IT201900012819A1

IT201900012819A1 - Tubo in pvc plastificato, nonche’ metodo di realizzazione dello stesso

Info

Publication number: IT201900012819A1
Application number: IT102019000012819A
Authority: IT
Inventors: Luca Battaglia
Original assignee: Fitt Spa
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2021-01-24
Also published as: WO2021014270A1; JP2022541621A; CA3145374A1; EP4004096A1; AU2020319020A1; CN114127178A; US20220251363A1

Description

TUBO IN PVC PLASTIFICATO, NONCHE’ METODO DI REALIZZAZIONE DELLO STESSO

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione si riferisce al campo tecnico dei tubi flessibili o spiralati, e riguarda in particolare l’uso di un compound PVC plastificato per la realizzazione di tubi flessibili o spiralati, un metodo per realizzare tale tubo, nonchè un tubo flessibile o spiralato realizzato con tale compound.

Definizioni

Nel presente testo, il valore “phr” si riferisce al numero di parti in peso del componente per 100 parti di resina, cioè del componente (A).

Nel presente testo, con la dizione “distribuzione granulometrica” delle particelle si intende la curva di distribuzione dimensionale del diametro delle stesse misurato secondo DIN EN ISO 4610.

Nel presente testo con il termine “volatilità” si intende una misura della perdita di peso del compound PVC, determinata utilizzando tre campioni nella forma di placche quadrate in pianta, di lato pari a 3 cm e spessore pari a 2 mm, ricavate da una sfoglia di compound prodotta mediante calandratura e aventi le medesime dimensioni per sottoporre al calore la medesima quota di superficie. I campioni sono pesati per essere successivamente posti in una stufa a ventilazione forzata del tipo M250-VF commercializzata da ATS FAAR Industries srl ,a una temperatura predefinita, nel presente esempio pari a 80°C. La volatilità è, quindi, calcolata come misura media dell’eventuale perdita percentuale di peso di ogni campione dopo un intervallo di tempo sufficiente, nel presente esempio pari a 168 h, alla temperatura predefinita suddetta.

La formula utilizzata per il calcolo è la seguente:

in cui:

- W1 è il peso del campione a inizio prova;

- W2 è il peso del campione a fine prova.

Nel presente testo, con il termine "matrice PVC" e i suoi derivati si intende qualsiasi resina o miscela di resine contenenti o costituite da polivinilcloruro.

Nel presente testo, con il termine "agente plastificante" e i suoi derivati si intende un composto o una miscela di composti che può aumentare la flessibilità, la processabilità e l'estensione del polimero in cui è incorporato. Un agente plastificante può ridurre la viscosità della miscela, abbassare le temperature di transizione di fase del secondo ordine e il modulo elastico del prodotto.

Nel presente testo, con il termine "agente stabilizzante" e i suoi derivati si intende un composto o una miscela di composti che possono intercettare piccole molecole risultanti dalla degradazione del polimero, ad es. HCl, per formare un compound intermedio più stabile.

Nel presente testo, con il termine "filler" e i suoi derivati si intendono materiali solidi in particelle o fibrosi, sostanzialmente chimicamente inerti, con funzione di riempitivi.

Nel presente testo, con il termine "additivo" e i suoi derivati si intende una sostanza che, aggiunta ad un compound, ne migliora una o più caratteristiche.

Stato della Tecnica

Sono noti tubi flessibili e spiralati in PVC plastificato.

I primi generalmente presentano uno o più strati tubolari in PVC plastificato, e possono comprendere o meno uno o più strati tessili di rinforzo, generalmente magliati o retinati. Gli strati in PVC plastificato sono realizzati per estrusione, mentre quelli magliati o retinati sono realizzati mediante apposite macchine magliatrici o retinatrici circolari. Tale tipologia di tubi ha svariati impieghi, ad esempio il trasporto di acqua potabile per irrigazione di giardini e/o piante.

I tubi spiralati presentano generalmente un corpo principale in PVC plastificato in cui è annegata una spirale di rinforzo, anch’essa normalmente in PVC plastificato. Tali tubi vengono realizzati coestrudendo un fettuccia avente un core realizzato nel materiale che costituisce la spirale di rinforzo ed una shell esterna nel materiale che costituisce il corpo principale, e poi avvolgendo la fettuccia su un mandrino cilindrico in modo da creare il tubo facendo aderire le pareti affacciate del tubo in lavorazione e della fettuccia. Tale tipologia di tubi viene generalmente impiegata per il trasporto di acqua in impianti per piscine o SPA.

