IT202000014884A1 - Tampone per la formatura di piastrelle ceramiche - Google Patents

Description

TAMPONE PER LA FORMATURA DI PIASTRELLE CERAMICHE

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione concerne un tampone per la formatura di piastrelle ceramiche secondo il preambolo della rivendicazione principale indipendente.

Il tampone di cui trattasi si inserisce in generale nel settore industriale della produzione di piastrelle in materiale ceramico ed ? impiegato per la compattazione di polveri in presse dotate di stampi contrapposti portanti montati i suddetti tamponi.

Il tampone in oggetto si inserisce pertanto nel campo della realizzazione di macchinari per l?industria della ceramica, in particolare per la produzione di piastrelle con decorazioni in rilievo di piccolo o grande formato.

Stato della tecnica

In accordo con la tecnica nota le piastrelle sono realizzate compattando polveri o granuli di argilla solitamente in forma atomizzata (genericamente indicati con il termine di ?terre? nel gergo tecnico del settore e nel seguito con il termine di polveri per semplicit?) all?interno di una camera sagomata che rimane definita tra due stampi contrapposti di una pressa.

Pi? in dettaglio, la pressa comprende un primo stampo dotato di una pluralit? di alveoli, ciascuno dei quali ? destinato ad essere riempito con la polvere di argilla per la formatura di una corrispondente piastrella. Inoltre, la pressa comprende un contrapposto secondo stampo, il quale ? dotato di una pluralit? di tamponi (o marche in accordo con il gergo tecnico del settore) destinati ad agire sulla polvere di argilla depositata nei corrispondenti alveoli del primo stampo al fine di compattare la polvere per conformare corrispondenti piastrelle.

La piastrella di polvere compattata nella forma, nelle dimensioni e nei disegni voluti, ? quindi sottoposta ad un processo di cottura in forno in cui diventa rigida e meccanicamente resistente.

I tamponi di tipo noto sono generalmente dotati di un corpo di supporto in acciaio sul quale ? fissato almeno parzialmente uno strato elastico in materiale polimerico comprendente una superficie di stampa sagomata con un calco in tre dimensioni. In particolare, il calco corrisponde al negativo di un decoro da realizzare sulla piastrella. Pi? in dettaglio, il corpo di supporto ? generalmente di forma parallelepipeda, ed ? dotato di una superficie incavata, anch?essa di forma parallelepipeda. La superficie incavata definisce un volume di contenimento, nel quale ? alloggiato lo strato elastico parzialmente rientrante nel volume di contenimento medesimo. Per aumentare l?adesione tra il corpo di supporto e lo strato elastico, generalmente quest?ultimo viene incollato alla superficie incavata mediante un opportuno adesivo.

Oltre ai tamponi di pi? semplice costituzione sopra descritti, sono inoltre noti nel settore tamponi definiti ?isostatici?, i quali sono ad esempio dotati di una piastra di acciaio intermedia, dotata di una pluralit? di asole, predisposta all?interno del volume di contenimento e annegata nello strato elastico. Tra la piastra intermedia e lo strato elastico ? definita una pluralit? di canali nei quali scorre un fluido incomprimibile, generalmente un olio, per uniformare la pressione esercitata dal tampone sulla superficie della polvere da formare, in modo da rendere conseguentemente omogenea la densit? della polvere pressata ed evitare l?insorgere di tensioni interne nella piastrella in fase di cottura.

Sono inoltre noti nel settore anche altri tipi di tamponi, ad esempio utilizzati per la formatura di piastrelle di grande formato, ovvero di lastre ceramiche.

In quest?ultimo caso, sono noti tamponi a sviluppo allungato, in cui il corpo di supporto e lo strato elastico sono in forma di nastro.

Lo strato elastico dei tamponi noti sopra descritti viene generalmente realizzato in resina poliuretanica, in particolare una resina bicomponente.

Pi? in dettaglio, la resina ? ottenuta dalla miscelazione e dallo stampaggio di un prepolimero poliuretanico con un agente indurente.

In genere, il prepolimero contiene gruppi funzionali -NCO (in genere ? ottenuto facendo reagire un poliolo con un diisocianato per essere terminarlo con un gruppo funzionale -NCO), mentre l'indurente contiene gruppi funzionali reattivi con -NCO, tipicamente composti che contengono idrogeni mobili come gruppi ossidrilici ed amminici. Nel settore ceramico sono principalmente utilizzati prepolimeri ottenuti da monomeri diisocianici aromatici, in particolare Toluenediisocianato (TDI) ed indurenti amminici, in particolare 4,4?-metilenebis(2-cloroanilina) (pi? comunemente nota come MOCA). La catena principale dei prepolimeri NCO terminati ? prevalentemente costituita da polieteri polioli, in particolare politetrameteilenglicole (PTMEG) o poliestere polioli (poliestere da acido adipico e butandiolo, AA-BDO). I prepolimeri cos? ottenuti hanno viscosit? elevate a temperatura ambiente e nella maggior parte dei casi sono solidi, pertanto durante il processo di produzione del tampone devono essere scaldati ed utilizzati a temperature comprese tra 80 e 150 ?C. La stessa MOCA a temperatura ambiente ? solida.

I tamponi sopra descritti si sono rivelati nella pratica non scevri di inconvenienti.

Un primo inconveniente dei tamponi noti risiede nel fatto che la loro produzione richiede un consumo elevato di energia. Infatti, come anticipato in precedenza i componenti delle resine poliuretaniche necessitano di essere riscaldati ad alte temperature per essere fusi. Inoltre, la resina poliuretanica necessita di essere mantenuta alla medesima alta temperatura per polimerizzare e indurire pi? velocemente.

