IT201800011152A1 - Pannello composito a base vegetale - Google Patents

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Antonio Caraviello
Raffaele Sansone
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Starcell S P A
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Description

DESCRIZIONE
Campo di applicazione
La presente invenzione si riferisce al settore tecnico della produzione pannelli per il settore dell’edilizia, dei mezzi di trasporto e deH’arredamento, nello specifico pannelli compositi.
L’invenzione si riferisce in primo luogo ad un pannello composito a base vegetale, più in particolare comprendente parti di piante del genere Posidonia ed un materiale polimerico, nonché ad un procedimento per la sua produzione.
Arte nota
Sempre attuale è l’esigenza di sviluppare tecnologie e prodotti il più possibile ecosostenibili, in tutti i settori dell’edilizia dei mezzi di trasporto e dell’industria dell’arredamento, in particolare nell’ambito della produzione di pannelli compositi adatti come elementi architettonici di edifici e/o adatti per la realizzazione di strutture esterne ad edifici.
Ben noti sono pannelli compositi di alluminio per il rivestimento di palazzi ed edifici industriali o per la realizzazione di coperture, per esempio di tetti o tettoie.
Nel caso di pannelli compositi a più strati, generalmente tali pannelli comprendono un nucleo di discreto spessore costituito da materiale plastico, per esempio polietilene, ricoperto da una lastra in materiale metallico, comunemente in alluminio, la quale a sua volta può essere ricoperta da uno strato di vernice e/o da un film protettivo superficiale.
Pannelli compositi della tipologia sopramenzionata vantano generalmente una discreta resistenza a compressione e trazione, una buona impermeabilità e una discreta resistenza nei confronti degli agenti atmosferici, quindi una discreta resistenza alla temperatura e agli sbalzi termici, una buona resistenza ai raggi ultravioletti e una buona resistenza chimica.
A seconda delle applicazioni, tali tipologie di pannelli possono presentare anche una certa capacità isolante, sia dal punto di vista termico che acustico.
I pannelli in questione possono anche essere realizzati a partire da materiali di riciclo, per esempio plastica di riciclo o miscele di plastica vergine e di riciclo.
Ad ogni modo, fatta eccezione di pannelli realizzati con materiali di origine legnosa, come ad esempio pannelli compositi a base di truciolare, difficilmente utilizzabili per alcuni tipi di applicazioni dove sono richieste particolari prestazioni dal punto di vista meccanico, l’uso di pannelli compositi per l’edilizia, per mezzi di trasporto e per l’arredamento a base di materie prime rinnovabili e a basso impatto ambientale è ancora molto poco diffuso.
Inoltre, un requisito fondamentale che viene richiesto per pannelli utilizzabili, in generale, nell’ambito edile e dell’arredamento è quello di presentare una almeno discreta resistenza al fuoco.
In questo senso, vi è da dire che, la maggior parte dei pannelli compositi realizzati con resine polimeriche presentano una scarsa resistenza al fuoco; per questo motivo nei pannelli compositi noti realizzati con resine polimeriche, queste ultime vengono addizionate con ingenti quantità di agenti anti-fiamma.
La domanda di brevetto WO 2010/000983 riguarda un materiale isolante con caratteristiche ignifughe comprendente foglie di piante del genere Posidonia, un legante del tipo una colla o un materiale polimerico, nonché bisolfito di sodio.
Il materiale in questione può essere utilizzato come isolante termico o acustico per uso nel campo dell’edilizia, dei mezzi di trasporto o per infrastrutture di vario tipo, per esempio per l'isolamento di condotte.
Dunque, il materiale descritto nella domanda di brevetto WO 2010/000983 comprende bisolfito di sodio come agente adatto al contrasto nei confronti della proliferazione di micro-organismi e muffe; tuttavia, il bisolfito di sodio da una parte presenta problematiche dal punto di vista della tossicità, dall’altra risulta potenzialmente corrosivo.
Infatti, per quanto riguarda il primo aspetto, il bisolfito di sodio può causare il rilascio di anidride solforosa, sostanza irritante per i polmoni e spesso associata ad allergie; di conseguenza, non risulta adatto per la costruzione di pannelli da utilizzare specialmente in ambienti chiusi.
Inoltre, si fa anche presente che la potenziale capacità corrosiva della sostanza in questione potrebbe dare origine a spiacevoli inconvenienti, in quanto il bisolfito di sodio risulta particolarmente corrosivo nei confronti dell’alluminio, metallo comunemente utilizzato nel settore edile.
Per di più, non si può ignorare che il materiale oggetto del brevetto in questione non risulta adatto ad applicazioni che richiedono prestazioni elevate dal punto di vista delle proprietà meccaniche, specie nel campo dell'edilizia.
In definitiva, alla luce della tecnica nota sopra discussa, il problema alla base della presente invenzione è stato quello di mettere a disposizione un pannello composito per il settore dei trasporti, per redilizia e/o per l'arredamento, realizzato con materiali di scarto e/o materiali a basso impatto ambientale, che presentasse sia un’ottima resistenza al fuoco che elevate proprietà isolanti, al contempo privo degli inconvenienti sopra riportati in riferimento ai pannelli a base vegetale dell’arte nota, in particolare che fosse adatto sia all’utilizzo per applicazioni che richiedono prestazioni elevate dal punto di vista delle proprietà meccaniche, specie nel settore dell’edilizia, che per applicazioni in ambienti interni e, quindi, che fosse ineccepibile dal punto di vista del potenziale rilascio di sostanze tossiche per l’uomo o per gli animali in generale.