Un inconveniente dei tubi flessibili noti è il loro ingombro. Essi infatti vengono generalmente confezionati e trasportati in matasse circolari, il cui ingombro è elevato. Il loro ingombro risulta elevato anche in fase di stoccaggio dopo l’utilizzo. A tale fine, infatti, vengono infatti impiegati carrelli o selle, e lo spazio complessivo occupato da questi ultimi e dal tubo è decisamente elevato.

D’altra parte, i tubi spiralati per loro natura vengono interrati e vengono a contatto con acqua avente un elevato contenuto di cloro. Pertanto, le gravose condizioni di utilizzo li rendono soggetti a crepe e danneggiamenti, con la conseguenza che devono essere sostituiti previa costosi e gravosi lavori di scavo.

Presentazione dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti sopra illustrati mettendo a disposizione un tubo flessibile e/o spiralato di spiccata efficienza.

Un altro scopo dell’invenzione è mettere a disposizione un tubo flessibile avente ingombro minimo.

Altro scopo dell’invenzione è mettere a disposizione un tubo spiralato di lunga durata.

Questi scopi, nonché altri che saranno più chiari in seguito, sono raggiunti dall’uso di un compound PVC plastificato per la realizzazione di tubi flessibili e/o spiralati, in accordo con quanto qui descritto e/o rivendicato.

In generale, i tubi flessibili e/o spiralati in accordo con la presente invenzione potranno essere utili per il trasporto di qualsivoglia fluido, in particolare qualsiasi liquido.

In particolare, il tubo flessibile potrà essere un tubo flessibile da irrigazione o tubo giardino per il trasporto di acqua potabile, mentre il tubo spiralato potrà essere un tubo piscina per il trasporto di acqua in impianti di piscine o SPA.

Il compound termoplastico in PVC plastificato potrà essere costituito da:

(A) 100 phr di una matrice PVC in sospensione;

(B) da 100 phr a 250 phr di almeno un agente plastificante;

(C) da 0,5 phr a 5 phr di almeno un agente stabilizzante;

(D) da 0,1 a 10 phr di almeno un agente costabilizzante;

(E) da 0 a 10 phr di almeno un additivo.

La matrice PVC (A) potrà avere un fattore K misurato secondo DIN EN ISO 1628-2 maggiore o uguale a 98, preferibilmente pari a 99 o 100.

Come noto, il valore K è un indice adimensionale che può essere direttamente correlato al peso molecolare di una resina in PVC ed è utilizzato per confrontare vari tipi di resine PVC.

Inoltre, la matrice PVC (A) potrà presentare una distribuzione granulometrica delle particelle misurata secondo DIN EN ISO 4610 di:

- non più del 90% di particelle che restano su un setaccio con maglia da 0,063 mm;

- non più del 5% di particelle che restano su un setaccio con maglia da 0,250 mm. Generalmente, le particelle della matrice PVC (A) potranno avere una porosità misurata in termini di assorbimento di plastificante secondo DIN 53417/1 compresa tra il 34% e il 55%, preferibilmente compresa tra il 40% e il 50%. Ancor più preferibilmente, tale porosità potrà essere del 45%.

La matrice PVC (A) potrà inoltre essere una resina in sospensione la cui densità apparente calcolata secondo UNI EN ISO 60 potrà essere compresa in un range 0,400 g/ml e 0,500 g/ml, preferibilmente 0,440 g/ml.

Nel compound PVC plastificato di cui sopra potrà essere utilizzato qualsiasi tipo di plastificante in sé noto, ad esempio DINP, DOTP, TOTM, DIDP, plastificanti polimerici, DOA DIDA, DINCh®, plastificanti vegetali (metil esteri epossidati) o similari. In particolare, il contenuto dello stesso agente plastificante (B) potrà essere compreso in un range 130 phr – 210 phr.

Nel compound PVC plastificato di cui sopra potrà essere utilizzato qualsiasi tipo di agente stabilizzante in sé noto, ad esempio di tipo Ca-Zn, Ba-Zn, Ca organico oppure di tipo Stagno.

Un opportuno costabilizzante potrà essere olio di soia epossidato, che potrà agire in modo sinergico con lo stabilizzante. Vantaggiosamente, il costabilizzante potrà essere preferibilmente presente in miscela in un range da 2 phr a 6 phr, e ancor più preferibilmente da 3,5 phr a 5 phr.

