IT201600122745A1 - Processo per la produzione di un materiale composito termoplastico - Google Patents
Processo per la produzione di un materiale composito termoplasticoInfo
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Description
DESCRIZIONE
“PROCESSO PER LA PRODUZIONE DI UN MATERIALE COMPOSITO
TERMOPLASTICO”
La presente invenzione riguarda un processo per la produzione di un materiale composito termoplastico, in particolare per la produzione di un granulato in detto materiale composito termoplastico per l’intaso di campi in erba artificiale, a partire da un materiale di riciclo come la carta da parati.
La struttura di una superficie di manto erboso artificiale comprende un granulato, detto ‘intaso prestazionale’, che ha la funzione di contribuire a realizzare una superficie avente le caratteristiche desiderate per l’uso a cui è destinata, ad esempio per lo svolgimento di sport, per il gioco, etc. Detto intaso prestazionale presenta ad esempio desiderate caratteristiche di risposta elastica e resistenza all’usura. Inoltre molto spesso dette superfici sono all’aperto e quindi sono esposte agli agenti atmosferici (pioggia, raggi UV, ozono, agenti ossidanti, etc.), quindi è desiderato un granulato che sia stabile chimicamente, duraturo, drenante e capace di ritenere l’umidità necessaria a consentire un uso confortevole della superficie anche nelle giornate secche e assolate.
Sono noti vari materiali per intaso prestazionale.
Sono noti granulati costituiti da gomma vulcanizzata derivata dal riciclo di pneumatici usati. Tale materiale è economico e permette un’ottima resa volumetrica, ottime proprietà elastiche e di resistenza all’usura meccanica.
Sono anche noti granulati costituiti da materiali termoplastici, che sono largamente riciclabili, e limitano i problemi di tossicità.
Sono anche noti granulati costituiti da miscele di materiale organico, ad esempio fibre vegetali come il sughero o la fibra di cocco, che hanno un ridotto impatto ambientale e presentano un’ottimale igroscopia.
La Richiedente ritiene che i granulati noti non siano privi di inconvenienti.
Secondo la Richiedente, le tipologie di granulati disponibili non permettono di soddisfare appieno le caratteristiche desiderate per l’intaso prestazionale, rendendo necessari dei compromessi in fase di scelta del granulato.
Ad esempio i granulati in gomma vulcanizzata si scaldano molto nelle giornate assolate, sprigionando cattivi odori, e sono impermeabili all’acqua, pregiudicando il comfort di gioco. Un’ulteriore criticità è rappresentata dalle problematiche di tossicità e/o smaltimento ecologico dopo l’uso di intasi costituiti da suddetto materiale.
I granulati costituiti solamente da materiali termoplastici tendono con l’uso a compattarsi formando un corpo unico, perdendo gran parte delle loro proprietà di risposta fisica alle sollecitazioni. Inoltre la materia prima vergine per la loro produzione è costosa.
I granulati in miscele di materiale organico necessitano di una manutenzione onerosa in quanto tendono a degradarsi velocemente e vengono rimossi facilmente dalle precipitazioni piovose, essendo galleggianti. Si rende necessario quindi un continuo rimpiazzo del granulato sulla superficie, con conseguenti elevati costi di manutenzione. La Richiedente si è dunque posta il problema di realizzare un processo per la produzione di un materiale composito termoplastico che risolva uno o più dei suddetti problemi. Un problema che può essere risolto dalla presente invenzione è la realizzazione di un materiale composito termoplastico in modo semplice ed economico, ad esempio senza la necessità di macchinari dedicati ulteriori rispetto a quelli comunemente utilizzati nell’industria delle materie plastiche.
Un ulteriore problema che può essere risolto dalla presente invenzione è la produzione di un materiale composito termoplastico che risulti, ad esempio quando ridotto in granulato per intasi, economico, e/o riciclabile, e/o resistente, e/o con desiderate proprietà elastiche e/o igroscopiche.
Un ulteriore problema che può essere risolto dalla presente invenzione è la realizzazione di un materiale composito termoplastico a partire da un materiale di riciclo o di scarto, come nella carta da parati.
Un ulteriore problema che può essere risolto dalla presente invenzione è la messa a punto di un processo per la produzione di un materiale composito termoplastico, dove le proprietà fisiche e chimiche (ad esempio il grado di igroscopicità) del materiale composito prodotto possono essere facilmente ed economicamente variate variando gli ingredienti e/o le dosi degli ingredienti del processo, senza prevedere ulteriori fasi di processo e/o macchinari.
Uno o più dei suddetti problemi vengono risolti da un processo per la produzione di un materiale composito termoplastico in accordo con le allegate rivendicazioni e/o aventi le seguenti caratteristiche.
