta), oppure multi fibra, comprendente pertanto fibre di materiali diversi combinate in un tessuto. Lo spessore dello strato 4 è preferibilmente compreso tra 0,1 e 4 mm, più preferibilmente tra 0,15 e 1 mm. Si osservi che in base all’invenzione lo strato esterno 4 è realizzato come tessuto vero e proprio, privo di matrice. In altre parole, non si tratta di un materiale composito con matrice fibrorinforzata, poiché le fibre continue dello strato 4 non sono annegate in una matrice.

Lo strato intermedio 3 ha preferibilmente spessore compreso fra 1.5 e 30 mm, e ha la funzione di aumentare il momento di inerzia flessionale del pannello 1. Sempre preferibilmente, lo spessore dello strato intermedio 3 è superiore allo spessore di ciascuno degli strati esterni 2 e 4.

La densità dello strato intermedio 3 è inoltre inferiore (preferibilmente inferiore ad un quarto) di quella dei materiali costituenti gli strati 2 e 4.

Fra lo strato esterno 4 e lo strato intermedio 3 è inoltre provvisto uno strato di interfaccia 5 che realizza la giunzione fra lo strato esterno 4 e lo strato intermedio 3. Lo strato di interfaccia 5 comprende un film polimerico (preferibilmente termoplastico), con modulo secante di elasticità al 10% di allungamento minore o uguale a 350 MPa misurato in accordo con ASTM D882.

Lo strato di interfaccia 5 viene disposto fra lo strato esterno 4 e lo strato intermedio 3, e durante il processo di fabbricazione del pannello 1 penetra nei due strati adiacenti (4 e 3) realizzandone l’adesione (incollaggio). Sostanzialmente, lo strato 5 opera come un precursore di adesione fra gli strati 3 e 4, penetrando in ciascuno di essi per la sola profondità necessaria a realizzarne l’adesione. In tal senso, si osservi che la predisposizione dello strato 5 non surroga le funzioni di una matrice per lo strato esterno 4, che rimane di per sé costituito di un tessuto di fibre continue, solo minimamente bagnato su un lato dal materiale dello strato 5 senza che questo vada ad assumere le caratteristiche di una matrice.

Opzionalmente, e preferibilmente per talune applicazioni, un ulteriore film polimerico termoplastico 6 (figure 7A, 7B) , con modulo secante di elasticità al 10% di allungamento minore o uguale a 350 MPa misurato in accordo con ASTM D882 è predisposto come rivestimento esterno dello strato 4, oppure – analogamente allo strato 5 – come precursore di adesione fra lo strato 4 ed un eventuale strato di rivestimento esterno con funzione protettiva, impermeabilizzante o estetica. In forme di esecuzione preferite, lo strato di interfaccia 5 e lo strato di rivestimento 6 sono realizzati in modo identico, con lo stesso materiale e/o con le stesse proprietà meccaniche (cfr. modulo elastico secante di cui sopra).

L’adesione fra lo strato esterno 2 e lo strato intermedio 3 è invece realizzata mediante un collante convenzionale, ad esempio colla a base poliuretanica, oppure mediante fusione locale fra il materiale dello strato 3 e il materiale della matrice dello strato 2 (se quest’ultimo è realizzato come materiale composito a matrice polimerica), oppure ancora per adesione (termo)chimica fra il materiale dello strato 4 e lo strato 2 (ad esempio nel caso in cui quest’ultimo sia realizzato di materiale metallico o composito a matrice metallica).

Materiali e metodi/1 – strato esterno 4

Lo strato esterno 4 in base all’invenzione realizzato come una pelle flessibile di tessuto “secco” (privo di matrice, se si esclude la penetrazione dello strato 5) di fibre continue ad alto modulo, preferibilmente polietilene a peso molecolare ultra elevato (UHMWPE), carbonio, fibra aramidica, PBO ed altre fibre con modulo elastico a trazione di almeno 40 GPa secondo la ASTM C1557 o tessuti ibridi costituiti da combinazioni di questi materiali ;più preferibilmente costituito da fibre con modulo di elasticità superiore a 80 Gpa e ancora più preferibilmente costituito da UHMWPE (note commercialmente con il nome di Dyneema®), carbonio o fibra aramidica. Come anticipato, lo strato 4 ha spessore compreso tra 0,1 e 4 mm, più preferibilmente tra 0,15 e 1 mm.

In alternativa possono essere utilizzate per lo strato 4 fibre di polietilene ad alta densità con grado cristallinità superiore all’80% (definito polietilene ad alta densità o High Density Polyethylene, HDPE).

Il tessuto è preferibilmente realizzato con un intreccio tessile di tipo twill (detto anche saia) – figura 1A - con un titolo del filato superiore a 400 den oppure di tipo satin (detto anche raso) – figura 1B - con un titolo del filato superiore a 200 den. In tal modo si riduce il numero di intrecci tra ordito e trama per unità di superficie e si riduce la curvatura delle fibre, ottenendo un tessuto sufficientemente rigido quando sottoposto a trazione.

Se, al contrario, le fibre hanno un’elevata curvatura a riposo, come si osserva ad esempio nei tessuti di tipo “plain” – figura 1C - con filato di titolo inferiore a 200 den quando il tessuto va in trazione tende a deformarsi in modo rilevante (anche se costituito da fibre ad alto modulo) a causa della deformazione dei fili sottoposti al carico, che tendono ad allinearsi con la direzione della forza di trazione.

Riducendo il numero di intrecci fra le fibre, si riduce al contempo la tensione di buckling reversibile di questi e delle fibre che li compongono, facilitando la flessione del pannello nel primo verso di inflessione. Inoltre, la maggior lunghezza disponibile tra un intreccio e l’altro, unita al titolo elevato del filato, consente di aumentare il raggio di curvatura delle fibre durante il fenomeno di buckling reversibile, riducendo le tensioni all’interno delle fibre e tra le fibre ed il collante, allungando così la vita utile del pannello ed il numero di cicli di flessione che questo può sopportare.