Sommario dell' invenzione
Tale problema è stato risolto mettendo a disposizione un procedimento per la realizzazione di un pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia, in cui tale procedimento comprende le fasi seguenti:
a) pretrattare tali parti di piante del genere Posidonia, così da ottenere parti di piante del genere Posidonia essiccate e private di scorie;
b) miscelare tali parti di piante del genere Posidonia così pretrattate insieme a una resina polimerica liquida secondo un rapporto in peso fra tali parti di piante e tale resina polimerica liquida compreso fra 0,5-5, così da ottenere una miscela comprendente parti di piante del genere Posidonia impregnate con tale resina polimerica;
c) formare detta miscela, così da determinare l’indurimento e solidificazione di detta resina polimerica, ottenendo un pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia.
Vantaggiosamente, il procedimento secondo la presente invenzione permette di ottenere un pannello composito a base vegetale a partire da un materiale organico vegetale di scarto, ossia parti di piante del genere Posidonia, le quali normalmente vengono trattate alla stregua di un rifiuto.
In particolare, foglie e parti di piante del genere Posidonia si accumulano naturalmente su tratti di costa e spiagge nel bacino del Mediterraneo e sulle coste nell’area sud-est del continente australiano; tali foglie e parti di piante debbono continuamente essere rimosse, pena il loro accumulo e decomposizione, con conseguente danno economico per gli operatori economici nel settore turistico.
Di conseguenza, oltre a permettere di ottenere un pannello composito eco sostenibile, il procedimento secondo la presente invenzione permette di mettere a punto un utilizzo ad alto valore aggiunto per un materiale il cui smaltimento, all’opposto, viene generalmente considerato un costo per la collettività.
In maniera ancora più vantaggiosa, come si vedrà in seguito, il procedimento secondo la presente invenzione permette di ottenere un pannello con elevate proprietà ignifughe e, al contempo, con prestazioni aumentate dal punto di vista delle proprietà meccaniche.
Inoltre, il procedimento secondo la presente invenzione permette di ottenere un pannello con prestazioni elevate sia dal punto di vista dell'isolamento termico che dell’isolamento acustico.
Secondo una forma di esecuzione preferita del procedimento secondo la presente invenzione, durante tale fase b) tali parti di piante del genere Posidonia possono essere miscelate con tale resina polimerica liquida secondo un rapporto in peso fra parti di piante e resina polimerica liquida compreso. fra 0,5 e 3, più preferibilmente fra 0,5 e 1,8.
Vantaggiosamente, come verrà mostrato più in dettaglio, quando la sopramenzionata fase b) viene effettuata miscelando tale resina polimerica secondo un rapporto in peso fra parti di piante e resina polimerica liquida compreso fra 0,5 e 3, il procedimento secondo la presente invenzione permette di ottenere un pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia con prestazioni particolarmente elevate dal punto di vista delle proprietà meccaniche, superiori rispetto a pannelli simili ottenuti per miscelazione di parti di piante del genere Posidonia con una resina polimerica liquida secondo un rapporto in peso fra parti di piante e resina polimerica liquida più elevato.
In particolare, come si vedrà più nello specifico con riferimento alla descrizione dettagliata, un pannello composito a base vegetale ottenuto in accordo con la forma di realizzazione preferita descritta al paragrafo precedente del procedimento secondo la presente invenzione presenta un valore del modulo di Young superiore o uguale 400 Mpa, come determinato in conformità con la metodica ASTM D-790.
Coerentemente con quanto appena riportato, tale pannello composito a base vegetale presenta un valore del carico a rottura superiore o uguale a 25 N, come determinato in conformità con la metodica ASTM D-790.
In maniera altrettanto vantaggiosa, quando la sopramenzionata fase b) viene effettuata miscelando tale resina polimerica secondo un rapporto in peso fra parti di piante e resina polimerica liquida compreso fra 0,5 e 1,8, il procedimento secondo la presente invenzione permette di ottenere un pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia con prestazioni eccezionalmente elevate dal punto di vista delle proprietà meccaniche.
In particolare, come si vedrà più nello specifico con riferimento alla descrizione dettagliata, un pannello composito a base vegetale ottenuto in accordo con la forma di realizzazione preferita descritta al paragrafo precedente del procedimento secondo la presente invenzione presenta un valore del modulo di Young superiore o uguale a 500 Mpa, preferibilmente superiore o uguale a 600, più preferibilmente superiore o uguale a 800 Mpa, come determinato in conformità con la metodica ASTM D-790.
Coerentemente con quanto appena riportato, tale pannello composito a base vegetale presenta un valore del carico a rottura superiore o uguale a 30 N, preferibilmente superiore o uguale a 35 N, più preferibilmente superiore o uguale a 45 N, come determinato in conformità con la metodica ASTM D-790.
Inoltre, quando la sopramenzionata fase b) viene effettuata miscelando tale resina polimerica secondo un rapporto in peso fra parti di piante e resina polimerica liquida compreso fra 0,5 e 1,8, tale fase c) di formatura della sopramenzionata miscela può essere effettuata in maniera particolarmente efficace, qualunque sia la lunghezza media di tali parti di piante del genere Posidonia.
Preferibilmente, tale fase a) di pre trattare tali parti di piante del genere Posidonia comprende a sua volta un passaggio di essiccamento di tali parti di piante del genere Posidonia ad una temperatura compresa fra 60-100°C.
Più preferibilmente, tale fase a) di pretrattare tali parti di piante del genere Posidonia comprende i seguenti passaggi:
-mettere a disposizione parti di piante del genere Posidonia, preferibilmente tramite il recupero di parti di piante del genere Posidonia spiaggiate su arenili;
-lavare con acqua tali parti di piante del genere Posidonia; -essiccare tali parti di piante del genere Posidonia così lavate ad una temperatura compresa fra 60-100°C;
-sottoporre a vagliatura tali parti di piante del genere Posidonia così essiccate, di modo da ottenere parti di piante del genere Posidonia essiccate e private di scorie.
