IT201700011589A1

IT201700011589A1 - Metodo per il trattamento di materiali fibrosi ed impianto che realizza il suddetto metodo di trattamento

Info

Publication number: IT201700011589A1
Application number: IT102017000011589A
Authority: IT
Inventors: Patrizio Grando; Victor Bartashov
Original assignee: Patrizio Grando; Destra Gmbh
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2018-08-02
Also published as: WO2018142244A1; EP3577083A1

Description

METODO PER IL TRATTAMENTO DI MATERIALI FIBROSI ED IMPIANTO CHE REALIZZA IL SUDDETTO METODO DI TRATTAMENTO.

DESCRIZIONE

L’invenzione concerne un metodo per il trattamento di materiali fibrosi, ad esempio fibre minerali del tipo lana di roccia e prodotti similari.

L’invenzione concerne anche un impianto che realizza il suddetto metodo di trattamento.

Come è noto la lana di roccia è un prodotto artificiale derivante dalla trasformazione di sostanze minerali di varia natura le quali vengono fuse e trasformate in lunghi filamenti che solidificano quando sono investiti da una corrente d’aria che li raffredda.

Successivamente i filamenti vengono miscelati con un legante, preferibilmente ma non esclusivamente comprendente fenoloformaldeide in sospensione acquosa, e quindi vengono disposti a strati sovrapposti fra loro in modo da formare uno spesso tappeto continuo che viene introdotto in un forno di essiccazione.

Per conferire consistenza al tappeto continuo di fibre così approntato, all’interno del forno di essiccazione viene prodotta una corrente di aria calda ad una temperatura variabile da 260 °C. a 280 °C. che investe il tappeto continuo provocando prima l’evaporazione dell’acqua contenuta nel legante e poi la polimerizzazione ed il conseguente indurimento del composto fenolo-formaldeide.

A trattamento concluso il prodotto che esce dal forno presenta l’aspetto di un soffice tappeto continuo che può essere tagliato a misura per ricavare pannelli di varie lunghezze aventi caratteristiche di coibenza termica e di fonoassorbenza che li rendono particolarmente adatti ad essere utilizzati nel settore edilizio e dell'arredamento.

Il suddetto noto processo di produzione presenta però alcuni riconosciuti svantaggi tra i quali il più significativo ed importante è l’alto costo che il produttore deve sostenere per riscaldare le grandi quantità d’aria necessarie per il trattamento di asciugatura e di polimerizzazione del legante fenolo-formaldeide disperso nella massa fibrosa.

Il trattamento diventa particolarmente costoso quando la massa fibrosa presenta spessori superiori a 100 mm. per la difficoltà di far penetrare fino nel cuore della massa fibrosa il calore necessario a realizzare la polimerizzazione del legante fenolo-formaldeide.

Un altro svantaggio è costituito dall’elevato costo degli impianti di essiccazione che sono provvisti di speciali convogliatori a lamelle. Un ulteriore inconveniente riguarda l’elevato consumo energetico dei processi di tipo noto che varia da 250 a 300 kWh per ogni tonnellata di prodotto trattato ed è dovuto non solo alla necessità di riscaldare l’aria di trattamento ma anche alla necessità di riscaldare le masse interne dell’essiccatoio il cui peso spesso eccede le 100 tonnellate. La presente invenzione intende superare tutti gli inconvenienti e le limitazioni sopra elencati.

In particolare è un primo scopo dell’invenzione realizzare un metodo per il trattamento di materiali in fibra minerale che, comparato con i metodi di trattamento noti, richieda, a pari quantità di materiale trattato, il consumo di una minore quantità di energia.

E’ un altro scopo che il metodo dell’invenzione non richieda l’impiego di essiccatoi di elevata massa che comportano elevati costi energetici per il loro riscaldamento.

E’ non ultimo scopo che il metodo di trattamento dell’invenzione e l’impianto che consente di realizzarlo, entrambi oggetto dell’invenzione, consentano di effettuare gli stessi trattamenti degli essiccatoi noti con un sensibile minore impiego di energia.

Gli scopi elencati sono raggiunti da un metodo di trattamento e da un impianto secondo la rivendicazione principale alla quale si farà riferimento.

Altre caratteristiche del metodo e dell’impianto dell’invenzione sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.

Vantaggiosamente il metodo dell’invenzione consente un migliore controllo del prodotto ed una migliore qualità del trattamento rispetto ai metodi noti.

