IT202000016174A1 - MULTILAYER MATERIAL, CONTAINER MADE OF MULTILAYER MATERIAL AND CONTAINER MANUFACTURING PROCESS - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo Attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION having the title
?MATERIALE MULTISTRATO, CONTENITORE REALIZZATO IN ?MULTI-LAYER MATERIAL, CONTAINER MADE IN
MATERIALE MULTISTRATO E PROCESSO DI FABBRICAZIONE DI UN MULTILAYER MATERIAL AND MANUFACTURING PROCESS OF A
CONTENITORE? CONTAINER?
La presente invenzione ha per oggetto un materiale multistrato, un contenitore realizzato in materiale multistrato e un processo di fabbricazione di un contenitore. The present invention relates to a multilayer material, a container made of multilayer material and a process for manufacturing a container.
L?invenzione proposta trova applicazione negli imballaggi di svariati settori, quali ad esempio l?industria alimentare e delle bevande, l?industria farmaceutica e cosmetica, il settore agricolo. The proposed invention finds application in the packaging of various sectors, such as for example the food and beverage industry, the pharmaceutical and cosmetic industry, the agricultural sector.
La tendenza degli ultimi anni ? quella di rendere gli imballaggi conformi al principio delle tre ?R?: Ridurre, Riutilizzare, Riciclare. In particolare, per quanto riguarda gli imballaggi in plastica, si osserva la progressiva sostituzione di imballaggi non facilmente riciclabili con altri riciclabili. Ad esempio, un vasetto di yogurt, tradizionalmente realizzato in polistirene HIPS (miscela di polistirene e polibutadiene), ? realizzato, da parte di alcune aziende di packaging, in polipropilene, facilmente riciclabile. The trend of recent years? that of making packaging conform to the principle of the three ?Rs?: Reduce, Reuse, Recycle. In particular, with regard to plastic packaging, we observe the progressive replacement of packaging that is not easily recyclable with other recyclable ones. For example, a yogurt pot, traditionally made from HIPS (polystyrene-polybutadiene blend), is ? made, by some packaging companies, in polypropylene, easily recyclable.
Altro trend ? quello di utilizzare imballaggi in plastica biodegradabile, quale ad esempio il PLA (poliacido lattico). Il PLA permette una completa biodegradabilit?, sebbene a temperature e pressioni tali da potersi realizzare solamente in ambiente industriale. Another trend? that of using biodegradable plastic packaging, such as for example PLA (polylactic acid). PLA allows complete biodegradability, although at temperatures and pressures that can only be achieved in an industrial environment.
Altro materiale che trova largo impiego ? il Mater-Bi, compostabile e di interesse per varie applicazioni, dall?imballaggio agli accessori per la casa. Il vetro inorganico, a differenza della plastica, ? un tipo di materiale con caratteristiche che lo rendono molto appetibile come imballaggio. Infatti, il vetro possiede una interessante combinazione di propriet? chimico-fisiche che lo differenzia dai materiali plastici per imballaggio, tra cui elevato peso specifico, ottima trasparenza, rigidezza e resistenza meccanica elevate, notevole stabilit? chimica, riciclabilit? completa per innumerevoli volte (senza che si verifichi il degrado dei costituenti del materiale). Other material that is widely used? Mater-Bi, compostable and of interest for various applications, from packaging to home accessories. Inorganic glass, unlike plastic, is a type of material with characteristics that make it very attractive as packaging. In fact, glass has an interesting combination of properties chemical-physical characteristics which differentiates it from plastic materials for packaging, including high specific weight, excellent transparency, high stiffness and mechanical resistance, remarkable stability chemistry, recyclability? complete countless times (without degradation of the material constituents).
Gli imballaggi in vetro sono realizzati in vetro inorganico non biodegradabile, pertanto le possibili scelte relative alla gestione del fine vita del materiale (logistica di ritorno) sono le seguenti: Glass packaging is made of non-biodegradable inorganic glass, therefore the possible choices relating to the management of the end of life of the material (return logistics) are as follows:
? riutilizzo del contenitore tale e quale; ? reuse of the container as it is;
? riciclo del materiale mediante rifusione e realizzazione di nuovi imballaggi. ? material recycling by remelting and making new packaging.