In particolare, durante tale fase a) di pretrattare tali parti di piante del genere Posidonia, il sopramenzionato passaggio di lavaggio con acqua viene effettuato in modo da eliminare sedimenti, rifiuti e i sali marini assorbiti all’interno delle foglie di tali piante del genere Posidonia.
In via del tutto preferita, il sopramenzionato lavaggio con acqua può essere effettuato presso il luogo di raccolta, utilizzando acqua di mare per rimuovere residui fini di origine antropica e sabbia. Più preferibilmente, tale lavaggio con acqua di mare può essere effettuato tramite l’ausilio di un setaccio.
Vantaggiosamente, rimuovendo da tali parti del genere Posidonia sabbia e/o, più in generale residui minerali fini, come conchiglie o residui calcarei di origine animale, per esempio, presso il luogo di raccolta, consente di minimizzare l’impatto del procedimento secondo la presente invenzione sull’ecosistema costiero e marino.
Successivamente a tale lavaggio con acqua di mare, le parti di foglie di Posidonia possono essere sottoposte ad un lavaggio con acqua dolce, più preferibilmente tramite immersione in bagni d’acqua dolce, così da eliminare qualsivoglia residuo salino sulla superficie esterna di tali parti di piante o anche all’interno delle foglie di Posidonia (eventualmente insieme oppure oltre a residui fini di origine antropica e sabbia) .
Vantaggiosamente, tale lavaggio con acqua dolce consente di ottenere e una materia essenzialmente prima priva di sali, in particolare priva di cloruri, evitando così problemi di corrosione di metalli (alluminio o acciaio) nel prodotto finito (per esempio un pannello composito a base di parti di piante del genere Posidonia comprendente una lamina metallica) o nel sito di installazione del prodotto finito.
Preferibilmente, durante tale fase a) di pretrattare tali parti di piante del genere Posidonia, il sopramenzionato passaggio di essiccare tali parti di piante del genere Posidonia così lavate può essere effettuato tramite contatto con un flusso di aria calda.
In via ugualmente preferita, durante tale fase a) di pretrattare tali parti di piante del genere Posidonia, il sopramenzionato passaggio di essiccare tali parti di piante del genere Posidonia così lavate può essere effettuato ad una temperatura compresa fra 70°C e 90°C, più preferibilmente per un tempo pari ad almeno 6 ore.
In termini più generali, in tale fase a) di pretrattare tali parti di piante del genere Posidonia, durante il sopramenzionato passaggio di essiccamento viene eliminata l’umidità residua sulla superficie esterna e all’interno di tali parti di piante del genere Posidonia, di modo da garantire un’adeguata adesione della resina polimerica a tali parti di piante e prevenire il proliferare di micro-organismi e/o muffe all’interno del pannello composito ottenibile tramite il procedimento secondo la presente invenzione nel corso del suo tempo di vita.
Vantaggiosamente, tale passaggio di essicazione, consente come anticipato di diminuire il contenuto complessivo di umidità delle parti di piante del genere Posidonia, ma consente altresì di uniformare il contenuto di umidità fra foglie di età differente di piante del genere Posidonia comprese nella materia vegetale, precedentemente messa a disposizione.
In altre parole, il sopramenzionato passaggio di essiccazione consente di ridurre la quantità di acqua presente all’interno della fibra e permette di uniformare il contenuto di umidità delle foglie di piante del genere Posidonia a prescindere dalla loro età, garantendo in questo modo anche un’uniformità del comportamento meccanico del pannello ottenuto tramite il presente procedimento, sia dal punto di vista della ripetibilità delle proprietà meccaniche fra pannelli ottenuti a partire dalla medesima partita di foglie di piante del genere Posidonia, materia prima seconda una volta re-immessa nel ciclo produttivo, e sottoposti al medesimo procedimento di produzione, sia per quello che riguarda le caratteristiche meccaniche fra porzioni diverse all’interno dello stesso pannello.
Infatti, si è verificato che la quantità di acqua contenuta allinteno delle foglie di piante del genere Posidonia varia in funzione dell’età della pianta: una pianta giovane contiene un maggior quantitativo percentuale di acqua sul suo peso totale rispetto ad una pianta più adulta.
Inoltre, grazie a tale passaggio di essicazione, in particolare quando viene effettuato ad una temperatura compresa fra 70 e 90°C, il procedimento secondo la presente invenzione permette di ottenere un pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia con una ridotta carica batterica senza che venga richiesta l’aggiunta a tale miscela ottenuta nella sopramenzionata fase b) alcun agente anti-microbico, come ad esempio bisolfito di sodio.
Nello specifico, grazie a tale fase a) di pretrattamento di parti di piante del genere Posidonia e con particolare riferimento a tale passaggio di essicazione, soprattutto quando tale passaggio di essiccazione viene effettuato ad una temperatura compresa fra 70 e 90°C, il procedimento secondo la presente invenzione permette di ottenere un pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia con tempo di vita utile pari ad almeno 10 anni, preferibilmente pari ad almeno 15 anni. Durante tale tempo di vita utile vengono mantenute tutte le proprietà fisiche e meccaniche del pannello, senza problematiche attribuibili allo sviluppo e proliferazione di microorganismi.
Durante tale fase a) di pretrattare tali parti di piante del genere Posidonia, il sopramenzionato passaggio di vagliatura viene effettuato al fine di separare da tali parti di piante del genere Posidonia precedentemente essiccate eventuali residui solidi grossolani rimasti intrappolati fra tali parti di piante, come ad esempio pezzi di legno, metallo, vetro o materiale plastico (per esempio, lattine o bottiglie).