Nel compound PVC plastificato di cui sopra potrà essere utilizzato qualsiasi tipo di additivo di tipo in sé noto, ad esempio lubrificanti esterni e/o interni, stabilizzanti al calore, stabilizzanti UV, pigmenti, antiossidanti, antimicorbici, distaccanti, fungicidi, antibatterici, coadiuvanti di processo, antistatici, filler.

Vantaggiosamente, la matrice PVC di cui sopra potrà essere priva di filler, o ne potrà contenere un massimo di 5 phr. L’uso di filler, infatti, riduce l’assorbimento di plastificante da parte della matrice PVC. La minima quantità indicata potrebbe essere utilizzata per ragioni economiche, in modo da abbassare il costo del compound e quindi del tubo.

Laddove presente, nel compound PVC plastificato di cui sopra potrà essere utilizzato qualsiasi tipo di filler in sé noto, ad esempio carbonato di calcio, caolino, talco, mica, feldspato, wollastonite, silice naturale, microsfere ceramiche o di vetro, fibre oppure un filler vegetale secondo gli insegnamenti della domanda EP10003776.1.

Un opportuno lubrificante potrà essere il Paraloid K-125 ER (DOW) e/o il Paraloid K-175 (DOW). In generale, uno o più lubrificanti potranno essere presenti in un valore di circa 0,3 phr.

Grazie ad una o più delle caratteristiche di cui sopra, il compound termoplastico riuscirà ad assorbire quantità relativamente elevate di plastificante, così che il tubo ottenuto con lo stesso risulti altamente flessibile. Generalmente, ogni strato di tubo ottenuto mediante il compound di cui sopra potrà avere una durezza Shore A misurata secondo UNI EN ISO 868 compresa tra 30 Sh A e 60 Sh A, preferibilmente compresa fra 30 Sh A e 50 Sh A.

Il tubo ottenuto con il compound di cui sopra presenterà inoltre ottime proprietà meccaniche. L’elongazione a rottura misurata secondo UNI EN ISO 527 di ogni strato di tubo ottenuto mediante il compound di cui sopra, infatti, potrà presentare un valore compreso fra 250 % e 450 %, e preferibilmente 300 % e 400 %.

Il tubo ottenuto con il compound di cui sopra presenterà inoltre un’elevata durata nel tempo.

Preferibilmente, infatti, ogni strato di tubo ottenuto mediante il compound di cui sopra potrà presentare un livello di compatibilità dell’agente plastificante (B) nella matrice PVC (A) misurato secondo la normativa ASTM D 3291 di 0 oppure 1, preferibilmente di 0.

Generalmente, inoltre, ogni strato di tubo ottenuto mediante il compound di cui sopra potrà avere una flessibilità a freddo misurata secondo la normativa ASTM D 1043 minore o uguale di -49 °C, preferibilmente minore di -70 °C, più preferibilmente minore di -90°

Ogni strato di tubo ottenuto mediante il compound di cui sopra potrà inoltre presentare una volatilità misurata come sopra indicato compresa tra lo 0,15% e lo 0,20%, preferibilmente pari a 0,18%.

Il tubo flessibile per il trasporto di liquidi secondo la presente invenzione potrà avere almeno un primo strato realizzato con il compound termoplastico sopra descritto, e potrà essere ottenuto estrudendo in modo in sé noto quest’ultimo.

Il tubo flessibile secondo la presente invenzione potrà includere uno o più strati, e potrà essere rinforzato o meno. In caso di tubi multistrato, uno o più degli strati potrà essere realizzato nel compound sopra descritto.

Ad esempio, in FIG. 1 è illustrato un tubo flessibile multistrato 1 per il trasporto di liquidi, il quale potrà presentare un primo strato 2 a contatto con il fluido da trasportare, un secondo strato esterno 3 afferrabile da un utilizzatore e almeno strato tessile di rinforzo 4 interposto fra il primo strato 2 e il secondo strato 3. Questi ultimi potranno entrambi essere realizzati nel compound sopra descritto.

Il tubo spiralato 10 secondo la presente invenzione, di cui è illustrata ad esempio una porzione in FIG. 2, potrà includere un corpo principale 20 realizzato nel compound sopra descritto ed almeno una spirale di rinforzo 30 annegata nello stesso.