Nel caso di riutilizzo del contenitore tale e quale, i costi energetici e ambientali del riutilizzo (comprendenti la raccolta, la pulizia e la redistribuzione) rendono il processo oneroso. ? inoltre da segnalare il fatto che nel riutilizzo dei vuoti in vetro, data la manipolazione degli stessi da parte di macchine operatrici e il trasporto in pallet, non ? insolito osservare un progressivo danneggiamento degli imballaggi (ad esempio, bottiglie che presentano incisioni e righe), diminuendone la trasparenza e modificandone quindi l?aspetto rispetto all?imballaggio vergine. Dal momento che spesso il vetro viene scelto come materiale per il packaging in grado di esaltare l?alta qualit? del prodotto in esso contenuto, il suo progressivo deterioramento pregiudica notevolmente questa finalit? rendendo oggigiorno il suo riutilizzo una procedura assai circoscritta. In the case of reuse of the container as it is, the energy and environmental costs of reuse (including collection, cleaning and redistribution) make the process onerous. ? Furthermore, it should be noted that in the re-use of glass voids, given their handling by operating machines and transport on pallets, it is not unusual to observe a progressive damage to the packaging (for example, bottles with engravings and lines), reducing its transparency and therefore changing its appearance compared to the virgin packaging. Since glass is often chosen as a packaging material capable of enhancing the high quality of the product contained in it, its progressive deterioration significantly affects this purpose? making its reuse a very limited procedure today.
Nel caso di riciclo del materiale, sebbene questo sia possibile un numero indefinito di volte poich? il vetro non ? soggetto a degrado come invece avviene nel caso di materiali plastici, la raccolta, intesa come la gestione dell?intera logistica di ritorno o ?reverse logistics?, e la selezione richiedono attivit? ad elevato dispendio di energie ed impatto ambientale e possono presentare una certa complessit? dovuta ad esempio alla necessit? di separare rottami di vetro di colori diversi allo scopo di utilizzarli per le rispettive e specifiche applicazioni. Inoltre, la rifusione richiede il raggiungimento di temperature elevate (attorno ai 1500?C), comportando pertanto notevoli costi energetici ed ambientali. In the case of recycling of the material, although this is possible an indefinite number of times because? glass isn't it? subject to degradation as occurs instead in the case of plastic materials, the collection, intended as the management of the entire return logistics or ?reverse logistics?, and the selection require activities? with a high expenditure of energy and environmental impact and can present a certain complexity? due, for example, to the need? to separate glass cullet of different colors in order to use them for their respective and specific applications. Furthermore, remelting requires the achievement of high temperatures (around 1500°C), thus entailing considerable energy and environmental costs.
In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione ? quello di proporre un materiale multistrato, un contenitore realizzato in materiale multistrato e un processo di fabbricazione di un contenitore, che superino gli inconvenienti sopra menzionati della tecnica nota. In this context, the technical task underlying the present invention ? that of proposing a multilayer material, a container made of multilayer material and a process for manufacturing a container, which overcome the above mentioned drawbacks of the prior art.
In particolare, lo scopo della presente invenzione ? proporre un materiale multistrato e un contenitore realizzato in materiale multistrato che siano disperdibili direttamente nell?ambiente e riassorbibili da esso. In particular, the purpose of the present invention is propose a multilayer material and a container made of multilayer material that can be dispersed directly into the environment and reabsorbed by it.