Inoltre, con riferimento alla figura 4A e alla figura 4B, la riduzione del numero di intrecci fra le fibre aumenta la distanza fra aree di contatto adiacenti fra lo strato 5 e le fibre dello strato 4. In particolare, il riferimento L in figura 4A e 4B identifica il passo fra due aree di contatto adiacenti CA allineate lungo un piano di inflessione, ossia un piano ortogonale al vettore momento flettente M1 o M2.

Tale lunghezza L, detta anche portata della briglia di trama (o una portata di briglia di ordito, in funzione della disposizione del tessuto) corrisponde all’estensione di una tensostruttura locale creata dalle fibre dello strato 4, con la conseguenza che quest’ultimo, una volta congiunto allo strato intermedio 3 mediante lo strato di interfaccia 5, risulta costituire funzionalmente una matrice di tensostrutture locali.

In base all’invenzione, gli obiettivi prestazionali richiesti per il pannello 1 vengono generalmente raggiunti adottando per lo strato 4 un tessuto a fibre continue avente o la portata di briglia di trama, o la portata di briglia di ordito o entrambe maggiore di 1,2 mm, preferibilmente maggiore di 3 mm, e ancora più preferibilmente maggiore di 3,5 mm.

Materiali e metodi/2 – strato di interfaccia 5

L’adesione dello strato esterno 4 allo strato intermedio 3 ha luogo attraverso lo strato 5, che può essere applicato in fase produttiva in base a tre modalità esemplificative:

a) lo strato 5 è realizzato come film polimerico solido e viene adagiato tra lo strato intermedio 3 e lo strato 4 a temperatura ambiente. Ciò avviene quando i diversi strati del pannello 1 si trovano in uno stampo per la formatura del pannello stesso. Viene quindi applicata una pressione nello stampo per compattare e pressare fra loro gli strati, e il film 5 viene conseguentemente riscaldato così da farlo fondere – con parziale penetrazione nelle fibre dello strato 4 - e consentire l’incollaggio di quest’ultimo allo strato 3.

b) Lo strato 5 è realizzato sulla base di un precursore polimerico (ad esempio in polvere o in pellet, o più frequentemente in forma di rullo girevole ed erodibile mediante una lama scorrevole o una racla), che viene fuso mediante riscaldamento e viene quindi spalmato o distribuito su una delle superfici dei due strati 3 e 4 da incollare (o su entrambi). Viene successivamente applicata una pressione per unire i due strati 3 e 4 prima che il polimero solidifichi.

c) lo strato di interfaccia 5 è realizzato come un adesivo a contatto, liquido a temperatura ambiente, che viene – in alternativa - spalmato, spruzzato o altrimenti distribuito su una delle superfici dei due strati 3 e 4 da incollare (o su entrambi), quindi viene applicata una pressione per unire i due strati 3 e 4 prima che l’adesivo di cui è costituito lo strato 5 solidifichi polimerizzando.

Nella forma di esecuzione preferita in cui lo strato esterno 4 è realizzato come un tessuto (preferibilmente twill o satin) di UHMWPE, lo strato di interfaccia 5 - così come l’eventuale strato di rivestimento 6 qualora presente:

- ha modulo secante di elasticità al 10% di allungamento minore o uguale a 350 MPa a misurato in accordo con ASTM D882, e preferibilmente ha modulo secante di elasticità al 10% di allungamento minore o uguale a 150 MPa a temperatura ambiente misurato in accordo con ASTM D882.

- è preferibilmente realizzato come una miscela a base di EVA.

In una forma di esecuzione in cui lo strato esterno4 è realizzato come tessuto di fibre di carbonio, lo strato di interfaccia 5 - così come l’eventuale strato di rivestimento 6 qualora presente:

- ha modulo secante di elasticità al 10% di allungamento minore o uguale a 350 MPa misurato in accordo con ASTM D882 (preferibilmente ha modulo secante di elasticità al 10% di allungamento minore o uguale a 60 MPa misurato in accordo con ASTM D882, specialmente in presenza di uno strato di rivestimento 6),

- è preferibilmente realizzato come una miscela a base di poliuretani.

In una forma di esecuzione in cui lo strato esterno 4 è realizzato come tessuto in fibra aramidica, lo strato di interfaccia 5 - così come l’eventuale strato di rivestimento 6 qualora presente:

- ha modulo secante di elasticità al 10% di allungamento minore o uguale a 250 MPa misurato in accordo con ASTM D882 (preferibilmente ha modulo secante di elasticità al 10% di allungamento minore o uguale a 100 MPa misurato in accordo con ASTM D882, specialmente in caso di utilizzo dello strato 5 anche come film protettivo all’esterno dello strato 4)

- è preferibilmente realizzato come una miscela a base di Poliuretani.

Quale che sia la forma di esecuzione, il modulo elastico dello strato di interfaccia 5 è scelto in modo tale da consentire la flessibilità dello strato 4 anche successivamente alla sua parziale impregnazione con il materiale dello strato 5: ciò costituisce un primo limite superiore al valore del modulo elastico dello strato 5. Inoltre, un modulo di elasticità troppo elevato per lo strato5 provoca, in seguito a ripetuti cicli di flessione del pannello 1, sia lo scollamento dello strato 4 dallo strato intermedio 3, sia la rottura delle fibre dello strato 4, determinando un secondo limite superiore per il valore del modulo elastico dello strato 5.

La relazione fra i due limiti superiori dipende dai materiali dello strato 4 e dello strato 5, ma in generale si assume come limite superiore globale per il modulo elastico dello strato 5 il minimo fra i due limiti superiori di cui sopra.