In accordo con una particolare forma di attuazione del procedimento secondo la presente invenzione, tale passaggio di vagliatura può essere effettuato al fine suddividere le foglie di piante del genere Posidonia in base alla loro lunghezza, preferibilmente tale passaggio di vagliatura può essere effettuato così da selezionare foglie di piante del genere Posidonia con una lunghezza media superiore o uguale a 5 cm.
In accordo con un’ulteriore forma di attuazione del procedimento secondo la presente invenzione, durante tale fase a) di pretrattare tali parti di piante del genere Posidonia, al sopramenzionato passaggio di vagliatura può seguire un passaggio di triturazione di tali parti di piante del genere Posidonia; preferibilmente, durante tale passaggio di triturazione, tali parti di piante del genere Posidonia vengono sminuzzate fino ad ottenere una lunghezza media inferiore o uguale a 10 cm, più preferibilmente una lunghezza media inferiore o uguale a 5 cm.
In via del tutto preferita, secondo il procedimento della presente invenzione, tali parti di piante possono essere foglie di piante del genere Posidonia.
In via ugualmente preferita, in accordo con il procedimento secondo la presente invenzione, tali parti di piante provengono da esemplari della specie Posidonia Oceanica.
Preferibilmente, tale fase b) di miscelare tali parti di piante del genere Posidonia insieme ad una resina polimerica liquida viene effettuata per miscelazione meccanica di tali parti di piante del genere Posidonia con tale resina polimerica, per esempio tramite miscelazione all'interno di un miscelatore a coclea.
In accordo con una forma di realizzazione preferita del procedimento secondo la presente invenzione, tale fase b) di miscelare tali parti di piante del genere Posidonia insieme ad una resina polimerica liquida viene effettuata per spruzzamento di tale resina polimerica su tali parti di piante del genere Posidonia.
Nello specifico, in particolar modo quando tale fase b) di miscelazione viene effettuata per spruzzamento, la resina polimerica liquida viene assorbita completamente dalle parti di piante del genere Posidonia, in particolare dalle foglie, determinando l’ottenimento di una miscela comprendente sostanzialmente foglie di piante del genere Posidonia impregnate con tale resina polimerica liquida.
Vantaggiosamente, grazie a tale fase b) di miscelazione effettuata per spruzzamento, il procedimento secondo la presente invenzione permette di miscelare tale resina polimerica liquida con tali parti di piante del genere Posidonia in maniera particolarmente efficiente, garantendo un'impregnazione delle parti di piante del genere Posidonia completa e senza alcun spreco di tale resina polimerica.
Come si vedrà in seguito con riferimento alla descrizione dettagliata, quando tale quanto tale fase b) di miscelazione viene effettuata per spruzzamento, il procedimento secondo la presente invenzione permette di ottenere un pannello composito con proprietà meccaniche migliorate.
In tale fase b) di miscelare tali parti di piante del genere Posidonia, tale resina polimerica liquida può essere una resina sintetica, preferibilmente tale resina è un qualsiasi elemento scelto nel gruppo costituito da resina epossidica, resina fenolica e resina poliuretanica.
In via del tutto preferita, in tale fase b) di miscelare tali parti di piante del genere Posidonia insieme ad una resina polimerica liquida, tale resina polimerica liquida è una resina epossidica.
In via altrettanto preferita, in particolare quando in tale fase b) tale resina polimerica liquida è una resina epossidica, tale fase c) di formare detta miscela vegetale in un pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia è effettuata per riscaldamento, più preferibilmente ad una temperatura compresa fra 45°C e 85°C.
Inoltre, tale fase c) di formare detta miscela vegetale in un pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia è effettuata per applicazione di un’opportuna pressione di modo da ottenere un pannello composito con le caratteristiche di densità desiderate.
Tale resina epossidica può essere una resina epossidica monocomponente, ossia una resina comprendente una miscela, a sua volta comprendente monomeri recanti almeno un gruppo epossidico, e un composto in grado di catalizzare la reazione di cross-linking fra tali monomeri con funzione di indurente.
In alternativa, tale resina epossidica può essere una resina epossidica bicomponente o multicomponente, ossia una resina comprendente una prima miscela, ossia la resina base o primo componente (componente A), a sua volta comprendente monomeri e/o oligomeri recanti almeno un gruppo epossidico, ed una seconda miscela o secondo componente (componente B ), a sua volta comprendente un composto indurente recante un gruppo in grado di reagire con tale almeno un gruppo epossidico. Preferibilmente, tale composto indurente è un composto con almeno una funzionalità amminica.
Preferibilmente, tale resina epossidica è una resina epossidica bicomponente .
In accordo con una forma di realizzazione preferita, tale resina epossidica può essere una resina epossidica ecologica avente un contenuto di carbonio di origine biologica pari ad almeno il 25%, ossia un “bio-based carbon content”, come determinato in conformità con la metodica American Society for Testing and Materials, test ASTM D6866-18, denominato “Standard test methods for determining biobased content of solid, liquid, and gaseous samples using radiocarbon analysis”.
Inoltre, tale resina epossidica ecologica presenta un contenuto di composti organici volatili (VOC) inferiore a 20 g/L, più preferibilmente inferiore a 15 g/L, come determinato in conformità con la metodica American Society for Testing and Materials, test ASTM D2369-10, denominato “Standard test method for volatile content of coatings”.
Ai sensi della presente invenzione, con l’espressione “resina epossidica ecologica” si intende una resina epossidica comprendente composti che derivano da scarti per la produzione di materiale a partire da materie prime rinnovabili, per esempio scarti derivanti dalla produzione di pasta di legno e bio-carburanti, oppure composti attivi e/o diluenti di origine naturale (per esempio oli vegetali).