In modo in sé noto, il tubo spiralato 10 potrà essere realizzato estrudendo una fettuccia avente un core di un primo materiale polimerico, ad esempio PVC plastificato, ed una shell del compound di cui sopra.

Successivamente, in modo in sé noto si potrà avvolgere a spirale la fettuccia su un mandrino unendone le pareti laterali, così che il core formi la spirale di rinforzo e la shell formi il corpo principale.

Sia nel caso del tubo flessibile 1 che del tubo spiralato 10, all’atto dell’estrusione il compound di cui sopra potrà essere in granuli, i quali potranno essere preparati mediante le fasi di:

- miscelazione dei componenti da (A) a (E) ad una prima temperatura predeterminata;

- riscaldamento della miscela ad una seconda temperatura predeterminata, preferibilmente 140°C;

- raffreddamento della miscela per consentire la formazione dei granuli;

- estrusione dei granuli dello stesso compound, in un range di temperatura compreso tra 155°C e 185°C.

In particolare, nella fase di miscelazione l’agente plastificante (B) potrà essere aggiunto in proporzioni progressive: 1/3 dell’agente plastificante (B) ad almeno 40°C e i 2/3 rimanenti a temperature comprese tra 80°C e 100°C.

L’invenzione sarà descritta più dettagliatamente con riferimento agli esempi seguenti che, ad ogni modo, non intendono limitare l’ambito di tutela dell’invenzione.

Esempi

Esempio 1 – assorbimento plastificanti

Al fine di valutare la capacità del compound di cui sopra di assorbire l’agente plastificante (B) sono stati preparati vari campioni, come sotto specificato. Le materie prime impiegate sono state:

(A) matrice PVC:

- PVC S 100 commercializzato dalla VINNOLIT® avente le seguenti caratteristiche:

o Fattore K misurato secondo ISO 1628-2 di 99;

o distribuzione granulometrica delle particelle misurata secondo ISO 4610 di:

85% di particelle che restano su un setaccio con maglia da 0,063 mm 2% di particelle che restano su un setaccio con maglia da 0,250 mm; o porosità misurata in termini di assorbimento di plastificante secondo ISO 4608 pari al 45%;

o densità apparente misurata secondo ISO 60 di 0,440 g/ml.

- PVC S4170 commercializzato dalla VINNOLIT® avente le seguenti caratteristiche:

o Fattore K misurato secondo ISO 1628-2 di 70;

o distribuzione granulometrica delle particelle misurata secondo ISO 4610 di:

97% di particelle che restano su un setaccio con maglia da 0,063 mm 1% di particelle che restano su un setaccio con maglia da 0,250 mm; o porosità misurata in termini di assorbimento di plastificante secondo ISO 4608 pari al 34%;

o densità apparente misurata secondo ISO 60 di 0,480 g/ml.

(B) agenti plastificanti: TOTM commercializzato da POLYNT e DIPLAST® TM/ST;

DINP commercializzato da EXXONMOBIL e Jayflex™ DINP Plasticizer;

DOTP commercializzato da EASTMAN e Eastman 168™ nonphthalate plasticizer;

(C) agente stabilizzante: stabilizzante Ca-Zn commercializzato da TITANSTUC e ONE-PACK 1;

(D) additivo: costabilizzante: Olio di soia epossidato commercializzato da AMIK PLASTIFICANTI SRL e KIMASOL DB.

I campioni sono stati preparati mediante un miscelatore tipo Brabender, di tipo in sé noto. Per ogni campione è stata misurata la durezza Shore A, in accordo con la UNI EN ISO 868.

I risultati sono riportati nella tabella 1. In tale tabella sono riportati i valori del contenuto della miscela per quel che riguarda la matrice PVC (A) e l’agente plastificante (B). Per ogni campione, poi, sono presenti in miscela 1,23 phr di agente stabilizzante e 5 phr di costabilizzante. Tutti i campioni sono privi di filler.

La prima riga della tabella riporta il tipo di matrice PVC (K70 o K100), mentre la seconda riporta il tipo di plastificante.

TABELLA 1

Dalla tabella 1 si evince che per ottenere un compound di durezza inferiore a 50 Sh A, è necessario utilizzare una matrice PVC (A) di fattore K pari a 100 e almeno 130 phr di agente plastificante (B).