In un primo aspetto l’invenzione riguarda un processo per la produzione di un materiale composito termoplastico, il processo comprendendo:
- provvedere un materiale iniziale comprendente almeno un componente a base di cellulosa e un primo polimero termoplastico stabilmente accoppiati tra loro;
- macinare detto materiale iniziale;
- dopo la macinatura, aggiungere a detto materiale iniziale almeno un secondo polimero termoplastico e un agente di carica e ottenere una miscela allo stato fuso comprendente almeno detto materiale iniziale, detto agente di carica e detto secondo polimero termoplastico tra loro mescolati;
- conformare e raffreddare detta miscela per ottenere detto materiale composito termoplastico.
Secondo la Richiedente le suddette caratteristiche, in particolare l’utilizzo di un materiale preesistente comprendente un componente a base di cellulosa e un primo polimero termoplastico stabilmente accoppiati tra loro e l’aggiunta di un secondo polimero termoplastico, consente di ottenere un materiale composito termoplastico in modo economico ed ecologico, in quanto il processo può utilizzare come materiale di partenza materiale di riciclo o scarti di produzione industriale, come tipicamente ritagli di carta da parati. Inoltre l’aggiunta del secondo polimero rende il processo complessivamente molto versatile in quanto variando la natura e/o la quantità percentuale del secondo polimero aggiunto, è possibile regolare facilmente entro un ampio intervallo ad esempio la concentrazione di cellulosa all’interno del materiale composito termoplastico, ottenendo un materiale composito termoplastico avente un grado di igroscopicità ottimale per usi in diverse condizioni climatiche.
Inoltre il processo risulta complessivamente versatile, in quanto l’aggiunta del secondo polimero termoplastico riduce la percentuale di cellulosa rispetto a quella originariamente presente nel materiale iniziale. In tal modo si può riportare, se opportuno, la percentuale di cellulosa in un intervallo ottimale ai fini prestazionali e/o si può evitare o limitare la combustione della componente a base di cellulosa durante la fusione della miscela. In tal modo non sono strettamente necessarie (anche se rimangono possibili all’interno della presente invenzione) operazioni e/o macchine dedicate alla separazione del componente a base cellulosa dal primo polimero.
La presente invenzione può presentare una o più delle seguenti caratteristiche preferite. Preferibilmente detto materiale iniziale consiste in materiale da riciclo e/o in scarti di produzione industriale. In tal modo vantaggiosamente è utilizzato un materiale poco costoso che altrimenti sarebbe destinato allo smaltimento, vantaggiosamente comprendente già all’origine ingredienti (primo polimero e cellulosa) utili al prodotto finale. Preferibilmente detto componente a base di cellulosa consiste in carta (ossia cellulosa naturale).
Preferibilmente detto primo polimero termoplastico è scelto nel gruppo comprendente: polivinilcloruro (PVC), resine a base vinilica, polipropilene (PP), polietilene (PE). In una forma particolarmente preferita detto primo polimero termoplastico è polivinilcloruro (PVC).
In una forma preferita detto materiale è carta da parati. Tale materiale consiste infatti tipicamente in carta e polivinilcloruro (PVC), che risultano particolarmente adatti al processo della presente invenzione e conferiscono al granulato finale caratteristiche ottimali come intaso prestazionale.
Preferibilmente detto materiale iniziale comprende una percentuale in peso di cellulosa maggiore o uguale al 10%, più preferibilmente maggiore o uguale al 30%, ancor più preferibilmente maggiore o uguale al 40%, e/o minore o uguale al 80%, più preferibilmente minore o uguale a 70%. Il processo della presente invenzione è particolarmente adatto a tali percentuali di cellulosa, in particolare potendo abbassarne il contenuto relativo.
Preferibilmente detto materiale iniziale è macinato per ridurlo in pezzetti di dimensione principale minore o uguale a 10 mm, più preferibilmente minore o uguale a 8 mm. Per dimensione principale si intende l’estensione longitudinale maggiore di ogni pezzetto. In tal modo il materiale iniziale può essere immagazzinato e manipolato occupando un volume minore ed è facilmente mescolabile in modo omogeneo con altri componenti. Preferibilmente nel materiale composito termoplastico è contenuta una percentuale in peso di detto secondo polimero termoplastico aggiunto maggiore o uguale al 10%, più preferibilmente maggiore o uguale al 20%, ancor più preferibilmente maggiore o uguale al 30% e/o minore o uguale al 60%, più preferibilmente minore o uguale al 50%. In tal modo è possibile ottenere una percentuale ottimale del contenuto di cellulosa nel materiale composito finale, anche a fronte di un materiale iniziale ad alto contenuto di cellulosa (ad esempio con il 50% o più di cellulosa).