Preferibilmente il polimero utilizzato per lo strato 5 viene utilizzato in una quantità compresa tra 20 g/mq e 200 g/mq, più preferibilmente tra 30 e 100 g/mq, così da garantire un buon incollaggio, non appesantire il pannello 1, e soprattutto non impregnare eccessivamente le fibre dello strato 4.

Si osservi inoltre che le prescrizioni sopra elencate per lo strato 5 si applicano identicamente allo strato di rivestimento 6, qualora presente. In particolare i materiali dello strato 6 sono scelti in funzione del materiale dello strato 4 esattamente secondo i criteri di cui sopra.

Materiali e metodi/3 – strato esterno 2

Lo strato esterno 2 può essere realizzato sia mediante materiali compositi a matrice polimerica (polimeri fibrorinforzati), come soluzione preferibile, oppure mediante leghe metalliche in foglio, o ancora (soluzione meno preferibile ma più economica) da polimeri prestazionali in foglio quali PEEK e PPS; può infine essere realizzato stratificando ed accoppiando lamine diverse costituite da questi materiali, ad esempio una lamina di acciaio ed una di materiale a matrice polimerica fibrorinforzato.

Lo strato esterno 2 ha la funzione di resistere a compressione senza deformarsi significativamente nel piano e senza manifestare fenomeni di buckling nel momento in cui il pannello è sottoposto ad un momento flettente che provoca una deformazione nel secondo verso di inflessione, mettendo in trazione le fibre dello strato 4.

D’altra parte lo strato esterno 2 presenta comunque uno spessore tale da consentirne la flessione quando il momento flettente che agisce sul pannello 1 è diretto in senso opposto, ossia provoca una deformazione nel primo verso di inflessione.

In caso di utilizzo di una lega metallica per lo strato 2 si impiega preferibilmente una lamina con spessore compreso tra 0,04 mm e 1 mm, poiché per spessori superiori l’elevato modulo di elasticità ostacola la flessibilità del materiale, mentre spessori inferiori tendono a produrre problemi di buckling e wrinkling che impediscono allo strato 2 di resistere a compressione. Più preferibilmente lo spessore è compreso tra 0,05 e 0,5 mm.

La lamina metallica è costituita da un metallo con carico di snervamento di almeno 100 MPa (valutato mediante ASTM E8 / E8M), e preferibilmente da acciaio, acciaio armonico, lega di titanio, magnesio o da un altra lega metallica ad alto carico di snervamento utilizzata per la produzione di molle, così da evitare che ripetuti piegamenti dello strato 2 ne producano una deformazione plastica con conseguente accorciamento della vita utile del pannello.

Nel caso preferenziale di utilizzo di un materiale composito a matrice polimerica, o di un materiale polimerico prestazionale (ad esempio PEEK, PPS, PMMA, resine epossidiche), per lo strato 2, il minor modulo di elasticità a flessione di questi materiali rispetto a un materiale metallico richiede, per ottenere il medesimo effetto, uno spessore superiore. Più nello specifico, tale spessore è compreso tra 0,1 mm e 2,5 mm, e preferibilmente compreso tra 0,2 e 1,5 mm.

Nel caso di utilizzo di materiali compositi, per il rinforzo dello strato 2 si utilizzano in questo caso fibre (preferibilmente continue) di vetro, carbonio, UHMWPE, aramidiche, di lino o di canapa o altre fibre vegetali, metalliche, ceramiche o polimeriche con modulo elastico superiore a 20 GPa (ASTM C1557), e matrici polimeriche con modulo elastico superiore a 2 GPa (ASTM D695), ad esempio di resina epossidica.

La matrice epossidica del primo strato esterno 2 è, più preferibilmente, una matrice epossidica modificata, cioè una matrice cui sono aggiunti additivi, ad esempio acceleratori della polimerizzazione.

In alternativa, lo strato 2 può essere realizzato di uno dei seguenti materiali polimerici:

preferibilmente polietilene (PE), polipropilene (PP), polifenilensulfuro (PPS), polietilentereftalato (PET), Nylon (Nylon 6, Nylon 6,6), policarbonato (PC), polieterchetone (PEEK), polimetilmetacrilato (PMMA), poliossimetilene (POM), polistirene (PS), polivinilclorurato (PVC), acrilonitril-butandiene-stirene (ABS), resina epossidica, resine fenoliche, o resine poliestere.

In una forma di esecuzione, lo strato esterno 2 e lo strato esterno 4 sono realizzati di egual spessore. In generale, lo spessore dello strato 4 può variare da valori superiori a quelli dello spessore dello strato 2, a valori pari o inferiori a quelli dello spessore dello strato 2 in funzione delle proprietà del tessuto che lo costituisce.

In generale, al fine di garantire al pannello una flessibilità idonea agli impieghi pratici, la rigidezza flessionale dello strato 2 (considerato in configurazione piana) deve risultare pari o inferiore a 20 N/m<2 >per m, più preferibilmente pari o inferiore a 6 N/m<2 >per m;

in formule:

dove:

Ef,2 è il modulo elastico flessionale dello strato 2, misurato mediante ASTM E855 o ASTM D790;

t2 è lo spessore dello strato 2;

l è la larghezza della sezione del campione dello strato 2 per il quale viene effettuata la misurazione;

EJmax è massima rigidezza flessionale ammissibile per lo strato esterno 2 (pari o inferiore a 20 N/m<2 >per m, più preferibilmente pari o inferiore 6 N/m<2 >per m).

Inoltre, per garantire resistenza e rigidezza flessionale al pannello idonee agli impieghi pratici, il prodotto dello spessore dello strato 2 e del suo modulo di elasticità flessionale, misurato mediante ASTM E855 o ASTM D790, deve risultare superiore a 0,4 MPa∙m, più preferibilmente superiore a 0,8 MPa∙m .