Esempio 2 – proprietà meccaniche a temperatura ambiente

Al fine di confrontarne le proprietà meccaniche, sono stati preparati i seguenti campioni:

Campione A: Santoprene® 201 – 64, commercializzato dalla EXXON

Campione B: PVC K 100 100 phr

DOTP 115 phr

Ca-Zn 1,5 phr

Olio soia epossidato 5 phr

Campione C: PVC K 100 100 phr

DOTP 82 phr

Ca-Zn 1,5 phr

Olio soia epossidato 5 phr

Campione D: PVC K 70 100 phr

DOTP 83 phr

Ca-Zn 1,5 phr

Olio soia epossidato 5 phr

I campioni sono stati realizzati secondo UNI EN ISO 527 e UNI EN ISO 868.

I materiali utilizzati sono stati gli stessi citati nell’esempio 1. Per ognuno dei campioni A - D sono state misurate la durezza in accordo con la normativa UNI EN ISO 868 e il carico di rottura, lo sforzo di rottura e l’allungamento a rottura secondo la normativa UNI EN ISO 527-1.

Tali misurazioni sono state effettuate prima e dopo invecchiamento accelerato a 80°C per 168 ore in una stufa a ventilazione forzata ventilata del tipo M250-VF commercializzata da ATS FAAR Industries srl.

I risultati di tali misurazioni sono riportate in tabella 2, in cui si riporta il valore medio dei valori misurati su 5 provini per ognuno dei campioni di cui sopra, prima e dopo il suddetto invecchiamento accelerato.

TABELLA 2

Da tale tabella è evidente che i campioni B e C (PVC K 100) presentano buone proprietà meccaniche, in linea o migliori rispetti ad un TPE (Campione A) e comunque accettabili per la realizzazione di tubi flessibili o spiralati.

Nelle FIGG.3 e 4 si riportano le curve sforzo – deformazione per ognuno dei campioni di cui sopra, in accordo con la normativa UNI EN ISO 527-1.

Da un confronto qualitativo è evidente che a partirà di durezza (campioni C e D) il PVC K 100 e quello K 70 presentano di fatto lo stesso comportamento, mentre per durezze più basse (campione B) il comportamento del PVC K 100 è più simile a quello di un TPE che a quello di un termoplastico vero e proprio.

Per ognuno dei campioni A – D di cui sopra, inoltre, è stato valutato il livello percentuale di ritiro.

In particolare, per ognuno di essi, si realizzano tre campioni rettangolari in pianta, di lunghezza 75 mm, larghezza 10 mm e spessore 2 mm a partire da una o più sfoglie di compound prodotte per calandratura.

Si valuta la lunghezza iniziale Li di ogni campione prima dell’inserimento in una stufa a ventilazione forzata ventilata del tipo M250-VF commercializzata da ATS FAAR Industries srl, a 80°C per 168 ore.

Si valuta, quindi, la lunghezza finale Lf di ogni campione, all’uscita dalla stessa stufa. Dunque, per ogni campione si procede al calcolo percentuale di ritiro longitudinale mediante la seguente formula:

In cui:

- Li è la lunghezza del campione prima dell’inserimento nella stufa;

- Lf è la lunghezza del campione dopo l’inserimento nella stufa.

Si calcola, poi, la media dei valori rilevati sui tre differenti campioni. In tabella 3 si riportano i risultati di tale test ottenuti su ognuno dei tre campioni, nonché il loro valore medio risultante, per ogni campione A-D, dai quali si evince un buon comportamento meccanico dei composti contenenti matrici PVC (A) con fattore K pari a 100.

TABELLA 3

Esempio 3 – Compatibilità con il plastificante

Per ognuno dei campioni B – D sopra citati è stato misurato il livello di compatibilità del plastificante, in accordo con la normativa ASTM D 3291.

TABELLA 4

Da quanto sopra risulta evidente che in composti contenenti una matrice PVC avente fattore K pari a 100 e durezza compresa tra 30 e 60 Sh A, la migrazione è pari a valori sostanzialmente nulli.

Esempio 4 – Volatilità del plastificante

Per ognuno dei campioni A – D sopra citati è stato misurata la volatilità del plastificante.