Preferibilmente detto secondo polimero termoplastico è scelto in modo tale da amalgamarsi completamente al primo polimero termoplastico nella miscela, più preferibilmente detto secondo polimero termoplastico è uguale a detto primo polimero, ad esempio sia il primo che il secondo polimero sono polivinilcloruro (PVC). Preferibilmente detto secondo polimero termoplastico è scelto nel gruppo comprendente: resine a base vinilica, polivinilcloruro (PVC), polipropilene (PP), polietilene (PE), poliuretano termoplastico (TPU), olefine termoplastiche (TPO), poliammide termoplastica, elastomeri termoplastici, Stirene-Etilene-Butilene-Stirene, Stirene-Butadiene-Stirene. In tal modo è possibile ottenere una miscela fusa in cui gli ingredienti sono mescolati in modo omogeneo e/o un materiale composito termoplastico con opportune proprietà fisico-chimiche.
In una forma realizzativa detto secondo polimero termoplastico è poliuretano termoplastico. Preferibilmente nel materiale composito termoplastico è contenuta una percentuale in peso di detto TPU aggiunto maggiore o uguale a 2%, più preferibilmente maggiore o uguale al 3%, ancor più preferibilmente maggiore o uguale al 4% e/o minore o uguale al 30%, più preferibilmente minore o uguale al 25%, ancor più preferibilmente minore o uguale al 10%. In tal modo, ad esempio quando il primo polimero è in PVC, l’aggiunta del TPU è in grado di conferire al granulo una elasticità migliorata. Ciò è particolarmente importante quando lo spessore dello strato di intaso prestazionale deve essere ridotto (ad esempio a causa di un’erba artificiale di altezza ridotta), pur dovendo conferire le prestazioni meccaniche desiderate, e.g. di risposta elastica.
Preferibilmente detto secondo polimero termoplastico proviene da materiale di riciclo e/o di scarto (ad esempio PVC da carta da parati e/o TPU da suole di scarpe). In tal modo è utilizzato un materiale a basso costo e impatto ambientale.
Preferibilmente detto agente di carica è un agente di carica minerale, più preferibilmente scelto nel gruppo: carbonato di calcio, silica, argilla, bentonite, talco, mica, nerofumo, più preferibilmente detto agente di carica è carbonato di calcio. Preferibilmente nel materiale composito termoplastico una percentuale in peso di detto agente di carica aggiunto è maggiore o uguale al 10%, più preferibilmente maggiore o uguale al 20%, ancor più preferibilmente maggiore o uguale al 25%, e/o minore o uguale al 60%, più preferibilmente minore o uguale al 50%, ancor più preferibilmente minore o uguale al 40%. In tal modo il materiale composito termoplastico viene caricato con un materiale economico e ad elevata densità.
Preferibilmente si prevede aggiungere un colorante, più preferibilmente in una matrice polimerica (masterbatch), ancor più preferibilmente in forma solida granulare. In tal modo è possibile colorare il materiale risultante.
Preferibilmente si prevede di aggiungere uno o più additivi, ad esempio additivi per aumentare la resistenza ai raggi UV (UVA e/o UVB), additivi ritardanti la fiamma e additivi atti ad aumentare la resistenza all’abrasione, preferibilmente in forma solida granulare e/o in forma di polvere.
Preferibilmente il processo comprende aggiungere a detti materiale iniziale, secondo polimero termoplastico e agente di carica, un terzo polimero termoplastico, in modo tale che detta miscela allo stato fuso comprende detto materiale iniziale, detto agente di carica, detto secondo polimero termoplastico e detto terzo polimero termoplastico tra loro mescolati. In tal modo si rende il processo ancor più versatile in termini di caratteristiche del prodotto finale.
Preferibilmente detto terzo polimero termoplastico è scelto nel gruppo: poliuretano termoplastico (TPU), olefine termoplastiche (TPO), poliammide termoplastica. In tal modo è possibile ottenere un materiale composito termoplastico avente ottime caratteristiche di resistenza all’abrasione, e/o di risposta elastica e/o con una ottimale densità per la realizzazione di un granulato utilizzabile come intaso prestazionale nelle superfici in erba sintetica.
Preferibilmente detto terzo polimero termoplastico è poliuretano termoplastico.
Preferibilmente in detto materiale composito termoplastico, una percentuale in peso di detto terzo polimero termoplastico aggiunto è maggiore o uguale al 2%, più preferibilmente maggiore o uguale al 3%, ancor più preferibilmente maggiore o uguale al 5% e/o minore o uguale al 30%, più preferibilmente minore o uguale al 25%, ancor più preferibilmente minore o uguale al 10%. L’aggiunta del TPU è in grado di conferire al granulo una elasticità migliorata come sopra descritto.
Preferibilmente detto secondo e/o terzo polimero termoplastico (in particolare il TPU) è additivato con un additivo espandente. In tal modo la miscela fusa incorpora microbolle d’aria che, dopo raffreddamento, creano micro-porosità nel materiale composito. Tali porosità, ad esempio nel granulo per intaso, conferiscono una capacità di trattenimento dell’acqua e/o una ridotta densità.