In particolare, tale resina epossidica ecologica è priva di stirene, furfurolo, fenoli e animine aromatiche, le quali sono sostanze notoriamente riconosciute aggressive e nocive per la salute.
Come è noto, in una resina epossidica, al fine di favorire la reticolazione completa (cross-linking) fra i diversi monomeri e/o oligomeri della resina base (componente A) con la seconda miscela comprendente il composto indurente (componente B), (ma anche nel caso di resine epossidiche mono-componente), durante tale fase c) si rende necessario un passaggio di riscaldamento di tale miscela a base vegetale così ottenuta in tale fase b) per consentire l’indurimento e la solidificazione di tale resina polimerica liquida. Come visto precedentemente, tale eventualità è prevista dal procedimento secondo la presente invenzione.
Preferibilmente, tale fase c) di formare un pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia può essere effettuata per stampaggio.
Più preferibilmente, tale fase c) di formare un pannello composito a base vegetale può essere effettuata tramite l’ausilio di uno stampo e/o di un controstampo riscaldati.
Alternativamente, in via altrettanto preferita, tale fase c) di formare un pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia può essere effettuata per laminazione.
Più preferibilmente, tale fase c) di formare un pannello composito a base vegetale può essere effettuata tramite l’ausilio di rulli posti all’interno di un forno oppure tramite l’ausilio di rulli riscaldati.
Il sopramenzionato problema tecnico è stato altresì risolto mettendo a disposizione un pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia ed un materiale polimerico, in cui detto pannello composito presenta una densità compresa fra 0,2-0, 6 g/cm<3 >ed è ottenibile tramite il procedimento in accordo con la presente invenzione.
Come intuibile, tale materiale polimerico è un materiale plastico formatosi in seguito all’indurimento e alla solidificazione di una resina polimerica liquida miscelata in precedenza con parti di piante del genere Posidonia, per esempio in occasione della summenzionata fase b) del procedimento secondo la presente invenzione.
Preferibilmente, tale pannello composito a base vegetale comprendente parti del genere Posidonia presenta una densità compresa fra 0, 3-0,6 g/cm<3>, più preferibilmente fra 0,3-0, 5 g/cm<3>, ancora più preferibilmente fra 0,35-0,5 g/cm<3>.
Vantaggiosamente, quando presenta una densità compresa fra 0,3-0, 5 g/cm<3>, preferibilmente fra 0,35-0,5 g/cm<3>, il pannello composito secondo la presente invenzione presenta prestazioni particolarmente elevate dal punto di vista delle proprietà meccaniche, superiori rispetto a pannelli simili con densità inferiori.
Ad ogni modo, il sopramenzionato pannello secondo la presente invenzione presenta in generale spiccate proprietà ignifughe e, al contempo, prestazioni elevate dal punto di vista delle proprietà meccaniche.
Inoltre, il pannello secondo la presente invenzione presenta prestazioni elevate sia dal punto di vista dell’isolamento termico che di quello acustico.
Inoltre, il pannello composito a base vegetale secondo la presente invenzione è in grado di resistere alle temperature che possono presentarsi a seguito di alcune applicazioni specifiche, per esempio quando il pannello secondo la presente invenzione viene utilizzato per il rivestimento di edifici, dove la temperatura esterna delle facciate può superare 70°C.
In via altrettanto preferita, il pannello composito a base vegetale secondo la presente invenzione presenta uno spessore superiore o uguale a 1mm.
In accordo con una forma di realizzazione preferita, tale pannello composito a base vegetale comprende ulteriormente almeno una lamina metallica, più preferibilmente una lamina in alluminio o acciaio zincato.
In particolare, secondo quest’ultima forma di realizzazione, il pannello composito a base vegetale secondo la presente invenzione comprende un primo strato comprendente parti di piante del genere Posidonia e un materiale polimerico ed almeno un secondo strato costituito da una lamina metallica.
Il pannello composito secondo la presente invenzione è realizzato di modo che tale primo strato presenta una superficie superiore ed una superficie inferiore. Nello specifico, tale secondo strato viene applicato a tale superficie superiore oppure a tale superficie inferiore, preferibilmente tale secondo strato viene incollato a tale superficie superiore oppure a tale superficie inferiore.
In via del tutto preferita, il pannello composito a base vegetale secondo la presente invenzione comprende due lamine metalliche fra le quali è frapposto uno strato comprendente tali parti di piante del genere Posidonia e tale materiale polimerico.
In altre parole, il pannello composito a base vegetale secondo la presente invenzione comprende un primo strato comprendente tali parti di piante del genere Posidonia e tale materiale polimerico, un secondo strato costituito da una lamina metallica ed un terzo strato anch’esso costituito da una lamina metallica, per esempio una lamina metallica uguale a quella che costituisce tale secondo strato.
Secondo quest’ultima forma di realizzazione, tale secondo strato viene applicato a tale superficie superiore oppure a tale superficie inferiore; viceversa, tale terzo strato viene applicato a tale superficie inferiore o a tale superficie superiore di tale primo strato, ottenendo così un pannello con struttura “a sandwich”, avente un nucleo o core, spesso e costituito da un materiale a bassa densità a base vegetale, e due lamine metalliche esterne o pelli, fra le quali è racchiuso tale nucleo o core.
Coerentemente, il sopramenzionato problema tecnico è altresì risolto dall’uso del pannello composito a base vegetale secondo la presente invenzione nel settore dell’edilizia, nel settore dei mezzi di trasporto o nel settore dell’arredamento; preferibilmente, tale pannello composito a base vegetale può essere utilizzato nel settore dell’edilizia come elemento di costruzione di elementi architettonici di edifici.