Materiali e metodi/4 – strato intermedio 3

Lo strato intermedio 3 è realizzato, preferibilmente, come una schiuma polimerica o un materiale con struttura cellulare (ad es. a nido d’ape, c.d. honeycomb). Lo strato intermedio 3 presenta un modulo di comprimibilità tale da consentire la deformazione del pannello 1 quando questo viene sottoposto a deformazione nel primo verso di inflessione (piegato verso il secondo strato esterno 4).

In particolare, per uno strato intermedi 3 utilizzabile nel pannello 1 si distingue tra:

- un modulo di comprimibilità macroscopico, misurabile tramite la normativa ASTM C365/C365M, che caratterizza gli strati, rilevato, nelle schiume, ad una dimensione superiore a quella delle porosità in esse presenti o, nei materiali con struttura a nido d’ape, ad una dimensione superiore al doppio della dimensione (raggio) delle celle (ad es. esagonali),e

- un modulo di comprimibilità del materiale, che caratterizza il materiale di cui sono costituite le pareti delle porosità delle schiume o le pareti delle celle.

In generale, il modulo di comprimibilità macroscopica dello strato intermedio 3, in almeno una direzione parallela agli strati del pannello, detta in seguito, per comodità, direzione longitudinale, risulta, preferibilmente, inferiore al modulo di comprimibilità del primo strato esterno 2; più nello specifico, il modulo di comprimibilità macroscopica dello strato intermedio 3 risulta di almeno due ordini di grandezza inferiore al modulo di comprimibilità del primo strato esterno 2 (che in questo caso è il modulo elastico a compressione), più preferibilmente almeno 3 ordini di grandezza inferiore. Ciò consente di evitare che lo strato intermedio 3 ostacoli la flessione del pannello 1 in almeno una direzione sostanzialmente perpendicolare a tale/i direzione/i longitudinale/i lungo le quali lo strato intermedio risulta comprimibile.

Quando lo strato intermedio 3 ha struttura cellulare, ad esempio a nido d’ape (celle esagonali) questo è realizzato preferibilmente di policarbonato, meta-aramide, o altri polimeri.

In altre forme di esecuzione lo strato intermedio 3 è un riempitivo realizzato in schiuma polimerica solida, ad esempio schiuma di polietilentereftalato o polietersolfoni. Altri materiali utilizzabili includono polistirene, poliuretano, polivinilcloruro (PVC), poliolefine, espansi ureici, etilenvinilacetato (EVA), polietilentereftalato o in poliestere o combinazioni di esse. A questi polimeri possono essere addizionati ritardanti di fiamma. Possono essere usate anche schiume auxetiche.

Al fine di garantire una bassa densità complessiva del pannello 1 senza comprometterne le prestazioni, è preferibile che lo strato intermedio 3 abbia (dal punto di vista macroscopico) una densità compresa tra 10 e 250 kg/m3, e più preferibilmente compresa tra 80 e 135 kg/m3. Tale densità è nota comunemente con l’appellativo di “bulk density”.

In alcune forme di esecuzione, lo strato intermedio 3 è realizzato di materiale in schiuma con una lavorazione o sagomatura superficiale più o meno profonda. Ad esempio, come visibile nelle figure 5, 6, 7, lo strato intermedio 3 può essere lavorato in modo da creare più liste di materiale intervallate da interstizi I (con ciascun interstizio I compreso fra due liste successive). L’ampiezza degli interstizi I può essere più (figura 5) o meno (figura 6) ampia in funzione delle esigenze. In tal modo si assegna al materiale dello strato 3 una direzione di piegatura preferenziale. Con il termine “direzione di piegatura” si intende designare la direzione di un asse attorno al quale avviene la rotazione di una prima sezione di materiale (in questo caso dello strato intermedio) rispetto a una sezione di materiale adiacente quando la prima sezione di materiale è ripiegata sulla seconda sezione di materiale.

In alternativa, il materiale dello strato 3 può essere lavorato in modo da conferire ad esso una struttura goffrata, ad esempio ricavando gli interstizi I lungo una coppia di direzioni ortogonali con un procedimento assimilabile alla fustellatura. Così facendo si ottengono due direzioni di piegatura preferenziali, ortogonali fra loro.

Esempi di schiume recanti tali lavorazioni sono commercialmente note con i nomi commerciali Grid-Scored, CountourKore, Scored, FlexiCut.

Di preferenza, gli interstizi I non si estendono per l’intero spessore dello strato intermedio, e hanno orientamento tale per cui essi si affacciano verso lo strato 4. Ciò significa che lo strato intermedio 3 esibisce, all’interfaccia con lo strato 2, una superficie priva di variazioni geometriche, mentre esibisce una superficie intervallata da valli (gli interstizi I) rispetto allo strato 2.

Lo strato intermedio 3 con struttura cellulare o di schiuma sagomata (ad esempio con interstizi I) risulta essere dotato di direzioni preferenziali di piegatura, disposte longitudinalmente rispetto agli strati del pannello 1, corrispondenti alle direzioni dei lati delle celle esagonali.

Lo strato intermedio 3 realizzato di schiuma non sagomata risulta invece isotropo e quindi privo di direzioni preferenziali di piegatura.

In una forma di realizzazione alternativa il riempitivo è costituito da materiale cellulosico di origine vegetale o da legno (preferibilmente di balsa) e la comprimibilità macroscopica deriva essenzialmente dalla presenza di interstizi I.