Preferibilmente detto secondo e/o terzo polimero termoplastico, e/o detto agente di carica, e/o detto colorante è/sono aggiunto/i in forma granulare solida a detto materiale iniziale macinato e mescolati, ad esempio in un mescolatore cocleare, per ottenere un miscuglio solido. In tal modo è possibile eseguire l’operazione in modo semplice anche in presenza di componenti aventi densità differenti.
Preferibilmente si prevede di alimentare, più preferibilmente ad alimentazione forzata, detto miscuglio solido ad un dispositivo mescolatore, ad esempio un mescolatore scelto nel gruppo: mescolatori monovite, mescolatori bivite (co-rotanti o contro-rotanti), mescolatori ad anello, mescolatori planetari. In tal modo è possibile ottenere una miscela uniforme.
Preferibilmente si prevede di scaldare detto miscuglio solido in detto dispositivo mescolatore (ad esempio per mezzo di resistenze elettriche agenti su una camera interna del dispositivo mescolatore) al fine di ottenere detta miscela allo stato fuso. In tal modo si omogenizza la miscela e si rende possibile la sua conformazione.
Preferibilmente si prevede di scaldare detto miscuglio solido gradualmente dalla temperatura ambiente fino ad una temperatura maggiore o uguale a 170°C, più preferibilmente maggiore o uguale a 180°C e/o minore o uguale a 230°C, più preferibilmente minore o uguale a 220°C. In tal modo è possibile fondere e amalgamare la miscela senza bruciare la cellulosa contenuta.
Preferibilmente conformare detta miscela comprende estrudere detta miscela allo stato fuso, più preferibilmente per mezzo di una testa di estrusione in uscita a detto mescolatore. In tal modo la conformazione può avvenire in modo continuo.
In forme realizzative alternative detto secondo e/o polimero termoplastico e/o detto agente di carica e/o detto colorante, sono aggiunti in fase fusa a detto materiale iniziale, essendo preferibilmente anch’esso in fase fusa. In tal modo è possibile ottenere una miscela omogenea indipendentemente dalle caratteristiche fisiche e chimiche di detto materiale iniziale e detto secondo polimero, che possono avere un punto di fusione del materiale particolarmente basso oppure necessitare riscaldamento e/o trattamenti termici. In tali forme realizzative la miscela allo stato fuso può essere prodotta in mescolatori a lotti.
In ulteriori forme realizzative detto secondo e/o terzo polimero termoplastico, e/o detto agente di carica e/o detto colorante, sono aggiunti in granuli solidi a detto materiale iniziale in fase fusa. Ad esempio dapprima il materiale iniziale macinato viene alimentato ad un mescolatore dotato di un sistema di riscaldamento che fonde il materiale iniziale. In una posizione intermedia del mescolatore viene aggiunto il secondo polimero che viene fuso e mescolato con il materiale iniziale fuso all’interno della camera del mescolatore. Preferibilmente si prevede di macinare detto materiale composito termoplastico, tipicamente mediante un mulino, per ottenere dei granuli con dimensione principale maggiore o uguale a 0,1 mm, più preferibilmente maggiore o uguale a 0,3 mm, ancora più preferibilmente maggiore o uguale a 0,5 mm e/o minore o uguale a 7 mm, più preferibilmente minore o uguale a 5 mm ancora più preferibilmente minore o uguale a 3 mm. In tal modo i granuli hanno dimensione adatta per essere utilizzati come intaso prestazionale nei campi in erba sintetica o per la realizzazione di impianti per discipline sportive come ad esempio piste d’atletica o aree multi sport, e possiedono un rapporto superficie/volume elevato che favorisce le loro qualità igroscopiche e/o riempitive.
Preferibilmente si prevede di vagliare detti granuli, tipicamente mediante un vibrovaglio. In tal modo si ottiene una distribuzione desiderata delle dimensioni dei granuli.
Preferibilmente una percentuale in peso di detto componente a base cellulosa in detto materiale composito termoplastico è minore o uguale al 40%, più preferibilmente minore o uguale al 30%, e/o maggiore o uguale al 10%, più preferibilmente maggiore o uguale al 20%. In tal modo la suddetta miscela può essere fusa senza innescare la bruciatura della cellulosa e il granulo in tale materiale ha proprietà meccaniche e/o idroscopiche ottimali.
In un ulteriore aspetto la presente invenzione riguarda granuli per intasi per superfici in erba sintetica, ciascuno di detti granuli essendo composto da un materiale composito termoplastico in fase solida, dove detto materiale composito termoplastico comprende un primo polimero termoplastico, un componente a base di cellulosa, un ulteriore polimero termoplastico diverso dal primo polimero termoplastico, e almeno un agente di carica tra loro mescolati.