Ancora vantaggiosamente l’impianto dell’invenzione che realizza il suddetto metodo, presenta un costo inferiore rispetto agli impianti di tipo noto che vengono utilizzati per effettuare lo stesso trattamento sulla medesima fibra minerale.

Gli scopi ed i vantaggi detti verranno meglio evidenziati durante la descrizione di una preferita forma di esecuzione dell’invenzione che viene data qui di seguito a titolo indicativo e non limitativo facendo riferimento alla allegata tavola di disegno nella quale:

- la fig. 1 rappresenta il ciclo termico del metodo dell’invenzione;

- la fig. 2 rappresenta in forma schematica l’impianto di trattamento, anch’esso oggetto dell’invenzione, che consente di realizzare il suddetto ciclo termico.

Il metodo dell’invenzione riguarda il trattamento di fibra minerale L additivata con un legante comprendente fenolo-formaldeide in sospensione acquosa che viene realizzato mediante il ciclo termico che si descrive qui di seguito con riferimento alla fig. 1.

L’invenzione riguarda anche l’impianto di trattamento indicato complessivamente con 20 e rappresentato nella fig.2, mediante il quale si realizza il ciclo termico rappresentato in fig.1.

Nel seguito utilizzeremo il termine “fibra minerale” per indicare qualsiasi minerale ridotto allo stato fibroso, ad esempio la cosiddetta “lana di roccia” e simili.

Il metodo comprende una pluralità di fasi di lavorazione che avvengono nell’impianto di trattamento 20 all’interno di un tunnel di trattamento 30 tra una stazione di ingresso 31 ed una stazione di uscita 32, durante le quali, come si osserva nel ciclo termico rappresentato in fig.1, la fibra minerale L subisce una serie di riscaldamenti ed un raffreddamento finale.

Con riferimento alle figure 1 e 2 la fibra minerale L da trattare viene compresa tra due superfici di contenimento 2 tra loro distanziate e contrapposte, che esercitano sulla fibra una forza di compressione finalizzata a conferire alla fibra stessa, fin dall’inizio del trattamento, la forma stabile che essa assumerà a trattamento concluso dopo la polimerizzazione del legante fenolo-formaldeide.

Preferibilmente ma non esclusivamente le superfici di contenimento 2 sono costituite da due nastri motorizzati tra loro contrapposti, paralleli e distanziati che fanno avanzare la fibra da trattare lungo il tunnel di trattamento 30 dalla stazione di ingresso 31 alla stazione di uscita 32. Il ciclo termico prevede una prima fase 1 in cui la fibra minerale viene riscaldata fino ad una prima temperatura 3 compresa tra 20°C e 70°C, preferibilmente ma non necessariamente 50°C, mediante una sorgente di raggi infrarossi 11.

Durante la prima fase 1 il riscaldamento prodotto dalla sorgente a raggi infrarossi 11 indurisce la superficie esterna della massa fibrosa L creando in tal modo un involucro di contenimento che conferisce stabilità e forma alla massa di fibra stessa durante tutti i successivi trattamenti.

Alla prima fase 1 segue una seconda fase 4 in cui la fibra minerale L viene riscaldata fino ad una seconda temperatura 5 non superiore a 100°C. mediante una sorgente di radiofrequenza 12

Le velocità di riscaldamento durante la prima fase 1 e la seconda fase 4 possono essere uguali o differenti tra loro e vengono scelte dal conduttore dell’impianto in funzione delle caratteristiche finali attese del prodotto.

Durante la seconda fase 4 la vibrazione molecolare prodotta dalla radiofrequenza, come è noto, riscalda gradualmente l’acqua della sospensione del legante fenolo-formaldeide fino a portarla allo stato di ebollizione quando si raggiunge la seconda temperatura 5 il cui valore, come è stato detto, non supera i 100°C.

Successivamente il riscaldamento con evaporazione dell’acqua continua durante la terza fase 6 in cui la fibra minerale L viene mantenuta alla seconda temperatura 5 non superiore a 100°C. mediante riscaldamento tramite una o più sorgenti di radiofrequenza 12 che, per loro natura, riscaldano la massa fibrosa dall’interno.

Il calore si diffonde poi spontaneamente verso l’esterno fino ad interessare tutto il volume dalla massa fibrosa che viene mantenuta ad una temperatura non superiore a 100°C.