Un ulteriore inconveniente dei tamponi di tipo noto risiede nel fatto che l?agente indurente pi? comunemente utilizzato, ovvero il MOCA, ? altamente tossico ed in particolare ? stato inserito da parte dell?OMS (Organizzazione Mondiale della Sanit?) nella lista dei cancerogeni del Gruppo 1. Tale composto risulta inoltre dannoso anche per l?ambiente se disperso in forma liquida o vapore prima del suo utilizzo.

Un ulteriore inconveniente dei tamponi sopra descritti risiede nel fatto che anche il prepolmero pu? essere tossico. Infatti, per ottenere un tampone con durezza elevata, generalmente compresa tra 85 e 95 Shore A, ? necessario utilizzare prepolimeri con un alto contenuto di gruppi isocinato liberi di reagire. In particolare, ? consuetudine ottenere poliuretani con sufficienti gruppi terminali NCO facendo reagire alcoli polifunzionali con un eccesso di monomeri poliisocianici, generalmente diisocianati. Operando in questo modo, ? risaputo che al termine della reazione, a prescindere dal tempo di reazione, una certa quantit? di monomeri diisocianici utilizzati in eccesso stechiometrico rimane presente nella miscela di reazione.

Anche a temperatura ambiente, i diisocianati, come ad esempio HDI, IPDI, TDI, MDI hanno una tensione di vapore non trascurabile che comporta seri problemi di salute in fase applicativa, essendo tossici per la loro azione sensibilizzante ed irritante. L?utilizzatore ? dunque soggetto, a norma di legge, ad adottare specifiche misure per proteggere il personale durante l?applicazione; ci? comporta costi aggiuntivi significativi, come ad esempio, misure per mantenere l?aria respirabile ossia mantenere tali sostanze al di sotto delle massime concentrazioni permesse nei luoghi di lavoro. Alcuni dei prepolimeri poliuretanici, gi? noti nella tecnica, contengono pi? dello 0,1% (soglia prescritta dal Regolamento (CE) 1272/2008 (CLP) al di sotto del quale il prodotto non ? considerato pericoloso) in peso di monomero (generalmente diisocianati volatili, come TDI libero, MDI o altri monomeri isocianici) e quindi l'utilizzatore ? tenuto ad installare costosi apparati di protezione per il personale esposto ai vapori dei prodotti, o all?aerosol sviluppato dalle condizioni dinamiche di applicazione su macchine rotative. Sistemi di questo tipo rientrano nel regolamento delle sostanze pericolose e sono soggetti ad etichettatura come materiali pericolosi. L'obbligo di etichettatura va di pari passo con le misure speciali da adottare per il confezionamento e per il trasporto.

D?altra parte, tuttavia se viene aggiunta una quantit? minore di monomero di isocianato durante la reazione con il poliolo per ottenere una quantit? inferiore di isocianato monomero libero nel prepolimero, la durezza finale del tampone non ? sufficientemente elevata.

Al fine di trovare una soluzione alla tossicit? dei componenti sopra citati, ? noto utilizzare elastomeri i quali possono essere sottoposti ad incisione laser per ottenere una superficie di stampa in tre dimensioni.

Anche tali elastomeri di tipo noto si sono rivelati nella pratica non scevri di inconvenienti.

Il principale inconveniente degli elastomeri noti sopra descritti risiede nella scarsa qualit? dei tamponi con essi realizzati. Tale scarsa qualit? ? dovuta in particolare al materiale con cui ? realizzato il tampone medesimo ed alle possibilit? di inciderlo in maniera precisa, in particolare con tecnica al laser. Infatti, gli elastomeri utilizzabili, che devono essere in grado di polverizzare, ovvero di sublimare e ricondensare in forma di polvere, sono generalmente gomme a bassa durezza, le quali sono facilmente cedevoli e suscettibili di riempirsi di argilla e sporcarsi durante la formatura delle piastrelle.

Pertanto, i tamponi realizzati con tali materiali hanno un tempo di durabilit? molto basso, dovuto alla bassa resistenza nel tempo dei materiali medesimi, i quali sono soggetti a cedimenti permanenti.

Un problema particolarmente sentito nel settore risulta pertanto ancora quello di riuscire a mettere a disposizione una resina che utilizzi una valida alternativa al MOCA, ovvero non tossica, ma che consenta al contempo un risparmio energetico nella produzione del tampone, abbia tempi di indurimento gestibili in maniera flessibile ed elevate caratteristiche prestazionali (elasticit?, durezza, resistenza all?usura, ecc.).

Presentazione dell?invenzione

In questa situazione il problema alla base della presente invenzione ? pertanto quello di ovviare agli inconvenienti manifestati dalle soluzioni di tipo noto sopra citate mettendo a disposizione un tampone per la formatura di piastrelle ceramiche, il quale consenta di ridurre il consumo energetico per la sua produzione.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di mettere a disposizione un tampone, il quale preveda l?utilizzo di materiali sicuri e non tossici.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di mettere a disposizione un tampone, il quale non preveda di installare costosi apparati di protezione da vapori tossici per il personale esposto alla resina durante la produzione del tampone medesimo. Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di mettere a disposizione un tampone, il quale sia affidabile, resistente e durevole nel tempo.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di mettere a disposizione un tampone, il quale sia semplice ed economico da realizzare.