Preferibilmente una percentuale in peso di detto componente a base cellulosa è minore o uguale al 40%, più preferibilmente minore o uguale al 30%, e/o maggiore o uguale al 10%, più preferibilmente maggiore o uguale al 20%.
Preferibilmente detto primo polimero termoplastico è scelto nel gruppo comprendente: polivinilcloruro (PVC), polipropilene (PP), polietilene (PE). In una forma realizzativa preferita detto primo polimero termoplastico è polivinilcloruro (PVC).
Preferibilmente detto ulteriore polimero termoplastico è scelto nel gruppo comprendente: polivinilcloruro (PVC), polipropilene (PP), polietilene (PE), poliuretano termoplastico (TPU), olefine termoplastiche (TPO), poliammide termoplastica, elastomeri termoplastici, Stirene-Etilene-Butilene-Stirene, Stirene-Butadiene-Stirene. In una forma realizzativa preferita detto ulteriore polimero termoplastico è poliuretano termoplastico (TPU).
Preferibilmente detto primo polimero termoplastico e detto ulteriore polimero termoplastico complessivamente sono presenti in detto materiale composito termoplastico in una percentuale in peso minore o uguale al 65%, più preferibilmente minore o uguale al 50%, e/o maggiore o uguale al 25%, più preferibilmente maggiore o uguale al 35%.
Preferibilmente detto agente di carica è presente in detto materiale composito termoplastico in una percentuale in peso minore o uguale al 50%, più preferibilmente minore o uguale al 40%, e/o maggiore o uguale al 10%, più preferibilmente maggiore o uguale al 20%.
Si osserva che detto ulteriore polimero può essere uno tra il secondo e il terzo polimero termoplastico sopra descritti con riferimento al processo della presente invenzione. Preferibilmente detto ulteriore polimero termoplastico è presente in detto materiale composito termoplastico in una percentuale in peso maggiore o uguale a 2%, più preferibilmente maggiore o uguale a 3%, ancor più preferibilmente maggiore o uguale a 5% e/o minore o uguale al 30%, più preferibilmente minore o uguale a 25%, ancor più preferibilmente minore o uguale a 10%.
Preferibilmente detto ulteriore polimero termoplastico è additivato con un additivo espandente.
Preferibilmente detto granulo ha dimensione principale maggiore o uguale a 0,1 mm, più preferibilmente maggiore o uguale a 0,3 mm, ancora più preferibilmente maggiore o uguale a 0,5 mm e/o minore o uguale a 7 mm, più preferibilmente minore o uguale a 5mm ancora più preferibilmente minore o uguale a 3 mm.
Tali granuli soddisfano infatti le suddette caratteristiche desiderate.
In un ulteriore aspetto la presente invenzione riguarda una superficie in erba sintetica comprendente un intaso prestazionale comprendente i suddetti granuli in materiale composito termoplastico o una superficie per discipline sportive, come ad esempio piste d’atletica o aree multi sport, realizzata utilizzando i suddetti granuli.
Le caratteristiche e i vantaggi della presente invenzione saranno ulteriormente chiariti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme realizzative, presentate a titolo esemplificativo e non limitativo, della presente invenzione.
La descrizione dettagliata che segue si riferisce alle figure allegate:
la figura 1 mostra schematicamente un impianto che può attuare una forma realizzativa del processo della presente invenzione;
la figura 2 mostra schematicamente un impianto che può attuare una ulteriore forma realizzativa del processo della presente invenzione
Nelle figure il numero di riferimento 1 indica un materiale iniziale comprendente almeno un componente a base di cellulosa e un primo polimero termoplastico stabilmente accoppiati tra loro. Nel materiale iniziale possono essere anche presenti ulteriori componenti, ad esempio additivi chimici, tipicamente inglobati in una matrice a base del primo polimero.
Il materiale iniziale 1 consiste tipicamente in ritagli di carta da parati, preferibilmente reperiti dagli scarti di produzione o dal riciclo. Tipicamente i ritagli di carta da parati utilizzati comprendono come componente a base di cellulosa la carta e come primo polimero termoplastico il polivinilcloruro (PVC) tra loro stabilmente accoppiati. Ad esempio il PVC viene incollato alla carta oppure spalmato o spruzzato allo stato fuso sulla carta. Tuttavia il materiale iniziale 1 può comprendere altri tipi di materiali contenenti cellulosa e altri tipi di primo polimero termoplastico.
A seconda della qualità e della tipologia dei ritagli di carta da parati disponibili, la percentuale in peso della cellulosa contenuta nel materiale iniziale varia fortemente, potendo assumere valori che vanno dal 10% fino anche a circa il 70%. Il processo della presente invenzione è studiato dalla Richiedente per essere in grado di utilizzare la maggior parte delle tipologie di ritagli di carta da parati disponibili.