Altro scopo della presente invenzione ? proporre un materiale multistrato, un contenitore realizzato in materiale multistrato e un processo di fabbricazione di un contenitore che risultino semplificare o eliminare l?onerosit? e il dispendio energetico associato al riciclo dei materiali noti. Altro scopo della presente invenzione ? rendere disponibile un contenitore realizzato in materiale multistrato che elimini il problema della logistica di ritorno, sia in termini di energia che di costi che di impatto ambientale. Altro scopo della presente invenzione ? rendere disponibile un contenitore realizzato in materiale multistrato, in cui il contenuto possa essere sanificato tramite raggi UV. Another purpose of the present invention? propose a multilayer material, a container made of multilayer material and a container manufacturing process that simplify or eliminate the onerousness? and the energy expenditure associated with the recycling of known materials. Another purpose of the present invention? make available a container made of multilayer material that eliminates the problem of return logistics, both in terms of energy, costs and environmental impact. Another purpose of the present invention? make available a container made of multilayer material, in which the contents can be sanitized using UV rays.
Altro scopo della presente invenzione ? rendere disponibile un contenitore realizzato in materiale multistrato durevole, resistente e di elevata qualit?. Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un materiale multistrato per impiego nella realizzazione di contenitori, comprendente almeno: Another purpose of the present invention? make available a container made of durable, resistant and high quality multilayer material. The technical task specified and the aims specified are substantially achieved by a multilayer material for use in the manufacture of containers, comprising at least:
? un primo strato realizzato in una miscela vetrosa inorganica a base fosfata oppure silicata oppure borata; ? a first layer made of an inorganic vitreous mixture having a phosphate or silicate or borate base;
? un secondo strato di rivestimento applicato al primo strato in modo tale da proteggerlo da agenti degradanti, il secondo strato essendo realizzato in materiale a base polimerica o inorganica. ? a second coating layer applied to the first layer in such a way as to protect it from degrading agents, the second layer being made of polymeric or inorganic based material.
In accordo con una forma realizzativa, il materiale multistrato comprende inoltre un terzo strato di rivestimento applicato al primo strato da parte opposta rispetto al secondo strato di rivestimento in modo tale che il primo strato risulti interposto tra il secondo strato e il terzo strato. Il terzo strato ? realizzato in materiale polimerico o in materiale inorganico. In accordance with an embodiment, the multilayer material further comprises a third coating layer applied to the first layer on the opposite side with respect to the second coating layer so that the first layer is interposed between the second layer and the third layer. The third layer? made of polymeric material or inorganic material.
In accordo con un aspetto dell?invenzione, il secondo strato e/o il terzo strato ? realizzato in materiale inorganico a partire da soluzioni alcoliche a base di precursori organometallici. In accordance with one aspect of the invention, the second layer and/or the third layer ? made of inorganic material starting from alcoholic solutions based on organometallic precursors.
In accordo con un aspetto dell?invenzione, il secondo strato e/o il terzo strato ? realizzato in materiale organico a partire da soluzioni o fusi polimerici. In accordance with one aspect of the invention, the second layer and/or the third layer ? made of organic material starting from polymeric solutions or melts.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un contenitore, comprendente un corpo avente pareti delimitanti una cavit? interna, caratterizzato dal fatto che tali pareti sono realizzate in un materiale multistrato secondo la presente invenzione. The technical task specified and the aims specified are substantially achieved by a container, comprising a body having walls delimiting a cavity interior, characterized in that these walls are made of a multilayer material according to the present invention.
Il secondo strato ? disposto esternamente rispetto alla cavit? interna. The second layer? arranged externally with respect to the cavity? internal.
Nella forma realizzativa in cui il materiale multistrato comprende anche il terzo strato, quest?ultimo affaccia sulla cavit? interna. In the embodiment in which the multilayer material also includes the third layer, does the latter face the cavity? internal.