In particolare, la volatilità è stata determinata utilizzando tre campioni nella forma di placche quadrate in pianta, di lato pari a 3 cm e spessore pari a 2 mm, ricavate da una sfoglia di compound prodotta mediante calandratura, aventi le medesime dimensioni per sottoporre al calore la medesima quota di superficie. I campioni sono pesati per essere successivamente posti nella sopra citata stufa a ventilazione forzata del tipo M250-VF commercializzata da ATS FAAR Industries srl, a una temperatura predefinita, nel presente esempio pari a 80°C. La volatilità è, quindi, calcolata come misura media dell’eventuale perdita percentuale di peso di ogni campione dopo un intervallo di tempo sufficiente, nel presente esempio pari a 168 h, alla temperatura predefinita suddetta.

La formula utilizzata per il calcolo è la seguente:

in cui:

- W1 è il peso del campione a inizio prova;

- W2 è il peso del campione a fine prova.

I risultati ottenuti sono riportati in tabella 5, ed evidenziano la comparabilità dei composti contenenti Santoprene® e dei composti comprendenti matrici in PVC (A) aventi fattore K pari a 100 e durezza pari a 48 o 60 Sh A, nonostante l’alto contenuto di plastificante.

TABELLA 5

Esempio 5 – proprietà meccaniche a basse temperature

Sono stati preparati i campioni E ed F, utilizzando i materiali di cui all’esempio 1 ed in accordo con le seguenti formulazioni.

Campione E: PVC K 100 100 phr

DINP 90 phr

Ca-Zn 1,5 phr

Olio soia epossidato 5 phr

Campione F: PVC K 100 100 phr

DINP 170 phr

Ca-Zn 1,5 phr

Olio soia epossidato 5 phr

In FIG.5 si riporta il grafico della deformazione per compressione misurata in accordo con la normativa DIN ISO 815-1 Metodo A, fra -20 °C e 100 °C.

Da tale grafico risulta evidente che mentre ad alte temperature il comportamento fra i campioni E ed F è simile, a basse temperature il campione F ha un comportamento decisamente migliore.

Sono stati poi preparati i campioni G - L, utilizzando i materiali di cui all’esempio 1 ed in accordo con le seguenti formulazioni.

Campione G: PVC K 70 100 phr

DINP 50 phr

Ca-Zn 1,5 phr

Olio soia epossidato 5 phr

Campione H: PVC K 70 100 phr

DINP 90 phr

Ca-Zn 1,5 phr

Olio soia epossidato 5 phr

Campione I: PVC K 100 100 phr

DINP 120 phr

Ca-Zn 1,5 phr

Olio soia epossidato 5 phr

Campione L: PVC K 100 100 phr

DINP 210 phr

Ca-Zn 1,5 phr

Olio soia epossidato 5 phr

Per tali campioni, unitamente al campione F di cui sopra, è stata valutata la temperatura di transizione vetrosa utilizzando il metodo di analisi termica dinamicomeccanica (DMA).

Tale metodo di analisi, noto anche come spettroscopia meccanica dinamica, prevede, come noto, l’applicazione di una piccola deformazione ciclica su un campione per misurarne la risultante risposta di stress, o equivalentemente, prevede di imporre uno stress ciclico sul campione stesso per misurare la risultante risposta di deformazione.

In FIG. 6 si evidenzia l’andamento del modulo elastico in funzione della temperatura crescente.

Appare evidente che il modulo elastico dei composti contenenti una matrice PVC (A) avente fattore K pari a 100 rimane sostanzialmente costante in un ampio intervallo di temperature.

Ne deriva un’elevata flessibilità e buone proprietà meccaniche a basse temperature, con notevoli vantaggi in termini di utilizzo dello stesso materiale che potrà presentare maggior resistenza alla crepatura se sottoposto a temperature molto basse.

Inoltre, in tabella 6 si evidenzia la temperatura di flessibilità a freddo misurata in accordo con la normativa ASTM D1043 per campioni con durezza inferiore a 60 Sh A e contenenti differenti tipologie di matrici PVC (A) e agenti plastificanti (B). Per ognuno di tali campioni è stato impiegato un agente stabilizzante di tipo Ca-Zn in ragione di 1,5 phr e un costabilizzante olio soia epossidato in ragione di 5 phr. I materiali impiegati sono quelli dell’esempio 1 di cui sopra.

TABELLA 6

È evidente che per durezze superiori a 50 Sh A, la temperatura di flessibilità a freddo sembra essere simile tra i diversi composti, ma considerando un valore di durezza Shore inferiore a 50 Sh A, si ottengono prestazioni più elevate con matrici in PVC (A) aventi fattore K pari a 100.