Un primo mulino 2 per materiali termoplastici riduce il materiale iniziale 1 in granuli di materiale iniziale macinato 3 aventi dimensione ridotta, ad esempio di dimensione inferiore a 4mm, e adatta affinché il materiale iniziale macinato 3 sia facilmente sottoposto alle successive lavorazioni del processo, occupando un volume minore ed essendo facilmente miscelabile in modo omogeneo con gli altri componenti.
Nella forma realizzativa dell’impianto schematicamente mostrata in figura 1 un primo mescolatore 17 mescola il materiale iniziale macinato 3 e un secondo polimero termoplastico 16, quest’ultimo tipicamente in granuli costituiti da una matrice a base di detto secondo polimero ed eventualmente comprendente ulteriori additivi, formando un miscuglio intermedio 18, granulare.
Preferibilmente un secondo mescolatore 4, separato dal primo mescolatore, mescola al miscuglio intermedio 18, l’agente di carica 6, ed eventualmente un terzo polimero termoplastico 5 e/o almeno un colorante/additivo (complessivamente indicati con il numero 15), per ottenere un miscuglio solido 7. Il terzo polimero termoplastico 5 è tipicamente in granuli costituiti da una matrice a base di detto terzo polimero ed eventualmente comprendente ulteriori additivi, quali stabilizzanti, espandenti, etc. Il colorante è tipicamente contenuto in una matrice polimerica (masterbatch).
Il dispositivo mescolatore 4 comprende esemplarmente una coclea (non mostrata) dotata di una pluralità di tramogge (non mostrate) ciascuna dotata di almeno un dosatore (non mostrato) per aggiungere i suddetti ingredienti al fine di rendere il miscuglio 7 omogeneo a prescindere dalle diverse densità dei componenti. Gli ingredienti vengono trasportati dalla coclea alla tramoggia 13 di alimentazione di un estrusore 8, per esempio un estrusore monovite, mediante alimentazione forzata.
All’estrusore 8 è associato un sistema riscaldante 12 in modo tale che il miscuglio solido 7 viene fuso gradualmente dal sistema di riscaldante 12 nel mescolatore 8. Il riscaldamento avviene progressivamente per evitare che la cellulosa contenuta all’interno della miscela bruci, pregiudicandone la qualità.
L’estrusore 8 è inoltre dotato di una testa di estrusione 14 che, sotto l’azione della vite dell’estrusore, esegue una conformazione grossolana del materiale composito termoplastico 9 che assume una forma a panetti irregolari di dimensione principale compresa tra 5cm e 10cm.
Quest’ultimo, dopo opportuno raffreddamento, viene trattato da un secondo mulino 10 per ottenere granuli 11 di materiale composito termoplastico.
Un’ulteriore lavorazione (non mostrata) prevede una setacciatura dei granuli 11 di materiale composito termoplastico per separane le varie componenti granulometriche, mediante un vibrovaglio (non mostrato), che possono essere destinate a usi diversi o possono essere riciclati all’interno del processo della presente invenzione se fuori specifica.
In una prima forma realizzativa del processo della presente invenzione, realizzata con l’impianto schematicamente mostrato in figura 1, il materiale iniziale 1 consiste in ritagli di carta da parati contenente il 50% di matrice a base di PVC (come primo polimero) e il 50% di carta (come materiale contenente cellulosa). Il secondo polimero 16 è una matrice a base PVC, aggiunta per aumentare la percentuale polimerica e ridurre la percentuale di carta (quindi di cellulosa). Ad esempio nel miscuglio intermedio 18 la percentuale in peso della carta diventa pari al 30% e la percentuale in peso del primo polimero diventa pari al 70%.
Tale miscuglio intermedio 18 viene poi, tramite il secondo mescolatore 4, addizionato di carica minerale 6 e di coloranti/additivi 15 e mescolato. Il miscuglio risultante 7 viene alimentato al dispositivo mescolatore/estrusore 8, fuso, estruso, raffreddato e macinato come sopra descritto.
Il granulo risultante 11 ha ad esempio i seguenti contenuti percentuali in peso:
- PVC 47% (somma della matrice a base PVC iniziale e della matrice a base PVC aggiunto quale secondo polimero termoplastico)
- carta 20% (interamente presente nel materiale iniziale)
- carica minerale 30% (carbonato di calcio aggiunto)
- master colorante/additivi 3% (matrice polimerica con colorante e/o additivi quali ritardanti di fiamma, anti-UV, antiabrasivi, etc.).
