IT202000015334A1

IT202000015334A1 - Procedimento per il rivestimento di pellami a concia vegetale

Info

Publication number: IT202000015334A1
Application number: IT102020000015334A
Authority: IT
Inventors: Marco Toscano
Original assignee: Chiorino Tech S P A
Priority date: 2020-06-25
Filing date: 2020-06-25
Publication date: 2021-12-25
Also published as: CN115768842B; KR20230033701A; EP4172282A1; WO2021260544A1; US20230257836A1; CN115768842A

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Procedimento per il rivestimento di pellami a concia vegetale"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a un procedimento per il rivestimento di pellami a concia vegetale.

Data la crescente richiesta da parte del mercato di prodotti a basso impatto ambientale, ? in atto la tendenza di applicare varie rifinizioni a film su pellami utilizzanti sistemi di concia sostenibile, quali ad esempio la concia chrome-free o quella metal-free.

Si ? pertanto pensato di applicare una rifinizione a film protettivo ed eventualmente anche estetica a substrati derivanti dal sistema di concia pi? eco-sostenibile in assoluto: quello vegetale.

Le pelli provenienti dalla concia vegetale attraversano una lavorazione nella quale i cosiddetti agenti concianti sono tannini, estratti naturali derivanti esclusivamente da fonti vegetali come legno di Castagno o betulla o quebracho, noci di galla, baccelli di Tara, ecc.

La concia vegetale, se da un lato fornisce al pellame un aspetto ?naturale?, molto apprezzato dal mercato, dall?altro per? presenta dei limiti intrinseci alla natura stessa del processo di concia, quali, ad esempio, caratteristiche di resistenza chimico-fisica molto basse ed inferiori a quelle richieste mediamente dal mercato, ovvero difettosit? superficiali estese e molto frequenti, che rendono pertanto decisamente bassa la resa al taglio, o anche una ridotta riproducibilit? dell?aspetto su larga scala. Si tratta pertanto di un pellame di elevato pregio, molto costoso ed utilizzabile per lo pi? su scala artigianale.

Vi ? pertanto l?esigenza di rendere industriale un prodotto che mantiene una valenza tipicamente artigianale, elevandone, nel contempo, le propriet? fisico meccaniche e determinando, per i manufatti che ne derivano, una durabilit? maggiore.

A tal proposito, dal documento IT TO 950 145 A1 della stessa Richiedente ? noto un procedimento per il rivestimento di pellami, comprendente le fasi seguenti:

depositare uno strato di rivestimento composto da una miscela di resina poliuretanica e solvente su un supporto avente propriet? distaccanti,

far indurire lo strato di rivestimento sul supporto,

depositare uno strato adesivo composto da una miscela di resina poliuretanica e solvente sullo strato di rivestimento indurito,

applicare una pelle a contatto con lo strato adesivo,

in un forno continuo, far indurire lo strato adesivo per fissare la pelle allo strato di rivestimento, e

separare dal supporto la pelle rivestita.

Il procedimento descritto in IT TO 950 145 A1 ? concepito per pellami a concia minerale, in particolare con concia al cromo. Non ? pertanto adatto per pellami a concia vegetale. La concia vegetale, infatti, proprio a seguito dell?impiego di agenti concianti di origine tannica, conferisce al pellame una stabilit? limitata alle sollecitazioni termiche. Per questo motivo, qualunque processo di rifinizione che esponga il pellame vegetale ad una fonte di calore importante, comporta un deterioramento del pellame stesso che ne pregiudica la stabilit? nel tempo e financo l?impiego nella realizzazione di manufatti.

Una delle conseguenze pi? immediate degli effetti della temperatura sul pellame, senza giungere a livelli pi? pesanti di deterioramento, evidenziati da un cambio evidente nella colorazione, ? infatti identificabile attraverso una naturale retrazione delle fibre dovuta alla perdita del tenore di umidit?.

Uno scopo della presente invenzione ? quello di rendere disponibile un procedimento per la rifinizione di pellami a concia vegetale.