Ciò conferma ulteriormente il comportamento ottimale di compound in PVC aventi fattore K 100.

Esempio 6 – realizzazione di tubi flessibili

Sono stati realizzati vari campioni di tubo mediante i compound sopra citati (campioni A – D), in accordo con la seguente tabella 7. Ognuno dei campioni di tubo realizzati presenta uno strato interno a contatto con il fluido da trasportare, uno strato esterno afferrabile da un utilizzatore e uno strato tessile di rinforzo interposto tra i due strati.

TABELLA 7

Su tali campioni S1, S2, S3, S4, S5, S7 sono stati effettuati alcuni test per valutare in particolare il livello percentuale di ritiro degli stessi a seguito dell’invecchiamento accelerato, mantenendo i campioni in forno a 80° C per 168 ore, in accordo con quanto sopra accennato. In tabella 8 si riportano i risultati ottenuti.

TABELLA 8

È possibile notare che, in campioni aventi durezza inferiore a 50 Sh A e matrici in PVC (A) aventi fattore K pari a 100 sia nel rivestimento interno sia nel rivestimento esterno, il ritiro è migliore rispetto a tubi ottenuti con composti contenenti matrici in PCV (A) con fattore K pari a 70.

In tabella 9 sono riportati i risultati del test di volatilità eseguito sui campioni S1, S2, S5 ed S7 di cui sopra, alle sopracitate condizioni di esecuzione di tale test.

TABELLA 9

È evidente come il test di volatilità evidenzi un buon comportamento dei composti contenenti matrici in PVC (A) aventi fattore K pari a 100, in particolare rispetto alle matrici in PVC aventi fattore K pari a 70.

In FIG. 7 è evidenziato il grado di adesione medio rilevato tra gli strati componenti il tubo.

L’adesione è stata misurata secondo la UNI EN ISO 8033 e la UNI ISO 6133.

Come si può notare, i composti contenenti una matrice PVC (A) con fattore K pari a 100 e durezza degli strati del tubo interno ed esterno del tubo pari a 48 Sh A dimostrano un’ottima adesione reciproca, nonostante l’alta percentuale di plastificante presente nel compound.

In tabella 10 si riportano i risultati relativi al test di perforazione eseguito in accordo con BS EN 12568:2010, evidenziante la miglior resa dei composti contenenti matrici PVC (A) con fattore K pari a 100 e durezza pari a 48 Sh A rispetto a matrici PVC con durezze superiori a 60 Sh A.

TABELLA 10

Si riportano inoltre i risultati relativi al test di abrasione eseguito su un tubo avente una lunghezza di circa 1 m, riempito con acqua a pressione interna di 3 bar.

Tale tubo è stato trascinato su pavimentazione da esterno a temperatura ambiente, come illustrato in FIG.8.

In particolare, la velocità di trascinamento è di 2000 m/h, il peso per metro del tubo riempito di acqua è pari a 160 g/m e la distanza percorsa di trascinamento pari a 1000 m.

Il campione è stato quindi ispezionato visivamente confrontando il grado di abrasione con i gradi di abrasione riportati nella legenda di FIG. 9, nella quale il limite di accettazione individuato è pari a 4.

Il test di abrasione è stato eseguito prima e dopo invecchiamento accelerato del campione, realizzato secondo il metodo sopra menzionato.

In particolare, in FIG. 10A si riporta il tubo sottoposto al test di abrasione precedentemente al test di invecchiamento accelerato, mentre in FIG.10B è illustrato il tubo sottoposto al test di abrasione successivamente all’invecchiamento accelerato del campione stesso.

Entrambi i risultati, dimostrano come il campione abbia un grado di abrasività pari a 5, pertanto definibile ‘non abraso’ secondo la legenda di FIG.9.

Esempio 7 – realizzazione di tubi spiralati

Il compound del campione C di cui sopra è stato testato per la realizzazione di un tubo spiralato, con spirale di rinforzo in PVC rigido.

Nello specifico, è stato realizzato un tubo spiralato con diametro interno 152 mm e 76 mm.