In accordo con una forma realizzativa, il corpo ? un tubolare cavo avente un fondo e una imboccatura aperta da parte opposta rispetto al fondo. Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un processo di fabbricazione di un contenitore, comprendente le fasi di: According to one embodiment, the body is a hollow tubular having a bottom and an open mouth opposite the bottom. The technical task specified and the aims specified are substantially achieved by a process for manufacturing a container, comprising the steps of:
? preparare una miscela vetrosa inorganica a base fosfata oppure silicata oppure borata; ? preparing an inorganic vitreous mixture having a phosphate or silicate or borate base;
? portare la miscela ad una temperatura di fusione Tf caratterizzata dal fatto che la viscosit? della miscela sia sostanzialmente compresa tra 10 e 1.000 [Pa?s]; ? bring the mixture to a melting temperature Tf characterized by the fact that the viscosity? of the mixture is substantially between 10 and 1,000 [Pa?s];
? portare la miscela ad una temperatura di formatura T1 minore della temperatura di fusione Tf, la temperatura di formatura T1 essendo caratterizzata dal fatto che la viscosit? della miscela sia sostanzialmente compresa tra 1.000 e 1.000.000 [Pa?s]; ? bring the mixture to a forming temperature T1 lower than the melting temperature Tf, the forming temperature T1 being characterized by the fact that the viscosity? of the mixture is substantially between 1,000 and 1,000,000 [Pa?s];
? formare un manufatto intermedio sagomato in modo tale da delimitare una cavit? interna; ? form an intermediate product shaped in such a way as to delimit a cavity? internal;
? applicare almeno uno strato di rivestimento a pareti esterne del manufatto intermedio in modo tale da ottenere il contenitore. ? applying at least one layer of coating to the outer walls of the intermediate article so as to obtain the container.
In accordo con una forma realizzativa, la fase di applicare almeno uno strato di rivestimento avviene per immersione del manufatto intermedio in una soluzione contenente il materiale di rivestimento. In accordance with one embodiment, the step of applying at least one coating layer occurs by immersing the intermediate manufactured article in a solution containing the coating material.
In accordo con una forma realizzativa, la fase di applicare almeno uno strato di rivestimento avviene investendo il manufatto intermedio con un flusso vaporizzato del materiale di rivestimento. In accordance with an embodiment, the step of applying at least one coating layer occurs by investing the intermediate manufactured article with a vaporized flow of the coating material.
In accordo con una forma realizzativa, la fase di applicare almeno uno strato di rivestimento comprende le seguenti fasi: In accordance with one embodiment, the step of applying at least one coating layer comprises the following steps:
? mettere in rotazione il manufatto intermedio; ? rotate the intermediate product;
? depositare il materiale di rivestimento sul manufatto intermedio in rotazione. ? deposit the coating material on the rotating intermediate product.
In accordo con una forma realizzativa, la fase di applicare almeno uno strato di rivestimento avviene mediante tecnica sol-gel. In accordance with one embodiment, the step of applying at least one coating layer takes place by means of the sol-gel technique.
In accordo con una forma realizzativa, la fase di applicare almeno uno strato di rivestimento avviene mediante deposizione fisica o chimica da vapore di un materiale di rivestimento. In accordance with one embodiment, the step of applying at least one coating layer occurs by physical or chemical vapor deposition of a coating material.
In accordo con un aspetto dell?invenzione, lo strato di rivestimento ? a base polimerica. In accordance with one aspect of the invention, the coating layer is polymer based.
In accordo con un aspetto dell?invenzione, lo strato di rivestimento ? a base inorganica. In accordance with one aspect of the invention, the coating layer is inorganic based.
In accordo con una forma realizzativa, il processo comprende inoltre una fase di applicare un ulteriore strato di rivestimento a pareti interne del manufatto intermedio affacciate sulla cavit? interna. In accordance with an embodiment, the process also comprises a step of applying a further coating layer to the internal walls of the intermediate article facing the cavity. internal.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un materiale multistrato, di un contenitore realizzato in materiale multistrato e di un processo di fabbricazione di un contenitore, come illustrato negli uniti disegni in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly from the indicative, and therefore non-limiting, description of a preferred but not exclusive embodiment of a multilayer material, of a container made of multilayer material and of a container manufacturing process, as illustrated in the attached drawings where:
? la figura 1 illustra una forma realizzativa di un materiale multistrato, oggetto della presente invenzione, in vista sezionata; ? figure 1 illustrates an embodiment of a multilayer material, object of the present invention, in sectional view;
? la figura 2 illustra una forma realizzativa alternativa del materiale multistrato di figura 1, in vista sezionata; ? figure 2 illustrates an alternative embodiment of the multilayer material of figure 1, in sectional view;
? la figura 3 illustra un contenitore realizzato nel materiale multistrato, oggetto della presente invenzione, in vista frontale; ? Figure 3 is a front view of a container made of the multilayer material object of the present invention;
? la figura 4 illustra una vista sezionata secondo l?asse AA del contenitore di figura 3, in accordo con la forma realizzativa del materiale multistrato di figura 1; ? figure 4 is a sectional view along the axis AA of the container of figure 3, in accordance with the embodiment of the multilayer material of figure 1;
? la figura 5 illustra una vista sezionata secondo l?asse AA del contenitore di figura 3, in accordo con la forma realizzativa del materiale multistrato di figura 2. ? figure 5 illustrates a sectional view along the axis AA of the container of figure 3, in accordance with the embodiment of the multilayer material of figure 2.