Preferibilmente, secondo alcuni utilizzi specifici, il pannello composito secondo la presente invenzione può essere utilizzato come rivestimento architettonico, come pannello esterno di rivestimento in facciate ventilate, come pannello per la separazione di ambienti, come supporto di stampe fotografiche o pubblicità nell’ambito della cartellonistica, per la realizzazione di stand espositivi o per la realizzazione di mobili o installazioni ad uso interno.
Le caratteristiche e i vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente da alcune sue forme di realizzazione esposte qui di seguito a titolo illustrativo e non limitativo con riferimento alle figure annesse.
Figure
La Figura 1 si riferisce ad un grafico nel quale sono rappresentati i risultati ottenuti in seguito ad una prova di flessione condotta su provini, realizzati in accordo con il procedimento secondo la presente invenzione, con il fine di determinare il comportamento del modulo di Young di tali provini.
La Figura 2 si riferisce ad un grafico nel quale sono rappresentati i risultati ottenuti in seguito ad una prova di flessione condotta su provini, realizzati in accordo con il procedimento secondo la presente invenzione, con il fine di determinare il comportamento del carico a rottura di tali provini.
La Figura 3 si riferisce ad un grafico nel quale sono rappresentati i risultati ottenuti in seguito ad una prova di conducibilità termica su provini, realizzati in accordo con il procedimento secondo la presente invenzione.
Descrizione dettagliata
Sono riportati qui di seguito alcuni esempi di realizzazione di un pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia, nonché alcune prove per la valutazione delle proprietà tecniche dei pannelli compositi a base vegetale così ottenuti.
Esempio 1
Dapprima sono stati messi a disposizione 10 kg di foglie di Posidonia oceanica spiaggiata, i quali sono stai sottoposti ad un ciclo di lavaggio con acqua dolce, così da rimuovere residui solidi, come sabbia fine, e depositi salini depositatisi sulla superficie di e assorbiti da tali foglie.
A valle di un ciclo di lavaggio, le foglie di Posidonia così ottenute sono state sottoposte ad una fase di scolatura ed asciugatura, stendendo tali foglie su un setaccio per circa un’ora.
In seguito, è stata eseguita una fase di essicazione che prevede l’esposizione del materiale, disposto in un’idonea camera climatica, per 7 ore ad una temperatura di circa 80°C.
Di seguito, le foglie di Posidonia così essiccate e stabilizzate dal punto di vista microbiologico sono state setacciate attraverso l’ausilio di un vaglio vibrante, così da separare dalle foglie le scorie grossolane, per esempio residui di rifiuti di origine antropica o pietrisco.
Dopo essere state così sottoposte a vagliatura, 1,2 kg di foglie essiccate di Posidonia sono state miscelate meccanicamente con 1 kg di resina epossidica ecologica del tipo Super Sap One System della ditta Entropy Resins, Ine.; un filo di resina polimerica è stato lasciato cadere sulle foglie essiccate di Posidonia sotto vigorosa agitazione.
Prima della miscelazione con le foglie di Posidonia essiccata, la resina epossidica è stata formulata miscelando la resina base con il composto indurente ed aggiungendo la resina così ottenuta alle foglie di Posidonia entro un tempo prestabilito (inferiore a 30 minuti) al fine di evitare problemi di bagnabilità, attribuibili aH’aumento della viscosità della resina così ottenuta.
Terminata l’aggiunta della resina polimerica alle foglie di Posidonia, la resina e le foglie sono state sottoposte ad agitazione meccanica fino ad ottenere una miscela omogenea che all’aspetto si mostrava come foglie di Posidonia impregnate di e ricoperte da tale resina polimerica.
La miscela omogenea così ottenuta è stata posta in uno stampo ceroso, il quale è stato richiuso con un controstampo riscaldato alla temperatura 25°C per un tempo pari a circa 24 ore.
Il pannello composito così ottenuto (Trattamento 1) si presentava come una tavola di materiale solido e compatto, traslucido e scuro all’aspetto; dalla superficie del pannello composito era possibile riconoscere la tipica forma delle foglie di Posidonia, seppur compattate e ricoperte da uno strato sottile di resina polimerica indurita e solidificata.
La procedura sopra descritta è stata ripetuta altre 8 volte (Trattamento 2-9) secondo rapporti di foglie di Posidonia e resina, nonché secondo valori di temperatura differenti applicati durante la fase di formatura a caldo della miscela omogenea così ottenuta.
Complessivamente, la procedura per l’ottenimento di un pannello composito a base di foglie di Posidonia oceanica è stata ripetuta 9 volte in accordo con i valori riportati alla tabella seguente ( Tabella 1).
Tabella 1 (temperatura di polimerizzazione = 50°C, tempo di polimerizzazione = 6 ore; temperatura di polimerizzazione = 68 °C, tempo di polimerizzazione = 2 ore)
Sono state realizzate 9 tipologie di pannelli con tre diversi rapporti fibra/ matrice e tre diverse temperature di polimerizzazione. Da ciascun pannello sono stati anche ricavati provini (cinque provini per ciascun pannello) per l’esecuzione di prove specifiche con il fine di valutare le proprietà meccaniche di ciascun singolo pannello così ottenuto. Tutti i provini così ricavati presentavano uguale forma e dimensioni.
Esempio 2: valutazione del modulo di Young e del carico a rottura
I provini ricavati all’Esempio 1 precedente sono stati sottoposti ad una prova di flessione come determinato in conformità con la metodica ASTM D-790. Con tale prova è stato possibile determinare il comportamento del modulo di Young e del carico a rottura del core in relazione ai vari rapporti fibra vegetale/ matrice polimerica e alla densità del pannello composito.