Forma pertanto oggetto dell'invenzione un procedimento per il rivestimento di pellami a concia vegetale, comprendente le fasi seguenti:

sottoporre una pelle a concia vegetale a un?operazione di smerigliatura con carta di dimensione compresa fra 80 e 600 unit? FEPA, depositare uno strato di rivestimento composto da una dispersione acquosa di resina poliuretanica su una carta release di supporto avente propriet? distaccanti, detta carta release di supporto avendo una velocit? di avanzamento prestabilita,

far indurire lo strato di rivestimento sulla carta release di supporto,

depositare uno strato adesivo composto da una dispersione acquosa di resina poliuretanica sullo strato di rivestimento indurito,

applicare detta pelle a contatto con lo strato adesivo,

separare dalla carta release di supporto la pelle rivestita,

in cui la velocit? di avanzamento della carta release di supporto ? regolata in modo tale che la pelle abbia un tempo di residenza all?interno del forno continuo compreso fra 180 e 210 secondi, e il forno continuo ? regolato in modo tale che la pelle raggiunga una temperatura massima compresa fra 65?C e 75?C.

La Richiedente ha riscontrato che con il procedimento suddetto ? possibile rifinire in maniera ottimale il pellame vegetale, preservandone le caratteristiche peculiari e contemporaneamente conferendogli ottime propriet? di resistenza meccanica e di riproducibilit? industriale.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del procedimento secondo l?invenzione diverranno pi? chiari con la seguente descrizione dettagliata di una forma di attuazione del trovato, fatta con riferimento ai disegni allegati, forniti a titolo puramente illustrativo e non limitativo, in cui:

- le figure 1a, 1b, 1c, 1d, rappresentano complessivamente una vista in elevazione laterale schematica di un impianto noto, per il rivestimento di pellami, in cui l?attuazione del procedimento secondo l?invenzione stessa avviene partendo dalla sinistra della figura 1a e terminando a destra della figura 1d;

- le figure 2 a 5 sono sezioni schematiche parziali, con spessori molto esagerati, che illustrano le successive fasi di applicazione degli strati delle pelli su un nastro di supporto;

- la figura 6 ? una vista in pianta schematica dall?alto in maggiore scala della zona dell?impianto indicata in VI nella figura 1c;

- la figura 7 ? una vista schematica in elevazione laterale della zona dell?impianto illustrata nella figura 6;

- la figura 8 ? una sezione verticale schematica parziale di una stazione di spellatura illustrata nella figura 1d; e

- la figura 9 ? un grafico che riporta curve sperimentali di retrazione della pelle in funzione del tempo di residenza nel forno continuo, per differenti valori di temperatura.

Si proceder? ora a descrivere il procedimento secondo l?invenzione procedendo dall?inizio dell?impianto, a sinistra nella figura 1a, al suo termine, a destra nella figura 1d.

In queste figure i sensi di rotazione delle principali parti rotanti sono indicati da frecce arcuate, prive di riferimento.

L?impianto ed il procedimento descritti qui di seguito permettono di ottenere una pelle a concia vegetale rivestita con uno strato di rivestimento, il quale ? accoppiato alla pelle mediante uno strato adesivo. Per pelle a concia vegetale si intende convenzionalmente una pelle conciata con tannini vegetali.

Il rivestimento (comprendente strato di rivestimento e strato adesivo) ? realizzato a partire da una resina poliuretanica a base acquosa. Ad esempio tale resina pu? essere poliuretano alifatico o aromatico, a base polietere o poliestere con percentuali di secco variabile dal 20% al 98%. Nel caso del substrato adesivo si utilizzano resine poliuretaniche in fase acquosa di natura alifatica o aromatica, a base polietere con percentuale di secco compresa tra il 30% ed il 50%.

Preferibilmente, il rivestimento ? costituito da una resina poliuretanica alifatica o aromatica a base acquosa, di origine bio, con polioli derivati da fonti rinnovabili con percentuale variabile tra il 40% ed il 90%. Sono disperse in fase acquosa e la temperatura di utilizzo varia da 60?C a 160 ?C.

Il peso complessivo del substrato di rifinizione (strato di rivestimento pi? strato adesivo) va da 50 gr/mq a 140 gr/mq, di cui la parte adesivo tra i 15 gr/mq ed i 50 gr/mq.

Poich? la pellicola che riveste il pellame ha propriet? termoplastiche, le pelli cos? finite possono essere successivamente rilavorate, anche per mezzo di impressioni a caldo, tra l?altro per esaltare o migliorare le caratteristiche estetiche della pelle.

Gli strati che costituisco la pellicola possono essere incolori o pigmentati per conferire al pellame una colorazione desiderata, diversa da quella naturale.

Nell?impianto descritto scorre un nastro di supporto R, che sfila nel senso indicato da varie frecce lineari prive di riferimenti.