In una seconda forma realizzativa del processo, anch’esso realizzato con l’impianto schematicamente mostrato in figura 1, si procede come nella prima forma realizzativa, e inoltre viene aggiunto, ad esempio nel mescolatore 4, il TPU come terzo polimero termoplastico 5 (preferibilmente in una matrice a base TPU additivato con un espandente), per ottenere ad esempio un granulo prestazionale 11 con le seguenti percentuali in peso:
- PVC 42% (somma della matrice a base PVC iniziale e della matrice a base PVC aggiunto quale secondo polimero termoplastico)
- TPU 7% (matrice a base TPU aggiunto quale terzo polimero termoplastico)
- carta 18% (interamente presente nel materiale iniziale)
- carica minerale 30% (carbonato di calcio aggiunto)
- master colorante/additivi 3% (matrice polimerica con colorante e/o additivi quali ritardanti di fiamma, anti-UV, antiabrasivi, etc.).
In una terza forma realizzativa del processo la carta da parati iniziale, che costituisce il materiale iniziale 1, ha il 30% di contenuto in peso in carta e il 70% in PVC. In tal caso non è strettamente necessario aggiungere ulteriore PVC.
In questo caso, con riferimento alla forma realizzativa dell’impianto schematicamente mostrata in figura 2 e in accordo con la presente invenzione, viene aggiunto come secondo polimero 16 il TPU (preferibilmente additivato con un espandente).
Nella forma realizzativa dell’impianto schematicamente mostrata in figura 2 la macinazione del materiale inziale 1 è svolta con le stesse modalità del primo impianto descritto, ed un unico dispositivo mescolatore 4 di tipo cocleare mescola il materiale iniziale macinato 3, il secondo polimero termoplastico 16, l’agente di carica 6 e il colorante 15, i quali formano il miscuglio solido 7 fornito in alimentazione all’estrusore 8.
La fusione, l’estrusione, la conformazione e la macinazione del materiale granulato 11 sono anch’esse esemplarmente svolte con le stesse modalità e macchinari descritti per la prima e seconda forma realizzativa.
In tal modo viene ad esempio ottenuto un granulo prestazionale 11 aventi migliorate proprietà di elasticità e di resistenza all’usura, con le seguenti percentuali in peso:
- PVC 42% (matrice a base PVC interamente presente nel materiale iniziale)
- TPU 7% (matrice a base TPU aggiunto quale secondo polimero termoplastico)
- carta 18% (interamente presente nel materiale iniziale)
- carica minerale 30% (carbonato di calcio aggiunto)
- master colorante/additivi 3% (matrice polimerica con colorante e/o additivi quali ritardanti di fiamma, anti-UV, antiabrasivi, etc.).
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Processo per la produzione di un materiale composito termoplastico (9) comprendente: - provvedere un materiale iniziale (1) comprendente almeno un componente a base di cellulosa e un primo polimero termoplastico stabilmente accoppiati tra loro; - macinare detto materiale iniziale; - dopo la macinatura, aggiungere a detto materiale iniziale (3) almeno un secondo polimero termoplastico (16) e un agente di carica (6) e ottenere una miscela allo stato fuso comprendente almeno detto materiale iniziale (1), detto agente di carica (6) e detto secondo polimero termoplastico (16) tra loro mescolati; - conformare e raffreddare detta miscela per ottenere detto materiale composito termoplastico (9).
- 2. Processo secondo la rivendicazione 1, dove detto materiale iniziale (1) è carta da parati, dove detto componente a base di cellulosa consiste in carta, dove detto primo polimero termoplastico è scelto nel gruppo comprendente: polivinilcloruro, polipropilene, polietilene, preferibilmente polivinilcloruro, dove detto materiale iniziale (1) comprende una percentuale in peso di cellulosa maggiore o uguale al 10%, preferibilmente maggiore o uguale al 40%.
- 3. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti dove detto secondo polimero termoplastico (16) è scelto nel gruppo comprendente: polivinilcloruro, polipropilene, polietilene, poliuretano termoplastico, olefine termoplastiche, poliammide termoplastica, elastomeri termoplastici , Stirene-Etilene-Butilene-Stirene, Stirene-Butadiene-Stirene, preferibilmente polivinilcloruro, e dove detto secondo polimero termoplastico (16) proviene da materiale di riciclo e/o di scarto e dove nel materiale composito termoplastico è contenuta una percentuale in peso di detto secondo polimero termoplastico aggiunto maggiore o uguale al 15%, preferibilmente maggiore o uguale al 20%, e/o minore o uguale al 60%.
- 4. Processo secondo la rivendicazione 1 e 2, dove detto secondo polimero termoplastico (16) è poliuretano termoplastico, e dove nel materiale composito termoplastico (9) è contenuta una percentuale in peso di detto poliuretano termoplastico aggiunto maggiore o uguale a 2%, preferibilmente maggiore o uguale al 3%, e/o minore o uguale al 20%, preferibilmente minore o uguale al 15%.