I risultati ottenuti per la valutazione del modulo di Young sono riportati alla Figura 1.
Come noto, il modulo di Young è un parametro che, in un certo qual modo, indica quanto un materiale sia rigido, ossia, più alto è il suo valore, più difficile è la deformazione per una data sollecitazione.
Come possiamo notare nel grafico riportato alla Figura 1, il modulo di Young ha un andamento direttamente proporzionale al rapporto in peso fibra vegetale /matrice polimerica (a parità di spessore e volume del pannello); questo significa che è necessario aumentare la quantità di matrice polimerica, a discapito delle parti di piante del genere Posidonia, per ottenere valori crescenti del modulo di Young.
In particolare, il pannello composito secondo la presente invenzione può dunque presentare valori di modulo di Young soddisfacenti, paragonabili a quelli di un pannello di uguale spessore e volume realizzato in solo polietilene ad alta densità.
I risultati ottenuti per la valutazione del carico a rottura sono riportati alla Figura 2.
Come evidente, il carico di rottura ha un andamento simile a quello del modulo di Young: il carico a rottura è direttamente proporzionale al rapporto fibra vegetale / matrice polimerica; quindi, un basso rapporto fibra vegetale/ matrice polimerica, ossia una minore percentuale in peso di parti di piante del genere Posidonia nel pannello, a parità di volume, corrisponde un maggiore carico di rottura.
Dunque, come evidente dalle Figure 1 e 2, i risultati sopra analizzati dimostrano che pannelli compositi realizzabili in accordo con il procedimento secondo la presente invenzione mostrano buone proprietà meccaniche, particolarmente adatte ad applicazioni strutturali ad esempio nel settore dell'edilizia quando il rapporto in peso fra fibra vegetale / matrice polimerica è pari a 1,2 e 2,5 e, in particolare, con valori di densità superiori (grado di compattazione nella fase c) di formatura del procedimento secondo la presente invenzione direttamente proporzionale, come indicato alle Figure 1 e 2, alla cosiddetta “quantità di Posidonia”, a parità di volume e spessore del pannello).
Esempio 3: misura della conducibilità termica
Analogamente, la procedura riportata all’Esempio 1 è stata ripetuta con la finalità di ottenere tre differenti pannelli (Trattamento 10-12) aventi il medesimo spessore pari a 16 cm, ma un rapporto fibra vegetale /matrice polimerica differente.
Tutti i pannelli compositi in esame sono stati realizzati effettuando il passaggio di formatura alla medesima temperatura di polimerizzazione, ossia ad una temperatura di 25 °C.
La misura delle caratteristiche di conducibilità termica è stata effettuata secondo la normativa ASTM C 518-02 su provini ricavati da ciascun pannello composito così realizzato. La prova è stata condotta prima su un materiale con conducibilità termica nota, in modo da poter tarare lo strumento e, per confronto, è stata calcolata la conducibilità termica del pannello composito secondo la presente invenzione.
Nella Tabella 2 sottostante vengono mostrati i parametri utilizzati nel procedimento di realizzazione dei pannelli dai quali sono stati ricavati i sopramenzionati provini per il test di conducibilità termica.
Tabella 2
Come evidente anche dalla Figura 3, all'aumentare del rapporto fibra vegetale/ matrice polimerica diminuisce la conducibilità termica. Da ciò si evince che un pannello con buone proprietà isolanti dovrà avere uno spessore moderato e un rapporto fibra/ matrice discretamente elevato. Questo fatto è dovuto alla natura fibrosa della Posidonia, la quale presenta dell’aria intrappolata a livello microscopico, nonché albana intrappolata tra le foglie (all’aumentare della quantità di foglie di Posidonia, a parità di spessore, aumentano gli spazi vuoti fra le foglie, i quali a rapporti fibra vegetale/ matrice polimerica più bassi verrebbero invece occupati dalla matrice polimerica) .
Esempio 4: prova di resistenza al fuoco
Analogamente, la procedura riportata all'Esempio 1 è stata ripetuta con la finalità di ottenere due differenti pannelli (Trattamento 13 e 14) aventi il medesimo spessore pari a 20 cm, ma con un rapporto fibra vegetale/ matrice polimerica differente.
Tutti i pannelli compositi in esame sono stati realizzati effettuando il passaggio di formatura alla medesima temperatura di polimerizzazione, ossia ad una temperatura di 25°C.
Nella Tabella 3 sottostante vengono mostrati i parametri utilizzati nel procedimento di realizzazione dei pannelli dai quali sono stati ricavati i sopramenzionati provini per il test di conducibilità termica.
Tabella 3
Il pannello ottenuto tramite il trattamento 13 è stato sottoposto ad una prova di resistenza al fuoco per applicazione di una fiamma concentrata in un punto fisso. La fiamma è stata generata da un cannello a gas a cartuccia del tutto convenzionale, il cui bruciatore è stato posizionato ad una distanza di 7 cm per la durata di 3 min.
Dopo aver effettuato la prova è stato misurato lo spessore di materiale carbonizzato, riscontrando uno spessore di circa 2 mm; il pannello composito così testato ha dimostrato un’elevata resistenza al fuoco, pur presentando un rapporto in peso fibra vegetale/ matrice polimerica pari ad 1.
In seguito, il pannello ottenuto tramite il trattamento 14 è stato sottoposto ad una prova di resistenza al fuoco per applicazione di una fiamma concentrata in un punto fisso. La fiamma è stata generata da un cannello a gas a cartuccia del tutto convenzionale, il cui bruciatore è stato posizionato ad una distanza di 10 cm per la durata di 10 min.