Tale processo di diffusione del calore e di mantenimento della temperatura ad un valore non superiore a 100°C. viene garantito anche dall’azione concomitante di una o più sorgenti di aria calda 13. Le sorgenti di radiofrequenza 12 e di aria calda 13 sono disposte alternate ed in successione una dopo l’altra.

Nel caso particolare che viene qui descritto con riferimento alla fig.2, durante la terza fase 6 si utilizzano una sorgente di radiofrequenza 12 a monte ed a valle della quale è disposta una sorgente di aria calda 13 in modo che ogni sorgente di aria calda 13 omogeneizza esternamente alla massa fibrosa il calore che essa stessa genera ed anche il calore generato dalla sorgente di radiofrequenza 12 ad essa adiacente che dall’interno della stessa massa fibrosa tende spontaneamente a portarsi verso la superficie esterna.

Sono comunque possibili anche configurazioni differenti comprendenti un differente numero di sorgenti di radiofrequenza 12 e di aria calda 13 e differenti loro reciproche disposizioni.

La durata della terza fase 6 e la disposizione e il numero delle sorgenti di radiofrequenza 12 e di aria calda 13 vengono scelti in funzione della quantità di acqua contenuta nel legante fenoloformaldeide e della massa della fibra minerale da trattare, al fine di ottenere, al termine della terza fase 6, una massa fibrosa sostanzialmente priva d’acqua.

Avviene quindi la quarta fase 7 in cui la lana minerale, oramai completamente essiccata, viene riscaldata dalla seconda temperatura 5 non superiore a 100°C fino ad una terza temperatura 8 compresa tra 120°C e 190°C mediante una sorgente di radiofrequenza 12.

Ovviamente sono possibili anche forme esecutive che prevedono l’impiego di più sorgenti di radiofrequenza 12.

Durante la quarta fase 7 la sorgente di radiofrequenza 12 riscalda la massa fibrosa dall’interno fino a portarla, in un intervallo di tempo variabile a scelta dell’utilizzatore, alla terza temperatura 8 che preferibilmente ma non necessariamente viene scelta di 190°C.

Anche in questo caso il calore generato dalla sorgente di radiofrequenza 12 si propaga dall’interno della massa fibrosa verso l’esterno e la temperatura aumenta gradatamente sia per il riscaldamento prodotto dalla radiofrequenza e sia per la reazione esotermica che si sviluppa durante la polimerizzazione del legante fenolo-formaldeide.

La polimerizzazione avviene quindi a temperatura crescente durante la quarta fase 7 e, raggiunta la terza temperatura 8, continua durante la successiva quinta fase 9 alla temperatura 8 che viene mantenuta costante per un tempo variabile a seconda delle scelte del produttore, mediante una o più, preferibilmente una, sorgente di aria calda 13. La polimerizzazione del legante fenolo-formaldeide consolida la fibra minerale che assume in modo stabile la configurazione definita dai nastri motorizzati 2 tra i quali è compresa.

Al termine della quinta fase 9 segue una sesta fase 10 durante la quale una o più, preferibilmente una, sorgente di aria fredda 14, abbassa la temperatura della massa fibrosa ad un valore prestabilito dal produttore.

Il metodo di trattamento della fibra minerale L che è stato descritto, viene realizzato in un impianto rappresentato schematicamente nella fig.2 ove è indicato complessivamente con 20 che comprende un tunnel di trattamento 30 internamente al quale si sviluppano i già citati nastri motorizzati 2 tra loro contrapposti che fanno avanzare la fibra minerale L tra loro compresa lungo il tunnel di trattamento 30 ed attraverso le stazioni di trattamento.

Sono possibili svariate configurazioni del tunnel 30 ed i nastri motorizzati 2, o altri elementi ad essi equivalenti, si possono sviluppare in modo continuo o discontinuo a seconda della configurazione e tipologia delle sorgenti di radiofrequenza 12, di aria calda 13 e di aria fredda 14 che vengono utilizzate.