- 5. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti dove detto agente di carica (6) è un agente di carica minerale, scelto nel gruppo: carbonato di calcio, silica, argilla, bentonite, talco, mica, nerofumo, preferibilmente carbonato di calcio, e dove nel materiale composito termoplastico (9) una percentuale in peso di detto agente di carica aggiunto è maggiore o uguale al 10%, preferibilmente maggiore o uguale al 20%, e/o minore o uguale al 60%, preferibilmente minore o uguale al 50%.
- 6. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente aggiungere a detti materiale iniziale (3), secondo polimero termoplastico (16) e agente di carica (6), un terzo polimero termoplastico (5), in modo tale che detta miscela allo stato fuso comprende detto materiale iniziale, detto agente di carica, detto secondo polimero termoplastico e detto terzo polimero termoplastico tra loro mescolati, dove detto terzo polimero termoplastico (5) è scelto nel gruppo: poliuretano termoplastico, olefine termoplastiche, poliammide termoplastica, preferibilmente detto terzo polimero termoplastico è poliuretano termoplastico, e dove in detto materiale composito termoplastico (9), una percentuale in peso di detto terzo polimero termoplastico aggiunto (5) è maggiore o uguale al 2%, preferibilmente maggiore o uguale al 3%, e/o minore o uguale al 25%, preferibilmente minore o uguale al 15%.
- 7. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, dove detto secondo e/o terzo polimero termoplastico, e/o detto agente di carica, e/o detto colorante è/sono aggiunto/i in forma granulare solida a detto materiale iniziale macinato (3) e successivamente mescolati per ottenere un miscuglio solido (7), dove detto miscuglio solido è alimentato ad un dispositivo mescolatore (8) scelto nel gruppo: mescolatori monovite, mescolatori bivite, mescolatori ad anello, mescolatori planetari, dove si prevede di scaldare detto miscuglio solido in detto dispositivo mescolatore al fine di ottenere detta miscela allo stato fuso, dove conformare detta miscela comprende estrudere detta miscela allo stato fuso, per mezzo di una testa di estrusione in uscita di detto mescolatore e dove la fusione del miscuglio solido (7) comprende un riscaldamento graduale del miscuglio solido dalla temperatura ambiente fino ad una temperatura maggiore o uguale a 170°C, preferibilmente maggiore o uguale a 180°C e/o minore o uguale a 230°C, preferibilmente minore o uguale a 220°C.
- 8. Granuli (11) per intasi per superfici in erba sintetica, ciascuno di detti granuli (11) essendo composto da un materiale composito termoplastico in fase solida (9), dove detto materiale composito termoplastico comprende un primo polimero termoplastico, un componente a base di cellulosa, un ulteriore polimero termoplastico (16) diverso dal primo polimero termoplastico, e almeno un agente di carica (6) tra loro mescolati, dove detto primo polimero termoplastico è scelto nel gruppo comprendente: polivinilcloruro, polipropilene, polietilene, preferibilmente polivinilcloruro, dove detto ulteriore polimero termoplastico è scelto nel gruppo comprendente: polivinilcloruro, polipropilene, polietilene, poliuretano termoplastico, olefine termoplastiche, poliammide termoplastica, elastomeri termoplastici , Stirene-Etilene-Butilene-Stirene, Stirene-Butadiene-Stirene, preferibilmente poliuretano termoplastico.
- 9. Granuli (11) secondo la rivendicazione 8, dove una percentuale in peso di detto componente a base cellulosa è minore o uguale al 40%, preferibilmente minore o uguale al 30%, e/o maggiore o uguale al 10%, preferibilmente maggiore o uguale al 20%, dove detto primo polimero termoplastico e detto ulteriore polimero termoplastico (16) complessivamente sono presenti in detto materiale composito termoplastico in una percentuale in peso minore o uguale al 65%, preferibilmente minore o uguale al 50%, e/o maggiore o uguale al 25%, preferibilmente maggiore o uguale al 35%, dove detto agente di carica è presente in detto materiale composito termoplastico in una percentuale in peso minore o uguale al 50%, preferibilmente minore o uguale al 40%, e/o maggiore o uguale al 15%, preferibilmente maggiore o uguale al 20%, dove detto ulteriore polimero termoplastico (5) è presente in detto materiale composito termoplastico (9) in una percentuale in peso maggiore o uguale a 2%, preferibilmente maggiore o uguale a 3% e/o minore o uguale al 25%, preferibilmente minore o uguale a 15% e dove ciascuno di detti granuli (11) ha dimensione principale maggiore o uguale a 0,1 mm, preferibilmente maggiore o uguale a 0,3 mm e/o minore o uguale a 7 mm, preferibilmente minore o uguale a 5mm.
- 10. Superficie in erba sintetica comprendente un intaso prestazionale comprendente i granuli (11) in materiale composito termoplastico secondo la rivendicazione 8 o 9.
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