Con riferimento alle figure, con il numero 1 ? indicato un materiale multistrato per impiego nella realizzazione di contenitori. With reference to the figures, with the number 1 ? indicated a multilayer material for use in the construction of containers.
Il materiale multistrato 1 comprende un primo strato 2 realizzato in una miscela vetrosa inorganica a base fosfata oppure silicata oppure borata. Nella forma realizzativa in cui il primo strato 2 sia realizzato in una miscela vetrosa inorganica a base fosfata, esso si caratterizza per il fatto che la concentrazione di anidride fosforica o pentossido di difosforo (P2O5) ? superiore rispetto ad ogni altro costituente. A titolo esemplificativo e non esaustivo, le composizioni a base fosfata possono includere: P2O5, Na2O, K2O, Li2O, CaO, MgO, SrO, ZnO, TiO2, Fe2O3, FeO, CuO, Cu2O, Al2O3, B2O3, SiO2, ZrO2, PbO, BaO, NiO, MnO, CoO. The multilayer material 1 comprises a first layer 2 made of an inorganic vitreous mixture having a phosphate or silicate or borate base. In the embodiment in which the first layer 2 is made of a phosphate-based inorganic glass mixture, it is characterized in that the concentration of phosphoric anhydride or diphosphorus pentoxide (P2O5) is ? higher than any other constituent. By way of example but not limited to, phosphate-based compositions may include: P2O5, Na2O, K2O, Li2O, CaO, MgO, SrO, ZnO, TiO2, Fe2O3, FeO, CuO, Cu2O, Al2O3, B2O3, SiO2, ZrO2, PbO , BaO, NiO, MnO, CoO.
Un esempio di miscela vetrosa inorganica impiegabile ? descritto nel volume ?Bioactive Glasses: Fundamentals, Technology and Applications?, edito da Aldo R. Boccaccini, Delia S. Brauer e Leena Hupa - The Royal Society of Chemistry 2017, in particolare al capitolo 18 dal titolo ?Bioactive glasses for nerve repair? (autori: Novajra G, Baino F, Raimondo S, Lousteau J, Milanese D, Vitale-Brovarone). An example of an inorganic vitreous mixture that can be used? described in the volume ?Bioactive Glasses: Fundamentals, Technology and Applications?, edited by Aldo R. Boccaccini, Delia S. Brauer and Leena Hupa - The Royal Society of Chemistry 2017, in particular in chapter 18 entitled ?Bioactive glasses for nerve repair? (authors: Novajra G, Baino F, Raimondo S, Lousteau J, Milanese D, Vitale-Brovarone).
Un altro esempio di miscela vetrosa inorganica a base fosfata, sempre per applicazioni biomediche, si trova nella pubblicazione degli autori Ahmed I, Parsons A, Jones A, Walker G, Scotchford C, Rudd C.: ?Cytocompatibility and effect of increasing MgO content in a range of quaternary invert phosphate-based glasses?, J Biomater Appl 2010;24(6):555e75.? Another example of a phosphate-based inorganic vitreous mixture, again for biomedical applications, can be found in the publication by the authors Ahmed I, Parsons A, Jones A, Walker G, Scotchford C, Rudd C.: ?Cytocompatibility and effect of increasing MgO content in a range of quaternary invert phosphate-based glasses?, J Biomater Appl 2010;24(6):555e75.?