Breve descrizione dei disegni

Le caratteristiche tecniche della presente invenzione, secondo i suddetti scopi, sono riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate ed i vantaggi della stessa risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento alle figure allegate, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa in cui:

? le figure 1a e 1b mostrano rispettivamente una vista in prospettiva e una in sezione di un tampone in accordo con una prima forma realizzativa dell?invenzione;

? le figure 2a e 2b mostrano rispettivamente una vista in prospettiva e una in sezione di un tampone in accordo con una seconda forma realizzativa dell?invenzione;

? le figure 3a e 3b mostrano rispettivamente una vista in prospettiva e una in sezione di un tampone in accordo con una terza forma realizzativa dell?invenzione;

? la figura 4 mostra un grafico che riporta l?evoluzione della viscosit? di un esempio realizzativo della resina poliuretanica in dipendenza dal tempo trascorso dalla miscelazione dei componenti, misurata a due differenti temperature (40 e 50 ?C). ? la figura 5 mostra un grafico che riporta la curva sforzo-deformazione di un esempio realizzativo dello strato elastico del tampone oggetto dell?invenzione.

Descrizione dettagliata di alcuni esempi di realizzazione preferiti Con riferimento agli uniti disegni ? stato indicato nel suo complesso con 1 un tampone per la formatura di piastrelle ceramiche.

Il tampone 1 secondo l?invenzione ? vantaggiosamente destinato ad essere utilizzato nella formatura di piastrelle ceramiche di piccolo o di grande formato.

In accordo con l?idea alla base dell?invenzione, il tampone 1 comprende un corpo di supporto 2, il quale ? vantaggiosamente suscettibile di essere amovibilmente fissato ad una pressa di tipo noto.

Inoltre, il tampone 1 comprende uno strato elastico 3 realizzato in materiale polimerico, il quale ? dotato di una superficie di fissaggio 31, fissata al corpo di supporto 2 e di una superficie di stampa 32 sagomata con un calco, vantaggiosamente in tre dimensioni. Ovviamente, senza per questo uscire dall?ambito di tutela dell?invenzione, il calco pu? essere anche piano, ovvero la superficie di stampa 32 pu? essere una superficie liscia. In accordo con una prima forma realizzativa dell?invenzione, illustrata nelle allegate figure 1a e 1b, il corpo di supporto 2 ? vantaggiosamente realizzato in acciaio ed ? di forma parallelepipeda. Inoltre, ? vantaggiosamente dotato di una superficie incavata 21, anch?essa di forma parallelepipeda ed atta a definire un volume di contenimento.

Vantaggiosamente, inoltre, nel volume di contenimento del corpo di supporto 2 ? alloggiato lo strato elastico 3 parzialmente in rientranza nel corpo di supporto 2.

Ovviamente, senza per questo uscire dall?ambito di tutela dell?invenzione, la superficie di stampa 32 dello strato elastico 3 pu? essere anche sporgente dal volume di contenimento oppure a filo con la superficie del corpo di supporto 2.

In particolare, lo strato elastico 3 ? vantaggiosamente fissato al corpo di supporto 2 mediante un adesivo.

In accordo con una seconda variante realizzativa dell?invenzione, illustrata nelle allegate figure 2a e 2b, il corpo di supporto 2 ? inoltre vantaggiosamente dotato di una piastra intermedia 22, contenuta all?interno del volume di contenimento del corpo di supporto 2 e preferibilmente inglobata all?interno dello strato elastico 3. La piastra intermedia 22 ? preferibilmente provvista di una pluralit? di asole 23 passanti attraverso il proprio spessore e definisce una pluralit? di canali di approvvigionamento 24. In particolare, nei canali di approvvigionamento 24 ? suscettibile di scorrere un fluido incomprimibile, preferibilmente un olio, per rendere il tampone 1 isostatico.

In accordo con una terza forma realizzativa dell?invenzione, illustrata nelle allegate figure 3a e 3b, il corpo di supporto 2 comprende un supporto nastriforme.

Con l?espressione ?supporto nastriforme? si intende un supporto dotato di una forma tridimensionale a spessore considerevolmente ridotto rispetto le dimensioni di larghezza e lunghezza che lo stesso pu? assumere. Il supporto nastriforme ? inoltre preferibilmente flessibile e si sviluppa vantaggiosamente tra due bordi estremali 20 opposti.

Vantaggiosamente, per supporto nastriforme si intende un nastro, preferibilmente un nastro telato a trama intrecciata, a contorno quadrangolare, preferibilmente rettangolare, con una larghezza ed una lunghezza maggiore o uguale della larghezza.

Vantaggiosamente, il supporto nastriforme ? suscettibile di essere montato su una pressa continua per la formatura di piastrelle ceramiche di grande formato.

Secondo l?invenzione, il materiale polimerico dello strato elastico 3 ? una resina poliuretanica, preferibilmente bicomponente, la quale comprende un primo componente, comprendente un prepolimero poliuretanico a base di polioli terminati con almeno un diisocianato, ed un secondo componente, comprendente almeno un agente indurente amminico.

Con l?espressione ?resina poliuretanica? si intende una miscela comprendente ameno un polimero o un suo precursore, ad esempio un prepolimero, la cui catena polimerica comprende legami uretanici (-NH-(CO)-O-). Ovviamente, senza per questo uscire dall?ambito di tutela dell?invenzione, la resina poliuretanica pu? comprendere altri additivi atti a modificarne o migliorarne le caratteristiche fisiche e/o chimiche.