Il nastro R ? di un materiale avente propriet? distaccanti e consiste preferibilmente in un nastro di carta robusto, noto ai tecnici del ramo come ?carta release?.

Il nastro R si svolge da un subbio d?alimentazione 10, passa attraverso un polmone 12 e raggiunge una prima stazione di spalmatura 14. In questa prima stazione 14, come illustrato nella figura 2, sul nastro R viene applicato un primo strato di rivestimento C1 o cosiddetto ?pre-skin?, consistente in una dispersione acquosa di resina poliuretanica.

Il nastro R passa poi attraverso un primo forno continuo di asciugatura 16, ove lo strato C1 subisce l?indurimento.

All?uscita del forno 16 il nastro R passa per un gruppo di tiro 17 e poi per una stazione di trattamento 18. Questa stazione 18 pu? essere utilizzata come stazione di spalmatura aggiuntiva oppure come stazione di finissaggio per impartire un disegno o un effetto colore al primo strato di rivestimento C1.

Il nastro spalmato passa poi in un secondo forno di asciugatura 20, che viene utilizzato soltanto se sullo strato C1 ? stato applicato uno strato successivo dello stesso materiale (non rappresentato).

All?uscita del secondo forno 20 il nastro passa per un gruppo di tiro 21 e poi per un?ulteriore stazione di spalmatura 22 ove, come illustrato in figura 3, sul primo strato di rivestimento asciugato C1 viene applicato un secondo strato di rivestimento C2, di composizione similare al primo strato C1.

Il nastro rivestito come nella figura 3 passa poi in un terzo forno continuo di asciugatura 24 avente sostanzialmente le stesse caratteristiche del primo forno 16.

All?uscita del forno 24 i due strati C1 e C2 asciugati, che sono della stessa natura, sono praticamente fusi insieme, come illustrato in C nella figura 4, per costituire, come si vedr? pi? avanti, il rivestimento finale delle pelli del pellame.

All?uscita del secondo forno 20 il nastro R che porta lo strato di rivestimento complessivo C asciugato passa per un gruppo di tiro 25 e poi per una stazione di spalmatura finale 26 ove sullo strato C viene applicato uno strato di adesivo A allo stato fluido, costituito da una dispersione acquosa di resina poliuretanica.

Ove necessario, un terzo stadio di spalmatura C3, identico al secondo, pu? essere utilizzato, qualora sia disponibile ed installato ad integrazione dell?impianto (non illustrato). Le specifiche degli spessori di spalmatura e l?operativit? del processo sono come per la produzione dello strato C2.

Mentre l?adesivo dello strato A ? ancora fluido o rammollito, il nastro passa per una stazione d?accoppiamento 28, pure visibile nella figura 6. La stazione d?accoppiamento comprende essenzialmente una tavola piana 30 sulla quale scorre il nastro R rivestito.

Mentre il nastro rivestito sfila sulla tavola 30, un operatore o un macchinario dedicato (non illustrato) applicano sullo strato di adesivo A successive pelli P, con il lato fiore o il lato carne a contatto con l?adesivo stesso. Tali pelli P sono state preliminarmente sottoposte a un?operazione di smerigliatura con carta di dimensione compresa fra 80 e 600 unit? FEPA (F?d?ration Europ?enne des Fabricants de Produits Abrasifs), e preferibilmente anche a un?operazione di palissonatura, che pu? comprendere da uno a quattro cicli in funzione della mano del pellame e della tipologia dell?articolo da destinare alla rifinizione. Le lavorazioni suddette contribuiscono a predisporre la pelle all?adesione con il rivestimento.

A valle della tavola 30 il nastro passa in una stazione di calandratura 32 che serve ad esercitare una pressione di adesione delle pelli P sullo strato di adesivo A.

Nel caso rappresentato, come si pu? rilevare nella figura 7, la stazione di calandratura 32 comprende un nastro di carta 34 che si svolge da un subbio 36 e si riavvolge su un subbio 38.

Il nastro 34 passa, insieme alla pluralit? di strati accoppiati R, C, A, P, tra coppie di rulli pressori motorizzati 40 e 42.

In alternativa, la stazione di calandratura potrebbe comprendere semplicemente una o pi? coppie di rulli pressori.

In particolare, la coppia di rulli pressori motorizzati 40 all?imbocco della stazione di calandratura 32 comprende preferibilmente un rullo avente una superficie a durezza elevata, ad esempio in acciaio, ed un contro rullo con una superficie a durezza inferiore, ad esempio di materiale elastomerico, per accompagnare il nastro R con gli strati accoppiati in modo da evitare la formazione di pieghe o difettosit?.