Nella forma realizzativa in cui il primo strato 2 ? realizzato in una miscela vetrosa inorganica a base silicata, esso si caratterizza per il fatto che la concentrazione di ossido di silicio (SiO2) ? superiore rispetto ad ogni altro costituente. A titolo esemplificativo e non esaustivo, le composizioni a base silicata possono includere: SiO2, Na2O, K2O, Li2O, CaO, MgO, SrO, ZnO, TiO2, Fe2O3, FeO, CuO, Cu2O, Al2O3, B2O3, P2O5, ZrO2, PbO, BaO, NiO, MnO, CoO. In the embodiment in which the first layer 2 is made of a silicate-based inorganic glassy mixture, it is characterized by the fact that the concentration of silicon oxide (SiO2) is ? higher than any other constituent. By way of non-exhaustive example, silicate-based compositions may include: SiO2, Na2O, K2O, Li2O, CaO, MgO, SrO, ZnO, TiO2, Fe2O3, FeO, CuO, Cu2O, Al2O3, B2O3, P2O5, ZrO2, PbO , BaO, NiO, MnO, CoO.
Nella forma realizzativa in cui il primo strato 2 ? realizzato in una miscela vetrosa inorganica a base borica, esso si caratterizza per il fatto che la concentrazione di anidride borica (B2O3) ? superiore rispetto ad ogni altro costituente. A titolo esemplificativo e non esaustivo, le composizioni a base borica possono includere: B2O3, Na2O, K2O, Li2O, CaO, MgO, SrO, ZnO, TiO2, Fe2O3, FeO, CuO, Cu2O, Al2O3, SiO2, P2O5, ZrO2, PbO, BaO, NiO, MnO, CoO. In the embodiment in which the first layer 2 is made of a boric-based inorganic glassy mixture, it is characterized by the fact that the concentration of boric anhydride (B2O3) is ? higher than any other constituent. By way of non-exhaustive example, boric-based compositions may include: B2O3, Na2O, K2O, Li2O, CaO, MgO, SrO, ZnO, TiO2, Fe2O3, FeO, CuO, Cu2O, Al2O3, SiO2, P2O5, ZrO2, PbO , BaO, NiO, MnO, CoO.
Come illustrato in figura 1, a tale primo strato 2 ? applicato un secondo strato 3 di rivestimento in modo tale da proteggerlo da agenti degradanti. Infatti, il vetro a base fosfata, silicata o borata possiede la caratteristica di essere biodegradabile, con una velocit? di degrado che pu? essere modulata e controllata variando la composizione della miscela stessa. Per evitare il degrado del primo strato 2 durante l?utilizzo del materiale, viene opportunamente applicato almeno uno strato di rivestimento (il secondo strato 3, appunto) per proteggerlo da agenti atmosferici e/o sostanze che potrebbero aggredire il vetro dall?esterno del contenitore. As shown in figure 1, this first layer 2? applied a second coating layer 3 in such a way as to protect it from degrading agents. In fact, phosphate, silicate or borate-based glass has the characteristic of being biodegradable, with a speed? of degradation that can? be modulated and controlled by varying the composition of the blend itself. To avoid degradation of the first layer 2 during use of the material, at least one coating layer is suitably applied (the second layer 3, in fact) to protect it from atmospheric agents and/or substances that could attack the glass from the outside of the container .
Il secondo strato 3 pu? essere realizzato in materiale a base polimerica o inorganica. The second layer 3 pu? be made of polymeric or inorganic based material.