Nel seguito verr? inoltre inteso con l?espressione ?prepolimero poliuretanico? un polimero o un oligomero con catena lineare o ramificata avente gruppi funzionali isocianato (-N=C=O) in grado di reagire con altri composti (compreso il prepolimero stesso) per polimerizzare, ottenendo catene polimeriche con lunghezza maggiore.

Nel seguito verr? inoltre inteso con l?espressione ?agente indurente? un qualsiasi composto chimico in grado di reagire con i prepolimero poliuretanico per realizzare un collegamento o un ponte tra le molecole del prepolimero medesimo o estenderne la catena.

Pi? in dettaglio, il prepolimero poliuretanico ? vantaggiosamente ottenuto per reazione di uno o pi? polioli con almeno un monomero di diisocianato, in particolare per reazione di un gruppo idrossile del poliolo con un gruppo isocianato del diisocianato.

In accordo con l?idea alla base dell?invenzione il prepolimero poliuretanico terminato ? dotato di una % in peso di gruppi NCO reattivi compresa tra il 5-12%, una viscosit? inferiore a 10000 mPas a temperatura di 23?C ed un contenuto di monomero diisocianico inferiore o uguale allo 0,1% in peso.

Inoltre, il prepolimero poliuretanico terminato comprende monomeri di un diisocianato alifatico.

Con l?espressione ?diisocianato alifatico? ? da intendersi qualsiasi diisocianato lineare, ramificato e/o ciclico, non dotato di anelli benzenici in catena. Sono pertanto compresi con l?espressione i diisocianati cicloalifatici.

? stato infatti trovato che il diisocianato alifatico in combinazione con il poliolo permette di mantenere vantaggiosamente il prepolimero poliuretanico ottenuto ad una bassa viscosit? anche a temperatura ambiente, pur avendo reattivit? sufficiente da polimerizzare con il secondo componente anche a temperature inferiori rispetto a quelle richieste dalle resine note, i cui componenti necessitano di essere riscaldati, sia per essere fusi che per reagire.

In questo modo, durante la formatura del tampone 1, in accordo con un procedimento esemplificativo descritto pi? in dettaglio nel seguito, il primo componente della resina poliuretanica ? preferibilmente miscelato con il secondo componente della resina poliuretanica ad una temperatura inferiore a 100 ?C, e vantaggiosamente inferiore a 60 ?C.

Ad esempio, il diisocianato alifatico ? almeno uno tra: esametilene diisocianato (HDI), pentametilene diisocianato (PDI), xililene diisocianato (XDI), isoforone diisocianto (IPDI), trimetilesametilene diisocianato (TMDI), dicicloesilmetano-4,4?-diisocianato (H12MDI) e loro isomeri.

Preferibilmente, almeno uno dei monomeri di diisocianto alifatico ? esametilene diisocianato (HDI).

Ovviamente, senza per questo uscire dall?ambito di tutela della presente invenzione, i monomeri di diisocianato possono comprendere anche monomeri di uno o pi? diisocianati aromatici.

Vantaggiosamente, agenti indurenti adatti sono diammine aromatiche, e preferibilmente ammine aromatiche primarie.

In particolare, con ammine aromatiche si ottiene una resina poliuretanica avente un tempo di indurimento pi? alto rispetto a quello ottenuto con ammine alifatiche, con le quali si ottengono velocit? di polimerizzazione pi? elevate.

Inoltre, bench? le ammine aromatiche secondarie siano meno reattive e quindi vantaggiose per ottenere tempi di indurimento pi? lunghi, le ammine aromatiche primarie sono preferibili per ottenere una polimerizzazione secondaria (nota anche come post-curing) atta a reticolare la resina poliuretanica, contribuendo ad aumentare la durezza dello strato elastico 3.

Vantaggiosamente, l?agente indurente ? allo stato liquido o fluido a temperatura inferiore a 100 ?C.

In questo modo, durante la formatura del tampone 1, in accordo con un procedimento esemplificativo descritto pi? in dettaglio nel seguito, il secondo componente della resina poliuretanica ? preferibilmente miscelato con il primo componente della resina poliuretanica ad una temperatura inferiore a 100 ?C, e vantaggiosamente inferiore a 60 ?C.

Vantaggiosamente, il primo componente e/o il secondo componente sono dotati di una viscosit? inferiore a 10000 mPas, preferibilmente inferiore a 5000 mPas almeno ad una temperatura compresa tra 25 e 60 ?C.

Vantaggiosamente, inoltre, il primo ed il secondo componente della resina sono sufficientemente reattivi tra loro da non richiedere necessariamente il riscaldamento della resina poliuretanica per completare la polimerizzazione.

Pertanto, ? possibile realizzare lo strato elastico 3 del tampone 1 senza la necessit? di fondere almeno uno tra il primo ed il secondo componente della resina poliuretanica prima di miscelarli, diminuendo il fabbisogno energetico legato a tale fase produttiva. Vantaggiosamente, inoltre, il controllo dimensionale dello strato elastico 3 risulta pi? semplice, poich? lo strato elastico 3 non ? soggetto ad un ritiro dimensionale dovuto alle dilatazioni termiche.