Nel caso di utilizzo di uno strato intermedio 3 in materiale con struttura a nido d’ape, il buckling degli strati esterni corrisponde al fenomeno descritto come “face dimpling” nella normativa ASTM C274) e risulta che la capacità di deformarsi dello strato esterno 2, sia influenzata dalla dimensione s delle celle esagonali; è infatti noto che, in prima approssimazione, vale la seguente relazione:

dove:

σb,2,x è la tensione critica di buckling del primo strato esterno 2, in una generica direzione x appartenente al dominio bidimensionale che descrive lo sviluppo superficiale dello strato, preferibilmente (nel caso di materiale fibrorinforzato) una direzione coincidente con la direzione di orientamento delle fibre;

Ec,2,x è il modulo di elasticità a compressione del primo strato esterno 2, nella medesima suddetta direzione x;

t2 è lo spessore del primo strato esterno 2, e

s è la dimensione (raggio) della cella esagonale.

Nel caso di utilizzo di uno strato intermedio 3 realizzato di schiuma, il carico critico di buckling (tensione di compressione critica), e più correttamente quello per cui si assiste al fenomeno del “face wrinkling” (con riferimento ad ASTM C274), dello strato esterno 2 è influenzato dal modulo di elasticità e dallo spessore dello strato stesso. Varie relazioni sono note per stimare tale tensione di compressione critica (detta σb,2,x), tra cui la seguente:

σb,2,x = 2/3 ∙ (Ec,2,x ∙ E3,z ∙ t2 / t3) <0,5>

dove, analogamente alla relazione precedente:

t2 è lo spessore del primo strato esterno 2,

Ec,2,x è il modulo di elasticità a compressione del primo strato esterno 2 come da normativa ASTM D3410/D3410M (per strato in matrice polimerica fibrorinforzata), nella direzione x di calcolo della tensione σb,2,x;

t3 è lo spessore dello strato intermedio 3, e

E3,z è il modulo di elasticità a compressione dello strato intermedio 3 in direzione dello spessore come da normativa ASTM C365/C365M.

La tensione di rottura a compressione dello strato 2 è misurata in accordo allo standard ASTM D3410/D3410M nel caso di materiali fibrorinforzati, in accordo allo standard ASTM D695 in caso di materiali polimerici, in accordo allo standard ASTM E9-89A nel caso di materiali metallici. Per tensione di rottura a compressione si intende la tensione di snervamento a compressione, qualora essa risulti inferiore a quella di rottura.

Il riferimento al termine “strato” per quanto concerne le tensioni di buckling intende indicare il fatto che viene preso in considerazione lo strato assemblato a formare il pannello, e non lo strato a sé stante precedentemente all’assemblaggio del pannello.

Le proprietà flessionali del pannello 1 sono prodotte dalla compresenza delle seguenti peculiarità:

- una capacità dello strato intermedio 3 di comprimersi lungo una direzione parallela a quella degli strati, in forza della sua struttura (caratterizzata da porosità, nel caso di schiume, o presenza di celle vuote o piene di gas, nel caso di materiali con struttura a nido d’ape) e delle caratteristiche elastiche del materiale di cui lo strato è composto,

- una ridotta tensione di buckling delle fibre, dei filamenti costituenti il secondo strato esterno 4 e degli strati di interfaccia (5) e di rivestimento (6), tale da consentire ad esso di collassare localmente verso l’esterno del pannello 1, specialmente laddove non vi è adesione fra lo strato esterno 4 e lo strato intermedio 3, e/o localmente verso lo strato intermedio 3 (quindi all’interno delle celle, tipicamente esagonali, o comprimendo la schiuma in direzione normale a quella della sua superficie).

È possibile inoltre prevedere zone di interfaccia fra lo strato 4 e lo strato intermedio 3 in cui non vi sia adesione (cosa che, in una certa misura, è già realizzabile attraverso la disposizione delle aree di contatto CA); questo, ad esempio, può essere ottenuto impiegando un film adesivo sagomato come strato di interfaccia 5. La dimensione delle zone non incollate corrisponderà alla dimensione caratteristica alla quale si manifesta il fenomeno del buckling. Un esempio è visibile in figura 5, ove lo strato 5 si estende solo in corrispondenza dei picchi fra gli interstizi I.

Il processo di fabbricazione del pannello 1 oggetto della presente invenzione prevede la creazione degli strati del pannello mediante estrusori e stampi. É possibile realizzare pannelli aventi una determinata forma a riposo scegliendo stampi di forma corrispondente e/o selezionando la velocità di rotazione degli estrusori. Ad esempio, se si usa uno stampo semi-cilindrico, il pannello manterrà come struttura di riposo la forma semi-cilindrica dello stampo.

Dopo aver realizzato gli strati del pannello, il processo di fabbricazione prevede la sovrapposizione e l’incollaggio di tali strati.

Ciò avviene preferibilmente applicando una pressione che tende a comprimere tra loro gli strati del pannello, ad esempio in autoclave o mediante sacco a vuoto (tecnologia nota anche come vacuum bag technology).

La formatura del pannello 1 mediante sacco a vuoto è schematicamente illustrata in figura 8. Più in dettaglio, uno stampo MD ricoperto opzionalmente da un film polimerico distaccante DF (o in alternativa un gel distaccante) che conferisce al pannello (sandwich) la forma a riposo (configurazione indeformata).

Il primo strato esterno 2 è adagiato sul film distaccante DF, il riempitivo/strato intermedio 3 viene deformato per aderire al primo strato esterno 2, quindi il secondo strato esterno viene posizionato sopra lo strato intermedio 3, tensionato in modo da ottenere una superficie senza pieghe.

Sopra lo strato 4 è posizionato opzionalmente un film distaccante (non rappresentato in figura), quindi un tessuto traspirante PF, ed infine un sacco a vuoto VB, che è chiuso sui bordi dello stampo MD mediante cordoni di mastice SL.

Mediante una valvola VL per sacco a vuoto collegata a una pompa a vuoto, i gas nella camera compresa tra stampo MD e sacco a vuoto VB vengono aspirati cosicché l'aria al di fuori del sacco a vuoto VB comprime il sacco stesso mantenendo a stretto contatto tra loro i diversi strati del sandwich durante il successivo processo di cottura.