Nel caso di materiale a base polimerica, ? possibile utilizzare svariate composizioni. A titolo esemplificativo, i materiali polimerici utilizzabili possono essere termoplastici o termoindurenti, di origine fossile o da fonti rinnovabili. Tra i termoplastici si possono annoverare le poliolefine (polietilene, polipropilene), i poliesteri (polietilentereftalato, acido polilattico), le poliammidi (nylon) e policarbonati. Tra i materiali termoindurenti si possono citare i sistemi acrilati ed epossidici. I materiali polimerici di rivestimento possono essere variati in funzione delle necessit? applicative e produttive. In the case of polymer-based material, ? different compositions can be used. By way of example, the polymeric materials that can be used can be thermoplastic or thermosetting, of fossil origin or from renewable sources. Thermoplastics include polyolefins (polyethylene, polypropylene), polyesters (polyethylene terephthalate, polylactic acid), polyamides (nylon) and polycarbonates. Among the thermosetting materials, acrylate and epoxy systems can be mentioned. Can the polymeric coating materials be varied according to the needs? applications and production.
Nel caso di materiale a base inorganica, a titolo esemplificativo ? possibile utilizzare soluzioni alcoliche a base di precursori organometallici, solitamente alcossidi di metalli o metalloidi. In the case of inorganic-based material, for example ? It is possible to use alcoholic solutions based on organometallic precursors, usually metal alkoxides or metalloids.
In accordo con un aspetto dell?invenzione, il primo strato 2 ha uno spessore che pu? variare fra circa 1 e 1.000.000 di volte dispetto al secondo strato 3. L?ampiezza elevata dell?intervallo dipende dal fatto che il primo strato 2 in vetro inorganico pu? avere spessore variabile a seconda della tipologia di manufatto realizzata (es. fiala oppure bottiglia, oppure contenitore cavo per contenere liquidi o solidi anche pesanti) e lo spessore del secondo strato 3 varia sia in funzione del materiale depositato, sia in base alla tecnica di deposizione utilizzata. In accordance with one aspect of the invention, the first layer 2 has a thickness which can vary between approximately 1 and 1,000,000 times with respect to the second layer 3. The high amplitude of the interval depends on the fact that the first layer 2 in inorganic glass can? have variable thickness depending on the type of manufactured article (e.g. phial or bottle, or hollow container to contain liquids or even heavy solids) and the thickness of the second layer 3 varies both according to the material deposited and according to the deposition technique used.
Nella forma realizzativa di figura 2, il materiale multistrato 1 comprende un terzo strato 4 di rivestimento applicato al primo strato 2 da parte opposta rispetto al secondo strato 3 di rivestimento. Il primo strato 2 risulta cos? interposto tra il secondo strato 3 e il terzo strato 4. In the embodiment of figure 2, the multilayer material 1 comprises a third coating layer 4 applied to the first layer 2 on the opposite side with respect to the second coating layer 3. The first layer 2 is so? interposed between the second layer 3 and the third layer 4.
In accordo con un aspetto dell?invenzione, il primo strato 2 ha uno spessore che pu? variare fra circa 1 e 1.000.000 di volte dispetto al terzo strato 4. L?ampiezza elevata dell?intervallo dipende dal fatto che il primo strato 2 in vetro inorganico pu? avere spessore variabile a seconda della tipologia di manufatto realizzata (es. fiala oppure bottiglia, oppure contenitore cavo per contenere liquidi o solidi anche pesanti) e lo spessore del quarto strato 4 varia sia in funzione del materiale depositato, sia in base alla tecnica di deposizione utilizzata. In accordance with one aspect of the invention, the first layer 2 has a thickness which can vary between approximately 1 and 1,000,000 times compared to the third layer 4. The high amplitude of the interval depends on the fact that the first layer 2 in inorganic glass can? have variable thickness depending on the type of manufactured article (e.g. phial or bottle, or hollow container to contain liquids or even heavy solids) and the thickness of the fourth layer 4 varies both according to the material deposited and according to the deposition technique used.
Il terzo strato 4 ? realizzato in un materiale a base polimerica o inorganica, come gi? descritto per il secondo strato 3. The third layer 4 ? made of a material based on polymer or inorganic, as already? described for the second layer 3.
Il secondo strato 3 e il terzo strato 4 possono avere composizione identica oppure diversa. The second layer 3 and the third layer 4 can have identical or different compositions.