Vantaggiosamente, l?agente indurente comprende almeno una diammina aromatica scelta nel gruppo comprendete uno o pi? dei seguenti agenti: dimetiltiotoluenediammina (DMTDA), metilendianilina (MDA), 4,4?-metilene-bis-(2-cloro-2,6-etilanilina) (MCDEA), dietiltoluenediammina (DETDA), 4,4?-metilene-bis-(2-etil-6-metilanilina) (NMMEA), 4,4?-metilene-bis-(2,6-dietilanilina) (MDEA), 4,4?-metilene-bis-(2-isopropil-6-metilanilina) (NMIPA), 4,4?-bis-(sec-butilammino)difenilmetano, fenilenediammina, 4,4?-metilene-bis-(2-metilanilina) (NMA), 4,4?-metilene-bis-(2-cloro-6-etilanilina) (MCEA), 1,2-bis-(2-amminofeniltiol)etano, N,N?-dialchil-pfenilenediammina, 4,4?-metilene-bis-(2,6-diisopropilanilina) (MDIPA) e loro isomeri, un composto amminobenzoato, in particolare un poliolo funzionalizzato con diamminobenzoato.

In particolare, ? stato trovato che la velocit? di reazione pu? essere vantaggiosamente controllata mediante l?utilizzo di una miscela di due ammine, ovvero la dimetilthio toluene diammina (DMTDA) e un poliolo funzionalizzato con diamminobenzoato. Pi? in dettaglio, la DMTDA ? una ammina nota come alternativa al MOCA, scarsamente tossica, allo stato sostanzialmente liquido a temperatura ambiente e con una velocit? di reazione mediamente elevata in combinazione con il primo componente della resina poliuretanica.

Inoltre, l?aggiunta del composto amminobenzoato vantaggiosamente riduce la velocit? di reazione dell?agente indurente con il primo componente della resina poliuretanica, bilanciando vantaggiosamente la velocit? di reazione della DMTDA.

Vantaggiosamente, quindi, l?agente indurente amminico ? una miscela comprendente dimetilthio toluene diammina (DMTDA) e un poliolo funzionalizzato con un diamminobenzoato.

In particolare, il bilanciamento tra la DMTDA e l?amminobenzoato permette vantaggiosamente di controllare la velocit? di reazione.

Quindi, l?agente indurente ? vantaggiosamente atossico e permette di avere un elevato controllo sulla polimerizzazione della resina durante la produzione del tampone 1.

In particolare, i tempi di polimerizzazione, legati all?evoluzione della viscosit? della resina poliuretanica una volta che il primo ed il secondo componente sono stati miscelati, sono vantaggiosamente pi? lunghi delle resine note e consentono di agire in una finestra temporale pi? ampia sulla resina poliuretanica prima che quest?ultima diventi completamente solida. In particolare, tempi di polimerizzazione pi? lunghi consentono di distendere accuratamente la resina poliuretanica e di ridurre la pressione da applicare sulla resina per realizzare la superficie di stampa 32 sul tampone 1.

Operativamente, ? ovviamente possibile aumentare in maniera controllata la velocit? di reazione riscaldando la resina poliuretanica ad esempio durante la formatura del tampone 1.

Vantaggiosamente, polioli adatti per ottenere il prepolimero poliuretanico sono polioli eteri e/o polioli esteri.

Vantaggiosamente, i polioli eteri sono preferibili per ottenere un prepolimero poliuretanico a bassa viscosit?, i polioli esteri sono preferibili per ottenere una resina poliuretanica resistente agli oli (ad esempio per realizzare un tampone 1 isostatico). Vantaggiosamente, i polioli eteri sono dotati di catene corte, in particolare di pesi molecolari inferiori a 1200 g/mol.

? stato infatti trovato che l?utilizzo di polieteri a catena corta consente di ottenere una maggiore durezza nella resina poliuretanica, in quanto si ha, a seguito della terminazione con il diisocianato, una maggiore quantit? di gruppi isocianato liberi atti a reagire con l?agente indurente.

Pertanto, lo strato elastico 3 del tampone 1 realizzato con la suddetta resina vantaggiosamente ha una durezza (misurata con il metodo Shore A) compresa tra 70 e 110, ovvero comparabile con quella delle resine poliuretaniche note impieganti MOCA. Vantaggiosamente, i polioli eteri sono scelti tra dioli, ovvero dotati di due gruppi idrossile.

Ad esempio, il polietere ? un polietere ottenibile dalla polimerizzazione di almeno uno tra: ossido di etilene, glicole etilenico, ossido di propilene, glicole propilenico, 1,3-butandiolo, 1,4-butandiolo, 1,6-esandiolo, glicole neopentilico, glicole dietilenico, glicole dipropilenico, pentaeritritolo, glicerolo, diglicerolo, trimetilolpropano, caprolattone e loro isomeri.

Vantaggiosamente, il polietere ? almeno uno tra: polietilenglicole (PEG), polipropilenglicole (PPG), polibutilenglicole (PBG), politetrametilene etere glicole (PTMEG), policaprolattone (PCL) e loro copolimeri.

Preferibilmente, almeno un polietere ? politetrametilene etere glicole (PTMEG), vantaggiosamente con un peso molecolare (PM) inferiore o uguale a 1000 g/mol.

In particolare, ? stato trovato che la resina poliuretanica a base di politetrametilene etere glicole, che funge da componente elastica per lo strato elastico 3, ? vantaggiosa per ottenere caratteristiche meccaniche del tampone 1 comparabili con quelle dei tamponi noti.

Operativamente, il prepolimero poliuretanico ? ottenuto mediante reazione dei polioli con una quantit? di monomeri di diisocianato superiore a quella stechiometrica.

In accordo con un esempio di sintesi del prepolimero poliuretanico, quest?ultima avviene miscelando il monomero diisocianato ed il poliolo in un pallone con agitatore da 1 lt equipaggiato con condensatore a riflusso ed inertizzato con azoto.