L’incollaggio in un ambiente a bassa pressione permette, vantaggiosamente, una migliore adesione fra gli strati del pannello 1. Preferibilmente, l’incollaggio avviene ad una temperatura compresa tra 40°C e 200°C, più preferibilmente pari a 120°C. Il tempo di cottura per ottenere l’incollaggio è, preferibilmente, compreso tra 30 minuti e 6 ore, più preferibilmente pari a 45 minuti.

Il processo di cottura alle condizioni sopra descritte determina l’incollaggio tra gli strati 2, 3, 4 mediante la polimerizzazione della matrice polimerica dello strato 2 e mediante fusione dello strato di interfaccia 5.

Preferibilmente, gli strati esterni 2, 4 e lo strato 5 hanno una superficie maggiore di quella dello strato intermedio. In tal caso, gli strati esterni 2, 4 e lo strato 5 si piegano su bordi del pannello (ovvero i lati del pannello nella direzione dello spessore), per effetto della pressione. Preferibilmente si scelgono matrici (per lo strato 2) e materiali/adesivi (per lo strato 5) che polimerizzano alle stesse condizioni di temperatura e con tempi simili in modo da evitare una degradazione dei polimeri, e al fine di permetterne la copolimerizzazione sui bordi e raggiungere una efficace adesione delle “pelli” (strati 2, 4) allo strato intermedio 3. Vantaggiosamente, ciò permette al pannello di avere una maggiore resistenza al distacco tra gli strati.

Gli inventori hanno inoltre osservato come sia consigliabile flettere una prima volta il pannello 2 verso lo strato esterno 4 (primo verso di inflessione) al termine del processo produttivo, così da migliorare la sua flessibilità.

Il funzionamento del pannello fin qui descritto è il seguente.

Applicando al pannello 1 a riposo un momento flettente M1, come mostrato in Figura 2 e 9 (e, per quanto concerne le forme di esecuzione con strato intermedio 3 lavorato con interstizi I, nelle figure 5B, 6B, 7B), tale da piegare il pannello verso il secondo strato esterno 4, si produce una variazione della curvatura del pannello rispetto alla situazione di riposo (la cui forma è indicata con linea a tratteggio e riferimento RS in figura 9), ovvero il pannello 1 si piega sul secondo strato esterno 4.

L’espressione “piegare il pannello verso il secondo strato esterno 4”, come evidente dalle figure, intende designare una condizione per cui il pannello 1 è deformato nel primo verso di inflessione ad opera del momento flettente M1 che si caratterizza per l’applicazione/sovrapposizione di una trazione/tensione delle fibre esterne dello strato 2 e una compressione delle fibre esterne dello strato 4.

Ciò è dovuto al fatto che il secondo strato esterno 4 è deformabile per buckling e flessibile mentre il primo strato esterno 2 è flessibile ma sostanzialmente non estensibile.

Se, al contrario, si applica al pannello 1 un momento M2 (di stessa intensità ma verso opposto a M1) come mostrato in Figura 3 e in figura 10, tale da piegare il pannello 1 verso il primo strato esterno 2, il pannello 1 non subisce deformazioni macroscopiche, mantenendo sostanzialmente la forma a riposo (nuovamente riferimento RS, figura 10).

L’espressione “piegare il pannello verso il primo strato esterno 2”, come evidente dalle figure, intende designare una condizione per cui il pannello 1 è deformato in un secondo verso di inflessione ad opera del momento flettente M2 che si caratterizza per l’applicazione/sovrapposizione di una trazione/tensione delle fibre esterne dello strato 4 e una compressione delle fibre esterne dello strato 2, specularmente a quanto accade per effetto del momento M1.

Ciò è dovuto al fatto che il primo strato esterno 2 resiste a compressione senza deformarsi per buckling e il secondo strato esterno 4 è sostanzialmente inestensibile. Tale comportamento è conseguenza del fatto che la tensione di buckling dello strato 2 è superiore a quella dello strato 4. Grazie a tale proprietà, lo strato 2 ha prevalentemente un comportamento flessionale elastico o quasi-elastico, mentre lo strato 4 ha un comportamento prevalentemente tensostrutturale: la bassa tensione di buckling determina instabilità elastica reversibile (c.d.

“wrinkling” reversibile) quando lo strato 4 è soggetto a compressione – come nel caso dell’azione del momento M1 – e resistenza a trazione pura (o pressoché pura) quando lo strato 4 è soggetto a trazione – come nel caso dell’azione del momento M2.

La deformazione flessionale dello strato 2 è consentita quindi nel verso di inflessione associato a una condizione compressiva dello strato 4, poiché in tale condizione l’instabilità elastica dello strato 4 asseconda la deformazione dello strato 2. Tale condizione è visibile con molta chiarezza in figura 9A, dove è evidente come i fasci di fibre dello strato 4 non permeati dallo strato di interfaccia 5 siano ingobbiti verso l’esterno e sostanzialmente sollevati rispetto allo strato intermedio 3 stesso. Volendo stabilire un’analogia, le fibre dello strato esterno 4 in questa condizione si comportano come gli stralli di un ponte sospeso qualora il ponte fosse soggetto a una forza che tendesse – per così dire - a “richiuderlo a libro”. Non solo: il sollevamento dei fasci di fibre dello strato 4 in questa condizione sostanzialmente rende il comportamento del pannello 1 in larga parte dipendente dalle caratteristiche del complesso strato intermedio 3 strato esterno 2.