Una volta che le pelli P sono state fatte aderire saldamente allo strato adesivo A nella stazione di calandratura, il nastro composito R, C, A, P passa attraverso un ultimo forno continuo di asciugatura 44, nel quale avviene la presa od indurimento dell?adesivo dello strato A.

Mentre le condizioni dei precedenti forni 16, 20, 24 non sono critiche, il forno di asciugatura 44 deve soddisfare condizioni piuttosto rigorose, che saranno ora specificate. Tali condizioni sono state determinate sperimentalmente come descritto pi? avanti.

Per l?indurimento dell?adesivo dello strato A, nel forno 44 ? fatta circolare aria calda in modo tale che la temperatura della pelle P non superi i 75?C, e che il tempo di esposizione a tale temperatura sia di compreso tra i 180 e i 210 secondi. Con una lunghezza del forno di 17 m, ci? comporta che la velocit? di avanzamento del nastro sia compresa fra circa 4,9 e circa 5,5 m/min.

All?uscita del forno 44, il nastro composito R, C, A, P sul quale, grazie all?indurimento dell?adesivo, sono incollate le pelli P, passa per un gruppo di tiro 46 e raggiunge una stazione di distacco 48, meglio visibile nella figura 8.

Nella stazione di distacco 48 il nastro composito in arrivo passa innanzitutto su un rullo 50 ove avviene il distacco, dal nastro di supporto R, del complesso degli strati formati dal rivestimento C, dall?adesivo A e dalle pelli P. Il nastro di supporto R prosegue in orizzontale fino ad avvolgersi infine su un subbio di riavvolgimento 52 (figura 1d) per essere ricuperato.

Il complesso degli strati C, A, P prosegue invece in verticale su un trasportatore a nastro senza fine 52.

Lungo il percorso verticale le successive pelli sono ancora unite tra loro dalla sottile pellicola formata dagli strati di rivestimento C e di adesivo A, come indicato in F nella figura 8.

Alla sommit? del percorso di circolazione del nastro trasportatore 52 quest?ultimo passa su un cilindro di rinvio 54, mentre il nastro costituito dalle pelli P e dalla pellicola F viene staccato dal nastro stesso, ad esempio da un operatore A. A seguito del tiro sulle pelli P, la pellicola F che le intercollega si spacca e le pelli rivestite possono essere prelevate ed impilate ad una ad una ed allontanate dall?impianto.

Parte sperimentale

Come sopra indicato, una delle conseguenze pi? immediate degli effetti della temperatura sul pellame ? una naturale retrazione delle fibre dovuta alla perdita del tenore di umidit?. Gli inventori hanno utilizzato questo parametro per valutare la stabilit? del pellame vegetale dopo trattamento termico, giungendo a stabilire come ottimale la finestra di sollecitazione termica che determini una retrazione massima del pellame dello 0,5%, identificato come limite massimo di retrazione termica per non presupporne un?intrinseca degradazione, con perdita di stabilit? e delle caratteristiche peculiari di mano e di riproducibilit? nel manufatto finito.

Al fine di individuare il processo ottimale per l?applicabilit? della lavorazione alla concia vegetale sono stati effettuati numerosi test di stabilit? dimensionale. Le principali variabili sono risultate la temperatura e la velocit? del tappeto di spalmatura e quindi, fissata la lunghezza del forno (17 metri lineari per l?esemplare a disposizione), il tempo di esposizione del pellame.

Lo studio ? stato compiuto rilevando le temperature direttamente sul pellame, attraverso una misurazione con termometri a contatto, che sono risultate naturalmente inferiori a quelle dei forni, a causa dell?inerzia termica del processo di riscaldamento del pellame stesso. Dato lo spessore decisamente ridotto delle pelli utilizzate, inferiori ai 2mm, si ? considerato trascurabile l?effetto determinato dalla diffusione termica all?interno della pelle stessa.

La variabile velocit? del tappeto ha originato diversi tempi di residenza, che sono stati interpolati con le temperature rilevate sulla pelle ed il valore di retrazione percentuale del pellame esaminato.

Nella tabella sottostante si riportano a titolo indicativo alcune delle temperature rilevate sul pellame in funzione della temperatura del forno, ad un intervallo di tempo di residenza tra i 60 e i 240 secondi.