Preferibilmente, i componenti vengono miscelati in rapporto equivalenti NCO/OH pari a 5/1. La miscela ? termostata ad una temperatura di 60?C mediante bagno termostatico ad acqua in cui il pallone viene immerso.

Successivamente alla miscelazione, la miscela ? riscaldata a 80?C per 2 ore fino al raggiungimento dell?%NCO teorico.

Vantaggiosamente, dopo la realizzazione del prepolimero quest?ultimo viene distillato mediante evaporatore a film sottile ad una pressione di circa 0,1 mbar ed una temperatura di 150 ?C per rimuovere il monomero non reagito. In particolare, tale operazione rimuove la maggior parte di diisocianato monomero libero, in modo tale che la quantit? di diisocianato monomero libero nel primo componente sia vantaggiosamente inferiore allo 0,1% in peso, rispetto al peso del primo componente. Pertanto, il primo componente vantaggiosamente non necessita di indicazioni di sicurezza in quanto atossico, pur potendo garantire alla resina poliuretanica una durezza elevata, ad esempio in combinazione con l?utilizzo di un polietere a catena corta come base per il prepolimero, come indicato in precedenza.

Il primo componente preferibilmente comprende:

Diisocianato esametilenediisocianato (HDI)

Polioli (uno tra:) PTMEG con PM 650 g/mol

PPG con PM 1000 g/mol e PPG con PM 400 g/mol

PPG con PM 400 g/mol

PCL con PM 400 g/mol

PCL con PM 1000 g/mol

Inoltre, il secondo componente preferibilmente comprende Dimetiltiotoluenediammina e poliolo funzionalizzato con un diamminobenzoato.

Per preparare la resina poliuretanica, il primo ed il secondo componente vengono vantaggiosamente inizialmente riscaldati ad una temperatura compresa tra 30 e 60 ?C, preferibilmente tra 40 e 50 ?C, e degasati ad una pressione di 200 mbar.

Successivamente, il primo ed il secondo componente vengono miscelati in rapporto stechiometrico NCO/NH2 pari a 1,05. In particolare, con ?NCO? si intende la quantit? di gruppi isocianato del prepolimero, mentre con ?NH2? si intendono i gruppi amminici dell?agente indurente.

In accordo con un primo esempio realizzativo, si riportano i dati ottenuti utilizzando i seguenti materiali.

Come prepolimero del primo componente ? stato utilizzato un prepolimero NCO terminato sintetizzato (con l?esempio di sintesi sopra descritto) a partire da HDI e PTMEG650 avente una percentuale di NCO (%NCO) pari a 7,7 ed una percentuale di monomero isocianico libero inferiore allo 0,1%.

Il prepolimero cos? ottenuto ha una densit?, misurata a 40 ?C, pari a 1,026 g/ml e viscosit?, misurate a 23 e a 40 ?C con un viscosimetro di Brookfield, rispettivamente pari a 1300 e 600 mPas.

Come indurente amminico del secondo componente ? stata utilizzata una miscela di DMTDA e PTMEG1000-ammino benzoato in rapporto 1:1 in peso, avente un numero di ammina pari a 330 mgKOH/g.

L?indurente amminico cos? ottenuto ha una densit?, misurata a 40 ?C, pari a 1,084 g/ml e viscosit?, misurate a 23 e a 40 ?C con un viscosimetro di Brookfield, rispettivamente pari a 2500 e 650 mPas.

I due componenti sono stati miscelati a 40?C e 50?C in rapporto 100:28,5 in peso.

In figura 4, viene illustrato un grafico che rappresenta l?evoluzione della viscosit? nel tempo della resina poliuretanica ottenuta dalla miscelazione del primo e del secondo componente cos? formulati a 40 ?C e a 50 ?C.

? possibile notare che la viscosit? della resina poliuretanica rimane relativamente bassa per tempi sufficientemente lunghi da poterla processare e distendere ad esempio in uno stampo.

Pi? in dettaglio, la resina poliuretanica ha una viscosit? iniziale, misurata con un viscosimetro di Brookfield, pari a 670 mPas a 40 ?C e pari a 590 mPas a 50 ?C.

Inoltre, in accordo con il grafico, la pot life della resina poliuretanica (considerata come il tempo in cui la viscosit? raggiunge i 20000 mPas) ? di 25 minuti a 40 ?C e di 18 minuti a 50 ?C.

Dai test effettuati sui campioni di strato elastico 3 ottenuti mediante la resina poliuretanica in accordo con la formulazione sopra descritta, il suddetto strato elastico 3 ? dotato di una densit?, misurata a 23 ?C, pari a 1,04 g/ml, e di una durezza, misurata secondo il procedimento Shore A, in accordo con la norma DIN 53505, compresa tra 95 e 97. Pertanto, la durezza dello strato elastico 3 ? vantaggiosamente comparabile con la durezza dei tamponi ottenuti mediante resine poliuretaniche contenenti MOCA.

In figura 5, viene illustrato un grafico che rappresenta la curva sforzo-deformazione dello strato elastico 3 ottenuto con la resina poliuretanica in esempio. La prova di trazione ? stata eseguita in accordo con la norma DIN 53504.

Da tale grafico ? possibile notare l?elevata rigidezza dello strato elastico 3 ottenuto, e conseguentemente del tampone 1, la quale permette ottime prestazioni in esercizio.

In particolare, la prova ha restituito i valori indicati in Tabella 1.