Viceversa, il comportamento tensostrutturale dello strato 4 emerge all’atto dell’instaurazione di una condizione di trazione dello strato medesimo, che contrasta la deformazione flessionale dello strato 2 nel verso di inflessione opposto. Il tecnico del ramo apprezzerà peraltro l’analogia con il comportamento di una tensostruttura propriamente detta: gli elementi tensostrutturali contrastano la deformazione flessionale delle masse sospese in un unico verso (in quel caso obbligato e determinato dalla direzione dell’accelerazione di gravità).

Il comportamento tensostrutturale è peraltro una proprietà intrinseca dello strato 4 quando questo viene congiunto allo strato 3 mediante lo strato di interfaccia 5. La matrice tensostrutturale che viene posta in essere opera, in virtù della disposizione delle aree di contatto CA, sia nel verso dell’ordito, sia nel verso della trama del tessuto che costituisce lo strato 4. Si osservi inoltre che modulando il rapporto ordito/trama del tessuto costituente lo strato 4, e tenendo presente naturalmente i vincoli precedentemente illustrati a riguardo, si possono modulare le proprietà flessionali dello strato 4.

Ancora in altre parole, si può affermare che nel pannello/sandwich 1, e in un verso di inflessione che determina una compressione delle fibre esterne dello strato esterno 2, quest’ultimo sia supportato mediante una tensostruttura costituita dalle fibre del tessuto di cui è realizzato lo strato 4, che ne limita fortemente, fino a prevenirla, la deformazione flessionale. Nel verso di inflessione opposto, la deformazione flessionale dello strato 2 può essere notevole, arrivando finanche (figura 12) all’arrotolamento del pannello 1 con lo strato 4 in condizioni di completo raggrinzimento.

Non solo: se nel caso di deformazione nel primo verso di inflessione una parte dei fasci di fibre dello strato 4 vengono sostanzialmente “disattivati” per sollevamento rispetto allo strato intermedio, quando spira sul pannello 2 un momento M2 che tende a provocare una deformazione nel secondo verso di inflessione i fasci di fibre precedentemente “disattivati” vengono “riattivati” e sopportano gli sforzi di trazione congiuntamente alle porzioni di strato 4 direttamente permeate dallo strato 5. Questo significa, in ultima analisi, che sussiste una asimmetria non solo a livello di rigidezza flessionale, ma anche – e soprattutto – a livello di densità di elementi (tenso)strutturali che intervengono nello strato 4.

Questa asimmetria della rigidezza flessionale è quindi ottenuta in virtù della scelta degli strati del pannello (e quindi in base alle caratteristiche tecniche sopra descritte, quali moduli elastici, tensioni di buckling, moduli di compressibilità macroscopici etc.), che consentono di ottenere che la rigidezza flessionale del pannello quando questo viene sottoposto ad un momento M1 e, preferibilmente, più di un ordine di grandezza inferiore alla rigidezza dello stesso pannello se sottoposto ad un momento M2 (di eguale intensità rispetto al momento M1). Più preferibilmente, la rigidezza legata al momento M1 è almeno due ordini di grandezza inferiore rispetto alla rigidezza legata al momento M2.

La flessione del pannello sul secondo strato esterno 2 avviene inoltre lungo direzioni di piegatura preferenziali, determinate dalla struttura del pannello 1.

Ulteriori direzioni preferenziali di piegatura sono anche determinate dall’orientamento delle fibre del tessuto dello strato 4, e delle fibre che rinforzano la matrice dello strato 2 (se realizzato di materiale fibrorinforzato). Ad esempio, se tali strati esterni comprendono una maggior porzione fibre disposte in una medesima direzione, il pannello 1 offre una minore resistenza a piegarsi lungo una direzione parallela a tali fibre.

Le proprietà flessionali del pannello oggetto della presente invenzione possono rivelarsi particolarmente utili nel campo aerodinamico e fluidodinamico. Il pannello è, infatti, in grado di variare la sua forma sotto l’azione di forze esterne e questo, vantaggiosamente, può produrre una riduzione dell’azione esercitata da tali forze sul pannello stesso, evitando tensioni che altrimenti avrebbero potuto indurre rotture nel pannello. Questo comportamento può ad esempio manifestarsi nel caso in cui il pannello sia soggetto all’azione di un forte vento, tale da indurre il pannello a flettersi. Per effetto della flessione si riduce la superficie del pannello esposta al vento e quindi l’azione dello stesso sul pannello.

Il pannello oggetto della presente invenzione può trovare impiego in molteplici settori della tecnica, alcuni dei quali sono segnalati qui di seguito a solo titolo esemplificativo.

Il pannello può essere utilizzato in campo aeronautico, nel caso in cui sia necessario avere un materiale flessibile che permetta di cambiare conformazioni aerodinamiche. In questi casi si può ad esempio prevedere che il pannello sia flesso applicando opportune forze per mezzo di tiranti, corde, pistoni o altri meccanismi.

Nel campo delle tute di sicurezza, ad esempio nel motociclismo, il pannello può essere utilizzato per creare giunture in grado di resistere a urti o a strisciamento. In aggiunta, il pannello può servire a limitare eventuali possibili movimenti in grado di lussare o danneggiare articolazioni o tendini di utenti che indossino tali tute.

Il pannello può anche essere impiegato nel campo del design per interni o dell’attrezzatura da campeggio, per creare oggetti e arredamenti trasformabili o pieghevoli e caratterizzati da notevole leggerezza, ad esempio sedie pieghevoli.

Il pannello può essere anche utilizzato in campo medico e riabilitativo, nel caso in cui sia necessario avere un materiale molto leggero, resistente e flessibile in un solo senso. Ad esempio, il pannello può essere utilizzato per realizzare tutori di riabilitazione per ginocchia e braccia, al fine di limitare la rotazione delle articolazioni. Inoltre, il pannello 1 può essere utilizzato per la realizzazione di una seduta di una sedia a rotelle pieghevole che unisca la trasportabilità delle sedie a rotelle pieghevoli al confort, alla stabilità e alla durata di una sedia a rotelle con seduta rigida.