A monte del tunnel 30 è presente una stazione di ingresso 31 per l’introduzione della fibra minerale L da trattare, a valle del tunnel 30 è presente una stazione di uscita 32 della fibra minerale L trattata e tra le stazioni di ingresso 31 e di uscita 32 sono presenti le stazioni di trattamento che sono disposte in successione una dopo l’altra e che comprendono:

- una prima stazione 21 avente preferibilmente ma non esclusivamente una sorgente di raggi infrarossi 11, per il riscaldamento della fibra minerale fino ad una prima temperatura 3 compresa tra 20°C e 70 °C. Preferibilmente tale prima temperatura 3 è di 50°C;

- una seconda stazione 22 avente preferibilmente ma non esclusivamente una sorgente di radiofrequenza 12 per il riscaldamento della fibra minerale fino ad una seconda temperatura 5 non superiore a 100°C. Preferibilmente tale seconda temperatura 5 è di 100°C;

- una terza stazione 23 avente una o più sorgenti di radiofrequenza 12 ed una o più sorgenti di aria calda 13 disposte alternate ed in successione una dopo l’altra, preferibilmente due sorgenti di aria calda 13 disposte una a monte ed una a valle di una sorgente di radiofrequenza 12 secondo il verso di avanzamento della fibra minerale lungo il tunnel 30 per mantenere la fibra minerale alla seconda temperatura 5;

- una quarta stazione 24 avente preferibilmente ma non esclusivamente una sorgente di radiofrequenza 12 per il riscaldamento della fibra minerale fino alla terza temperatura 8 compresa tra 120°C. e 190°C. Preferibilmente tale terza temperatura 8 è di 190°C;

- una quinta stazione 25 avente preferibilmente ma non esclusivamente una sorgente di aria calda 13 per il mantenimento della fibra minerale L alla terza temperatura 8;

- una sesta stazione 26 avente preferibilmente ma non esclusivamente una sorgente di aria fredda 14, per il raffreddamento della fibra minerale.

Operativamente la fibra minerale L da trattare viene introdotta nell’impianto 20 compresa tra i nastri motorizzati 2 e nel passaggio attraverso le varie stazioni che compongono l’impianto essa subisce i descritti processi che, nell’ordine, comprendono:

- il riscaldamento con indurimento superficiale nella prima stazione 1;

- l’essiccazione per evaporazione dell’acqua dalla sospensione fenolo-formaldeide nella seconda stazione 4 e nella terza stazione 6;

- il riscaldamento e successivo indurimento per polimerizzazione del fenolo-formaldeide nella quarta stazione 7 e nella quinta stazione 9;

- il raffreddamento nella sesta stazione 10.

Il metodo e l’impianto descritti sono adatti per il trattamento di fibre minerali di qualsiasi tipo, particolarmente della fibra minerale che commercialmente viene definita con il nome di “lana di roccia”