Tabella 1 ? Propriet? meccaniche del primo esempio realizzativo

Propriet? Valore

Sforzo massimo a rottura 30 Mpa

Allungamento a rottura 712%

Modulo di Young ad allungamento 100% 9,8 MPa

Modulo di Young ad allungamento 200% 12,4 MPa

Modulo di Young ad allungamento 300% 40 MPa

Inoltre, lo strato elastico 3 cos? ottenuto ? dotato di una resistenza all?usura, misurata mediante Taber test (ad una temperatura di 23?C, a 1000 giri, con mola H18 e massa di 1 kg, secondo la norma DIN 53754), pari a 40 mg.

Tali caratteristiche sono comparabili alle caratteristiche dei tamponi noti nel settore, con il vantaggio che il tampone 1 oggetto dell?invenzione richiede meno dispendio di energia e minori misure di sicurezza nella sua realizzazione.

In accordo con un secondo esempio realizzativo, il prepolimero del primo componente ? stato sintetizzato (con l?esempio di sintesi sopra descritto) a partire da HDI e PCL400. Il prepolimero ha una percentuale di NCO (%NCO) pari a 7,5 ed una percentuale di monomero isocianico libero inferiore allo 0,1%, ottenute con una percentuale in peso di HDI circa pari allo 0,03%.

Il prepolimero cos? ottenuto ha una viscosit?, misurata a 50 ?C con un viscosimetro di Brookfield, pari a 800 mPas.

Nel seguito vengono descritte alcune forme realizzative di un procedimento per la realizzazione del tampone 1 oggetto dell?invenzione, del quale vengono mantenuti i riferimenti per una maggiore chiarezza espositiva.

In accordo con una prima forma realizzativa, il procedimento prevede una fase di predisposizione di uno stampo, dotato di una superficie sagomata riproducente un decoro, vantaggiosamente in tre dimensioni. Ovviamente, la superficie sagomata pu? essere anche piana, per ottenere un tampone 1 con una superficie di stampa 32 liscia. Vantaggiosamente, la fase di predisposizione dello stampo prevede inoltre la stesura di un distaccante, ad esempio di tipo noto, sulla superficie sagomata.

Inoltre, il procedimento prevede una fase di predisposizione di un corpo di supporto 2, ad esempio del tipo precedentemente descritto, amovibilmente fissato ad una struttura di sostegno e dotato di un piano di giacitura sostanzialmente parallelo allo stampo.

Vantaggiosamente, nel caso in cui il corpo di supporto 2 sia un supporto nastriforme, ? dotato di una struttura impregnabile.

Con l?espressione ?struttura impregnabile? si intende una qualsiasi trama o struttura fibrosa, spugnosa, porosa, ovvero dotata di vuoti, interstizi o cavit? micrometriche, i quali sono vantaggiosamente suscettibili di essere riempiti da un liquido o un fluido viscoso.

Inoltre, il procedimento prevede una fase di predisposizione di una cornice di contenimento ed una fase di associazione della cornice di contenimento in appoggio sullo stampo o sul corpo di supporto 2 a definizione di una vasca di contenimento.

Inoltre, il procedimento prevede una fase di preparazione della resina poliuretanica, in cui vengono miscelati il primo ed il secondo componente ed una successiva fase di riempimento della vasca di contenimento con la resina poliuretanica.

Il procedimento comprende inoltre una fase di unione, in cui lo stampo ed il corpo di supporto 2 sono meccanicamente associati tra loro per definire una vasca chiusa delimitata dallo stampo, dalla cornice di contenimento e dal corpo di supporto 2 e contenente la resina poliuretanica a contatto almeno con lo stampo ed il corpo di supporto 2.

Vantaggiosamente, la fase di unione avviene in un arco di tempo compreso tra 10 e 50 minuti dopo la fase di preparazione della resina poliuretanica.

Vantaggiosamente, inoltre, la fase di unione avviene quando la resina ha raggiunto una viscosit? compresa tra 10000 e 50000 mPas e preferibilmente tra 20000 e 40000 mPas. Inoltre, il procedimento prevede una fase di polimerizzazione della resina poliuretanica, in cui la resina poliuretanica solidifica, realizzando lo strato elastico 3 fissato al corpo di supporto 2 definente il tampone 1 dotato della superficie di stampa 32 controsagomata rispetto alla superficie sagomata dello stampo.

Vantaggiosamente, la fase di polimerizzazione prevede il riscaldamento dello stampo per aumentare la velocit? di polimerizzazione e indurimento della resina poliuretanica. Il procedimento prevede inoltre una fase di estrazione, in cui il tampone 1 ? separato dallo stampo ed eventualmente dalla cornice di contenimento.

In accordo con una variante realizzativa, nella fase di predisposizione lo stampo viene appoggiato ad un pianale di appoggio, mentre il corpo di supporto 2 viene amovibilmente fissato ad un pianale di supporto superiore contrapposto al pianale di supporto e suscettibile di essere movimentato verticalmente.

Vantaggiosamente, quindi, nella fase di predisposizione della cornice di contenimento, la suddetta cornice di contenimento viene disposta in appoggio sullo stampo e la vasca di contenimento ? definita dalla cornice di contenimento e dalla superficie sagomata dello stampo.

In accordo con una ulteriore variante realizzativa, nella fase di predisposizione il corpo di supporto 2 viene appoggiato al pianale di appoggio, mentre lo stampo viene amovibilmente fissato al pianale di supporto superiore.

Vantaggiosamente, quindi, nella fase di predisposizione della cornice di contenimento, la suddetta cornice di contenimento viene disposta in appoggio sul corpo di supporto 2 e la vasca di contenimento ? definita dalla cornice di contenimento e dalla superficie del corpo di supporto 2.