Un ulteriore utilizzo del pannello è possibile in campo nautico e sportivo, per la produzione di vele, aquiloni, scafi pieghevoli, imbarcazioni e loro componenti, che richiedono ottime prestazioni di resistenza in trazione e leggerezza; inoltre, nel settore degli sport invernali, il pannello può essere utilizzato per la produzione di attrezzatura pieghevole e leggera (ad esempio bob, slittini etc.). Nel settore prettamente sportivo è possibile utilizzare il pannello 1 per realizzare stecche per guanti da portiere ultraleggeri, che consentono un movimento di flessione in un senso, opponendo resistenza alla flessione in senso opposto oltre un limite preimpostato.

Infine, nel campo edilizio, il pannello può essere utilizzato per realizzare strutture d’emergenza o strutture per formatura di getti di calcestruzzo.

È possibile inoltre la realizzazione di giunzioni flessibili tra elementi e pannelli in composito rigidi, che consentono di mantenere la continuità del materiale o ottenere giunzioni stagne, garantire una distribuzione ottimale delle tensioni anche nella zona di giunzione.

Naturalmente, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato senza per questo uscire dall’ambito di protezione della presente invenzione, così come definito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pannello (1) a struttura stratificata comprendente: - un primo strato esterno (2), - uno strato intermedio (3), - un secondo strato esterno (4), e - uno strato di interfaccia (5) fra detto strato intermedio (3) e detto secondo strato esterno (4), detto strato di interfaccia (5) essendo configurato per permettere l’adesione degli strati (3, 4) tra cui è interposto, in cui: il secondo strato esterno (4) è realizzato come un tessuto a fibre continue, dette fibre continue avendo modulo di elasticità a trazione maggiore o uguale a 40 GPa misurato in accordo con la normativa ASTM C1557.
2. 2. Pannello (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo strato esterno (2) è realizzato di materiale in foglio, preferibilmente un materiale composito, avente modulo elastico flessionale superiore a 2 GPa misurato mediante ASTM E855 o ASTM D790.
3. 3. Pannello (1) secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui lo spessore di detto primo strato esterno (2) è compreso fra 0,04 mm e 2,5mm.
4. 4. Pannello (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui vale la seguente relazione Ef,2∙l2∙t2<3>/12 ≤ EJmax∙l2 dove: Ef,2 è il modulo elastico flessionale del primo strato esterno (2), misurato mediante ASTM E855 o ASTM D790; t2 è lo spessore del primo strato esterno (2); l è la larghezza di una sezione del campione di detto primo strato esterno (2) per il quale viene effettuata la misurazione; EJmax è la massima rigidezza flessionale ammissibile per detto primo strato esterno (2), pari o inferiore a 20 N/m<2 >per m, più preferibilmente pari o inferiore a 6 N/m<2 >per m.
5. 5. Pannello (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il prodotto dello spessore di detto primo strato esterno (2) e del modulo di elasticità flessionale di detto primo strato esterno (2), misurato mediante ASTM E855 o ASTM D790, è superiore a 0,4 MPa∙m, più preferibilmente superiore a 0,8 MPa∙m .
6. 6. Pannello (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto strato di interfaccia ha modulo secante di elasticità al 10% di allungamento minore o uguale a 350 MPa misurato in accordo con ASTM D882.
7. 7. Pannello (1) secondo la rivendicazione 1, includente inoltre uno strato di rivestimento (6) di detto secondo strato esterno (4), detto strato di rivestimento (6) essendo disposto da una parte opposta di detto primo strato esterno (4) rispetto a detto strato di interfaccia (5).
8. 8. Pannello secondo la rivendicazione 1, in cui detto strato di interfaccia (5) è realizzato come film polimerico solido, preferibilmente termoplastico, detto strato di interfaccia (5) essendo fusibile per realizzarne una penetrazione parziale nelle fibre continue del secondo strato (4), congiungendo il secondo strato esterno (4) allo strato intermedio (3).
9. 9. Pannello secondo la rivendicazione 1, in cui detto strato di interfaccia (5) comprende un precursore polimerico, particolarmente in polvere o in pellet, fusibile e successivamente distribuibile su almeno una delle superfici di detto strato intermedio (3) e detto secondo strato esterno (4) da congiungere.
10. 10. Pannello secondo la rivendicazione 1, in cui detto strato di interfaccia (5) comprende un adesivo a contatto, detto adesivo a contatto essendo liquido a temperatura ambiente.
11. 11. Pannello (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo strato esterno (2) ha spessore superiore rispetto a uno spessore di detto secondo strato esterno (4).
12. 12. Pannello (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo strato esterno (2) ha spessore pari o inferiore a uno spessore di detto secondo strato esterno (4).
13. 13. Pannello (1) secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 12 in cui detto tessuto a fibre continue comprende un intreccio tessile di tipo saia o di tipo raso avente una portata di ordito o una portata di trama (L) maggiore di 1,2 mm, preferibilmente maggiore di 3 mm, più preferibilmente maggiore di 3,5 mm.
14. 14. Pannello (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo strato esterno (2) comprende un materiale composito rinforzato con fibre di carbonio.
15. 15. Pannello (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto strato di interfaccia (5) è realizzato di etilvinile-acetato (EVA).
16. 16. Pannello (1) secondo la rivendicazione 1, in cui le fibre continue di detto secondo strato esterno (4) sono realizzate di polietilene ad alta densità a peso molecolare ultra-elevato (UHMWPE).
17. 17. Pannello (1) secondo la rivendicazione 1, in cui lo strato intermedio (3) è realizzato in un materiale scelto nel gruppo costituito da: - materiali aventi una struttura a nido d’ape, o - schiume polimeriche.