Tabella 1

Si sono quindi effettuate numerose prove a temperature del forno differenti, variando il tempo di residenza del pellame ed individuando la retrazione media percentuale conseguente. Qui sotto sono riportati alcuni valori rilevati corrispondenti ad un intervallo di temperatura impostata tra 80 ?C e 160 ?C.

Tabella 2

Si osservi come la retrazione percentuale del pellame vari in misura rilevante aumentando il tempo di residenza, evidenziando un effetto anche triplo sul peggioramento del parametro di riferimento del processo di degradazione. Allo stesso il tempo di residenza non pu? essere troppo breve, per motivi intrinseci al processo di spalmatura a pi? teste, che prevede infatti una regolazione ottimale e concomitante della deposizione e vulcanizzazione del film relativa a ciascuno stadio a velocit? costante del tappeto. Si ? dovuto pertanto ricercare il compromesso ideale tra tempo di residenza e temperatura a cui viene sottoposto il pellame nel forno.

Il processo di ottimizzazione ? schematizzato in modo riassuntivo nel grafico di figura 9. L?area sottesa dalla linea orizzontale posizionata allo 0,5% di retrazione rappresenta la zona a cui il pellame vegetale ? intrinsecamente stabile. Le prove riportate sono state effettuate a temperature variabili tra gli 80?C ed i 160?C. I tempi di residenza, funzione della velocit? del tappeto, sono stati modulati tra uno e quattro minuti (60 ? 240 secondi). A ciascuna temperatura prefissata ? stata misurata la retrazione percentuale della pelle vegetale al variare della velocit? del tappeto. Si osservi come, impostata una determinata temperatura del forno, aumentando il tempo di residenza, la retrazione percentuale del pellame (P), direttamente proporzionale alla instabilit? indotta nel pellame stesso, aumenti significativamente, sino a determinare valori che superano la soglia limite dello 0,5%. Si osservi inoltre che, a temperature del forno superiori ai 90?C, corrispondenti a temperature sul pellame sino a 75?C, la curva di retrazione percentuale superi quasi subito il valore di 0,5%, determinando una situazione di instabilit? indotta sul pellame. Si ? quindi potuto determinare che la temperatura massima a cui il pellame vegetale pu? essere sottoposto durante il ciclo di produzione a velocit? compatibili con il processo completo di spalmatura, fissate nell?intervallo 4,9 ? 5,5 metri/min, ? di 90?C. Cicli di lavorazione a temperature inferiori (ad esempio 80?C, corrispondenti a temperature massime rilevate sul pellame di 65?C), possono consentire tempi di residenza anche superiori ai 180/210 secondi, a discapito di produttivit? e di ottimizzazione del processo di vulcanizzazione degli strati C1, C2, C3 e A.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Procedimento per il rivestimento di pellami a concia vegetale, comprendente le fasi seguenti:

sottoporre una pelle (P) a concia vegetale a un?operazione di smerigliatura con carta di dimensione compresa fra 80 e 600 unit? FEPA, depositare uno strato di rivestimento (C) composto da una dispersione acquosa di resina poliuretanica su una carta release di supporto (R) avente propriet? distaccanti, detta carta release di supporto avendo una velocit? di avanzamento prestabilita,

far indurire lo strato di rivestimento (C) sulla carta release di supporto (R),

depositare uno strato adesivo (A) composto da una dispersione acquosa di resina poliuretanica sullo strato di rivestimento (C) indurito, applicare detta pelle (P) a contatto con lo strato adesivo (A),

in un forno continuo (44), far indurire lo strato adesivo (A) per fissare la pelle (P) allo strato di rivestimento (C), e

separare dalla carta release di supporto (R) la pelle (P) rivestita,

in cui la velocit? di avanzamento della carta release di supporto (R) ? regolata in modo tale che la pelle (P) abbia un tempo di residenza all?interno del forno continuo (44) compreso fra 180 e 210 secondi, e il forno continuo (44) ? regolato in modo tale che la pelle (P) raggiunga una temperatura massima compresa fra 65?C e 75?C.

2. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui detta pelle, prima dell?applicazione sullo strato adesivo (A), ? sottoposta a un?operazione di palissonatura.

3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la resina poliuretanica dello strato di rivestimento (C) e dello strato adesivo (A) ? una resina poliuretanica alifatica o aromatica, a base polietere, con percentuale variabile dal 40% al 90% da fonti rinnovabili.