In particolare, nel caso in cui il corpo di supporto 2 ? in acciaio ed ? dotato di una superficie incavata 21, la cornice di contenimento pu? vantaggiosamente essere realizzata in corpo unico con il corpo di contenimento, essendo la vasca di contenimento definita dalla superficie incavata 21 medesima. In tal caso, pertanto, la cornice di contenimento non viene separata durante la fase di estrazione.

In accordo con una seconda forma realizzativa, il tampone 1 ? ottenuto mediante iniezione del polimero in una vasca chiusa. Vantaggiosamente, una delle pareti interne della vasca chiusa e dotata di una superficie sagomata rappresentante il decoro da realizzare in negativo sul tampone 1. Inoltre, una seconda parete interna pu? anche in questo caso essere rappresentata dal corpo di supporto 2 del tampone 1.

In accordo con una terza forma realizzativa, il tampone 1 pu? essere realizzato mediante colata della resina poliuretanica in uno stampo, polimerizzazione per realizzare lo strato elastico 3, estrazione dallo stampo e accoppiamento dello strato elastico 3 con il corpo di supporto 2 mediante un collante.

In accordo con una quarta forma realizzativa, la superficie di stampa 32 dello strato elastico 3 pu? essere lavorata mediante laser.

Nelle forme realizzative del procedimento descritte ? stato trovato che la resina poliuretanica permette di essere colata o iniettata a temperatura inferiore rispetto alle resine note nel settore.

Inoltre, il tampone 1 pu? essere realizzato utilizzando una pressione molto inferiore rispetto a quella necessaria a realizzare i tamponi di tipo noto, grazie all?evoluzione pi? lenta della viscosit?.

L?invenzione cos? concepita raggiunge pertanto gli scopi prefissi.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Tampone per la formatura di piastrelle ceramiche, il quale comprende;

? un corpo di supporto (2);

? uno strato elastico (3) realizzato in materiale polimerico, il quale ? dotato di una superficie di fissaggio (31), fissata al corpo di supporto (2) e di una superficie di stampa (32) sagomata con un calco;

in cui il materiale polimerico ? una resina poliuretanica, la quale comprende:

? un primo componente, comprendente un prepolimero poliuretanico a base di polioli terminati con almeno un diisocianato;

? un secondo componente, comprendente almeno un agente indurente amminico; detto tampone essendo caratterizzato dal fatto che detto prepolimero poliuretanico terminato ? dotato di una % in peso di gruppi NCO reattivi compresa tra il 5-12%, una viscosit? inferiore a 10000 mPas a temperatura di 23?C ed un contenuto di monomero diisocianico inferiore o uguale allo 0,1% in peso;

detto prepolimero poliuretanico terminato comprendendo monomeri di un diisocianato alifatico.

2. Tampone secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto diisocianato alifatico ? almeno uno tra: esametilene diisocianato (HDI), pentametilene diisocianato (PDI), xililene diisocianato (XDI), isoforone diisocianto (IPDI), trimetilesametilene diisocianato (TMDI), dicicloesilmetano-4,4?-diisocianato (H12MDI) e loro isomeri, preferibilmente esametilene diisocianato (HDI).

3. Tampone secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto agente indurente amminico comprende almeno una diammina aromatica scelta tra uno o pi? degli agenti appartenenti al gruppo: dimetiltiotoluenediammina (DMTDA), metilendianilina (MDA), 4,4?-metilene-bis-(2-cloro-2,6-etilanilina) (MCDEA), dietiltoluenediammina (DETDA), 4,4?-metilene-bis-(2-etil-6-metilanilina) (NMMEA), 4,4?-metilene-bis-(2,6-dietilanilina) (MDEA), 4,4?-metilene-bis-(2-isopropil-6-metilanilina) (NMIPA), 4,4?-bis-(sec-butilammino)difenilmetano, fenilenediammina, 4,4?-metilene-bis-(2-metilanilina) (NMA), 4,4?-metilene-bis-(2-cloro-6-etilanilina) (MCEA), 1,2-bis-(2-amminofeniltiol)etano, n,N?-dialchil-p-fenilenediammina, 4,4?-metilene-bis-(2,6-diisopropilanilina) (MDIPA) e loro isomeri, un composto amminobenzoato, in particolare un poliolo funzionalizzato con diamminobenzoato.

4. Tampone secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto agente indurente amminico ? una miscela comprendente dimetilthio toluene diammina (DMTDA) e un poliolo funzionalizzato con diamminobenzoato.

5. Tampone secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti polioli comprendono un polietere.

6. Tampone secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto polietere ? un polietere ottenibile dalla polimerizzazione di almeno uno tra: ossido di etilene, glicole etilenico, ossido di propilene, glicole propilenico, 1,3-butandiolo, 1,4-butandiolo, 1,6-esandiolo, glicole neopentilico, glicole dietilenico, glicole dipropilenico, pentaeritritolo, glicerolo, diglicerolo, trimetilolpropano, caprolattone e loro isomeri.

7. Tampone secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto polietere ? politetrametilene etere glicole.

8. Tampone secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto polietere ? policaprolattone.

9. Tampone secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto strato elastico (3) ha una durezza compresa tra 70 e 110 Shore A.

10. Tampone secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo componente e/o detto secondo componente sono dotati di una viscosit? inferiore a 10000 mPas almeno ad una temperatura compresa tra 25 e 60 ?C.