Dai dati di cui sopra è evidente che il tubo presenta buona flessibilità a freddo, ed è quindi impiegabile in applicazioni che richiedono tale tipologia di prestazioni. Ad esempio, tale tubo è impiegabile in impianti di piscine o SPA.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. L’uso di un compound termoplastico PVC plastificato per la realizzazione di un tubo flessibile oppure spiralato per il trasporto di fluidi, in particolare di liquidi, il compound termoplastico essendo costituto da: (A) 100 phr di una matrice PVC in sospensione avente fattore K misurato secondo DIN EN ISO 1628-2 maggiore o uguale a 98; (B) da 100 phr a 250 phr di almeno un agente plastificante; (C) da 0,5 phr a 5 phr di almeno un agente stabilizzante; (D) da 0,1 a 10 phr di almeno un agente costabilizzante; (E) da 0 a 10 phr di almeno un additivo; in cui il compound presenta una durezza Shore A misurata secondo UNI EN ISO 868 compresa tra 30 Sh A e 60 Sh A, e preferibilmente compresa fra 30 ShA e 50 ShA.
2. Uso secondo la rivendicazione 1, in cui detta matrice PVC (A) è priva di filler o contiene massimo 5 phr di filler.
3. Uso secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta matrice PVC (A) presenta una distribuzione granulometrica delle particelle misurata secondo DIN EN ISO 4610 di: - non più del 90% di particelle che restano su un setaccio con maglia da 0,063 mm; - non più del 5% di particelle che restano su un setaccio con maglia da 0,250 mm.
4. Uso secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui detta matrice PVC (A) ha un fattore K misurato secondo DIN EN ISO 1628-2 pari a 99 o 100.
5. Uso secondo le rivendicazioni 1, 2, 3 o 4, in cui le particelle di detta matrice PVC (A) hanno porosità misurata in termini di assorbimento di plastificante secondo DIN 53417/1 compresa tra il 35% e il 55%, preferibilmente compresa tra il 40% e il 50%.
6. Uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta matrice PVC (A) è una resina in sospensione la cui densità apparente calcolata secondo UNI EN ISO 60 è compresa tra 0,400 g/ml e 0,500 g/ml, preferibilmente 0,440 g/ml.
7. Uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il contenuto di detto almeno un agente plastificante (B) è compreso fra 120 phr e 250 phr, e preferibilmente compreso fra 130 phr e 210 phr.
8. Uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’elongazione a rottura misurata secondo UNI EN ISO 527 di detto compound è compresa fra 250 % e 450 %, e preferibilmente 300 % e 400 %.
9. Uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto compound presenta un livello di compatibilità di detto almeno un agente plastificante (B) in detta matrice PVC (A) misurato secondo la normativa ASTM D 3291 di 0 oppure 1, preferibilmente di 0.
10. Uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto compound presenta una flessibilità a freddo misurata secondo la normativa ASTM D 1043 minore o uguale di -49 °C, preferibilmente minore di -70 °C, più preferibilmente minore di -90°C.
11. Un tubo flessibile avente almeno un primo strato realizzato nel compound rivendicato in una o più delle rivendicazioni precedenti.
12. Tubo flessibile secondo la rivendicazione precedente, in cui detto almeno un primo strato è a contatto con il fluido da trasportare, il tubo flessibile comprendendo inoltre almeno un secondo strato esterno suscettibile di essere afferrato da un utilizzatore realizzato in detto compound, il tubo flessibile comprendendo inoltre almeno uno strato tessile di rinforzo interposto fra detti almeno un primo strato e almeno un secondo strato.
13. Un tubo spiralato comprendente un corpo principale realizzato nel compound rivendicato in una o più delle rivendicazioni dalla 1 alla 10 ed almeno una spirale di rinforzo annegata nello stesso.
14. Un metodo per la realizzazione di un tubo flessibile in accordo con la rivendicazione 11 o 12 comprendente una fase di estrusione del compound rivendicato in una o più delle rivendicazioni dalla 1 alla 10 per ottenere detto almeno un primo strato.
15. Un metodo per la realizzazione di un tubo spiralato comprendente le fasi di: - estrusione di una fettuccia avente un core di un primo materiale polimerico ed una shell del compound rivendicato in una o più delle rivendicazioni dalla 1 alla 10; - avvolgimento a spirale di detta fettuccia su un mandrino per ottenere il tubo spiralato.
16. Metodo secondo la rivendicazione 14 o 15, in cui detto compound all’atto dell’estrusione è in forma di granuli preparati mediante le fasi di: - miscelazione di detti componenti da (A) a (E) ad almeno una prima temperatura predeterminata; - riscaldamento della miscela ad una seconda temperatura predeterminata; - raffreddamento della miscela; - estrusione della miscela raffreddata per ottenere i granuli.