In fase esecutiva al metodo ed all’impianto dell’invenzione potranno essere apportate modifiche e varianti che non sono state descritte e che non sono state rappresentate nella allegata tavola di disegno. Comunque è inteso che eventuali varianti e modifiche che non sono state qui descritte e rappresentate ma che dovessero rientrare nell’ambito delle rivendicazioni che seguono, si dovranno senz’altro ritenere tutte protette dal presente brevetto.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Metodo per il trattamento di fibra minerale (L) additivata con un legante comprendente fenolo-formaldeide in sospensione acquosa, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di fasi di lavorazione durante le quali detta fibra minerale (L) è compresa tra due superfici di contenimento (2) contrapposte, dette fasi comprendendo: - una prima fase (1) in cui detta fibra minerale viene riscaldata fino ad una prima temperatura (3) compresa tra 20°C e 70°C mediante almeno una sorgente di raggi infrarossi (11); - una seconda fase (4) in cui detta fibra minerale (L) viene riscaldata da detta prima temperatura (3) fino ad una seconda temperatura (5) non superiore a 100°C. mediante almeno una sorgente di radiofrequenza (12); - una terza fase (6) in cui detta fibra minerale viene mantenuta a detta seconda temperatura (5); - una quarta fase (7) in cui detta fibra minerale viene riscaldata da detta seconda temperatura (5) fino ad una terza temperatura (8) compresa tra 120°C e 190°C; - una quinta fase (9) in cui detta lana minerale viene mantenuta a detta terza temperatura (8); - una sesta fase (10) in cui detta fibra minerale viene raffreddata.
2) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che durante detta prima fase (1) dette due superfici di contenimento (2) esercitano una forza di compressione su detta fibra minerale (L).
3) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che durante detta terza fase (6) il mantenimento di detta fibra minerale a detta seconda temperatura (5) è realizzato da una o più sorgenti di radiofrequenza (12) in combinazione con una o più sorgenti di aria calda (13).
4) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che durante detta quarta fase (7) il riscaldamento di detta fibra minerale fino a detta terza temperatura (8) è realizzato dal calore prodotto da almeno una sorgente di radiofrequenza (12), in combinazione con il calore prodotto dalla reazione esotermica di polimerizzazione di detto legante fenoloformaldeide.
5) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che durante detta quinta fase (9) il mantenimento di detta fibra minerale a detta terza temperatura (8) è realizzato mediante almeno una sorgente di aria calda (13) in combinazione con il calore prodotto dalla reazione esotermica di polimerizzazione di detto legante fenolo-formaldeide.
6) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che durante detta sesta fase (10) il raffreddamento di detta fibra minerale è realizzato mediante almeno una sorgente di aria fredda (14).
7) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta prima temperatura (3) è di 50°C.
8) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta seconda temperatura (5) è di 100°C.
9) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta terza temperatura (8) è di 190°C.
10) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fibra minerale (L) è lana di roccia.
11) Impianto (20) per il trattamento di fibra minerale (L), particolarmente lana di roccia additivata con un legante comprendente fenolo-formaldeide in sospensione acquosa e disposta tra due superfici di contenimento (2), detto impianto (20) comprendendo un tunnel di trattamento (30) internamente al quale si sviluppano dette superfici di contenimento (2) che lo percorrono per tutta la lunghezza e nel quale sono presenti una pluralità di stazioni di trattamento (21, 22, 23, 24, 25, 26) disposte in successione una dopo l’altra tra una stazione di ingresso (31) per l’introduzione in detto tunnel (30) di detta fibra minerale (L) a trattare ed una stazione di uscita (32) da detto tunnel (30) di detta fibra minerale (L) trattata, caratterizzato dal fatto che dette stazioni di trattamento comprendono: - una prima stazione (21) avente almeno una sorgente di raggi infrarossi (11) per il riscaldamento di detta fibra minerale fino ad una prima temperatura (3) compresa tra 20°C e 70 °C; - una seconda stazione (22) avente almeno una sorgente di radiofrequenza (12) per il riscaldamento di detta fibra minerale fino ad una seconda temperatura (5) non superiore a 100°C; - una terza stazione (23) avente una o più sorgenti di radiofrequenza (12) ed una o più sorgenti di aria calda (13) disposte alternate ed in successione una dopo l’altra per il mantenimento di detta fibra minerale a detta seconda temperatura (5); - una quarta stazione (24) avente almeno una sorgente di radiofrequenza (12) per il riscaldamento di detta fibra minerale fino ad una terza temperatura (8) compresa tra 120°C. e 190°C; - una quinta stazione (25) avente una o più sorgenti di aria calda (13) per il mantenimento di detta fibra minerale (L) a detta terza temperatura (8); - una sesta stazione (26) avente una o più sorgenti di aria fredda (14), per il raffreddamento di detta fibra minerale (L).
12) Impianto (20) secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che: - detta prima stazione (21) comprende una sorgente di raggi infrarossi (11) per il riscaldamento di detta fibra minerale fino a detta prima temperatura (3); - detta seconda stazione (22) comprende una sorgente di radiofrequenza (12) per il riscaldamento di detta fibra minerale fino a detta seconda temperatura (5); - detta terza stazione (23) comprende una sorgente di radiofrequenza (12) e due sorgenti di aria calda (13) disposte una a monte ed una a valle di detta sorgente di radiofrequenza (12) secondo il verso di avanzamento di detta fibra minerale lungo detto tunnel (30) per il mantenimento di detta fibra minerale a detta seconda temperatura (5); - detta quarta stazione (24) comprende una sorgente di radiofrequenza (12) per il riscaldamento di detta fibra minerale fino a detta terza temperatura (8); - detta una quinta stazione (25) comprende una sorgente di aria calda (13) per il mantenimento di detta fibra minerale a detta terza temperatura (8); - detta una sesta stazione (26) comprende una sorgente di aria fredda (14) per il raffreddamento di detta fibra minerale.
13) Impianto (20) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 11 o 12, caratterizzato dal fatto che detta prima temperatura (3) è di 50°C.
14) Impianto (20) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 13, caratterizzato dal fatto che detta seconda temperatura (5) è di 190°C.