Dopo aver effettuato la prova è stato misurato lo spessore di materiale carbonizzato, riscontrando uno spessore di circa 2 mm; il pannello composito così testato ha dimostrato una resistenza al fuoco persino superiore a quella verificata in riferimento al pannello ottenuto tramite il trattamento 13.
Esempio 5: produzione di un pannello composito con miscelazione per spruzzamento
La procedura riportata all’Esempio 1 è stata ripetuta con la finalità di ottenere un pannello composito secondo l’invenzione (Trattamento 15) avente uno spessore pari a 16 cm e un rapporto in peso fibra vegetale/ matrice polimerica pari a 2,5.
A differenza della procedura eseguita nell’Esempio 1 , in questo caso la fase b) di miscelazione fra le foglie di Posidonia e la resina polimerica epossidica è stata effettuata per spruzzamento.
Nello specifico, le foglie di Posidonia sono state riposte di una tramoggia; in seguito, le foglie di Posidonia sono state fatte cadere gradualmente dall’apertura inferiore della tramoggia.
Le foglie di Posidonia, non appena uscite da tale apertura inferiore, sono state investite da uno spray di tale resina polimerica epossidica, erogato da quattro ugelli contemporaneamente.
La miscela così ottenuta si presentava come foglie di posidonia molto umide, impregnate e ricoperte da uno strato sottile di tale resina polimerica.
Tale miscela è stata successivamente riposta in uno stampo ceroso e sottoposta a tale fase c) di formatura a caldo alla temperatura di 25°C per un tempo di 24 ore.
Dal pannello composito così ottenuto sono stati ricavati tre provini. Ciascun provino è stato sottoposto ad una prova meccanica per la misurazione del modulo di Young, del carico a rottura e ad una prova di conducibilità termica, rispettivamente.
Tramite le sopramenzionate prove è stato verificato che un pannello composito, ottenuto tramite il procedimento secondo la presente invenzione in cui tale fase b) di miscelazione è effettuata per spruzzamento, vanta di proprietà meccaniche e di isolamento termico confrontabili o superiori rispetto a pannelli simili in cui tale fase b) di miscelazione è effettuata per miscelazione meccanica.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la realizzazione di un pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia, in cui tale procedimento comprende le seguenti fasi: a) pre trattare dette parti di piante del genere Posidonia, così da ottenere parti di piante del genere Posidonia essiccate e private di scorie; b) miscelare dette parti di piante del genere Posidonia così pretrattate insieme a una resina polimerica liquida secondo un rapporto in peso fra parti di piante e resina polimerica liquida compreso fra 0,5 e 5, ottenendo una miscela comprendente parti di piante del genere Posidonia impregnate con resina polimerica; c) formare detta miscela, determinando rindurimento e solidificazione di detta resina polimerica ed ottenendo un pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia.
  2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui in detta fase b) di miscelare parti di piante del genere Posidonia insieme a detta resina polimerica liquida, dette parti di piante del genere Posidonia vengono miscelate con detta resina polimerica liquida secondo un rapporto in peso fra parti di piante e resina polimerica liquida compreso fra 0,5 e 3, preferibilmente fra 0,5 e 1,8.
  3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta fase a) di pretrattare parti di piante del genere Posidonia comprende un passaggio di essiccamento di dette parti di piante del genere Posidonia ad una temperatura compresa fra 60-100°C, preferibilmente detta fase a) di pretrattare parti di piante del genere Posidonia comprende i seguenti passaggi: -mettere a disposizione parti di piante del genere Posidonia, più preferibilmente tramite il recupero di parti di piante del genere Posidonia spiaggiate su arenili; -lavare con acqua dette parti di piante del genere Posidonia; -essiccare dette parti di piante del genere Posidonia così lavate ad una temperatura compresa fra 60-100°C; -sottoporre a vagliatura dette parti di piante del genere Posidonia così essiccate, ottenendo parti di piante del genere Posidonia essiccate e private di scorie.
  4. 4. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase c) di formare detta miscela è effettuata per riscaldamento, preferibilmente ad una temperatura compresa fra 45°C e 85°C.
  5. 5. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui in detta fase b) di miscelare parti di piante del genere Posidonia insieme a detta resina polimerica liquida, detta resina polimerica liquida è un qualsiasi elemento scelto nel gruppo costituito da resina epossidica, resina fenolica e resina poliuretanica.
  6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, in cui detta resina polimerica liquida è una resina epossidica, preferibilmente detta resina epossidica è una resina epossidica bicomponente.
  7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, in cui detta resina epossidica è una resina epossidica ecologica, detta resina epossidica ecologica avendo un contenuto di carbonio di origine biologica pari ad almeno il 25%, come determinato in conformità con la metodica ASTM D6866-18, ed avendo un contenuto di composti organici volatili inferiore a 20 g/L, come determinato in conformità con la metodica ASTM D2369-10.
  8. 8. Pannello composito a base vegetale comprendente parti di piante del genere Posidonia ed un materiale polimerico, in cui detto pannello composito presenta una densità compresa fra 0,2-0, 6 g/cm<3>, preferibilmente fra 0,3-0, 6 g/cm<3>, più preferibilmente fra 0,3-0, 5 g/cm<3 >ed è ottenibile secondo il procedimento di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
  9. 9. Pannello composito a base vegetale secondo la rivendicazione 8, comprendente almeno una lamina metallica, preferibilmente una lamina in alluminio o in acciaio zincato.
  10. 10. Pannello composito a base vegetale secondo la rivendicazione 9, comprendente due lamine metalliche fra le quali è frapposto uno strato comprendente parti di piante del genere Posidonia e detto materiale polimerico.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2556738A1 (fr) * 1983-12-16 1985-06-21 Ferrazzini Patrick Materiau agglomere a haut degre d'ininflammabilite
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