Un contenitore realizzato nel materiale sopra descritto, e oggetto della presente invenzione, ? descritto nel seguito. A container made of the material described above, and subject of the present invention, is described below.
Il contenitore 10 comprende un corpo 11 avente pareti 12 delimitanti una cavit? interna 13. The container 10 comprises a body 11 having walls 12 delimiting a cavity internal 13.
In accordo con una forma realizzativa, qui descritta ed illustrata, il corpo 11 ? un tubolare cavo avente un fondo 11a e una imboccatura aperta 11b da parte opposta rispetto al fondo 11a. In altre parole, il contenitore 10 ? una bottiglia, una preforma per la formatura di bottiglie, una fiala, ecc. In alternativa, il contenitore ? un barattolo, una vaschetta, un vaso, un flacone ecc. In accordance with an embodiment, described and illustrated herein, the body 11 is a hollow tubular having a bottom 11a and an open mouth 11b on the opposite side with respect to the bottom 11a. In other words, container 10 ? a bottle, a preform for forming bottles, a vial, etc. Alternatively, the container ? a jar, a tray, a vase, a bottle, etc.
In generale, il corpo 11 del contenitore 10 ha una sagomatura tridimensionale internamente cava, che pu? avere svariate forme quali cilindrica, conica, prismatica, ecc. In general, the body 11 of the container 10 has an internally hollow three-dimensional shape, which can have various shapes such as cylindrical, conical, prismatic, etc.
Originalmente, le pareti 12 del corpo 11 sono realizzate nel materiale multistrato 1 sopra descritto. Come illustrato in figura 4, il secondo strato 3 del materiale multistrato 1 ? disposto esternamente rispetto alla cavit? interna 13. In altre parole, il secondo strato 3 protegge il primo strato 2 dall?ambiente esterno in cui si trova il contenitore 10. Originally, the walls 12 of the body 11 are made of the multilayer material 1 described above. As shown in figure 4, the second layer 3 of the multilayer material 1 is arranged externally with respect to the cavity? internal 13. In other words, the second layer 3 protects the first layer 2 from the external environment in which the container 10 is located.
Nella forma realizzativa in cui il materiale multistrato 1 comprende anche il terzo strato 4, illustrata in figura 5, tale terzo strato 4 affaccia sulla cavit? interna 13. In altre parole, il terzo strato 4 protegge il primo strato 2 da una sostanza (fluido di riempimento o solido) contenuta nella cavit? interna 13. Un processo di fabbricazione di un contenitore, oggetto della presente invenzione, ? descritto nel seguito. In the embodiment in which the multilayer material 1 also includes the third layer 4, illustrated in figure 5, this third layer 4 faces the cavity? internal 13. In other words, the third layer 4 protects the first layer 2 from a substance (filling fluid or solid) contained in the cavity? internal 13. A manufacturing process of a container, object of the present invention, is described below.
Il processo comprende la fase di preparare una miscela vetrosa inorganica a base fosfata oppure silicata oppure borata. In particolare, il materiale vetroso inorganico si caratterizza per il fatto che la concentrazione di, rispettivamente, anidride fosforica (P2O5), ossido di silicio (SiO2) o anidride borica (B2O3) ? superiore rispetto ad ogni altro costituente, quindi conferisce il nome alla famiglia vetrosa corrispondente, essendone il formatore di reticolo principale. The process comprises the step of preparing an inorganic vitreous mixture based on phosphate or silicate or borate. In particular, the inorganic glassy material is characterized by the fact that the concentration of, respectively, phosphoric anhydride (P2O5), silicon oxide (SiO2) or boric anhydride (B2O3) ? higher than any other constituent, therefore it gives the name to the corresponding vitreous family, being its main lattice former.
La miscela va poi portata ad una temperatura di fusione Tf caratterizzata dal fatto che la viscosit? della miscela sia sostanzialmente compresa tra 10 e 1000 [Pa?s]. The mixture is then brought to a melting temperature Tf characterized by the fact that the viscosity? of the mixture is substantially between 10 and 1000 [Pa?s].
Dopodich? la temperatura della miscela viene abbassata dalla temperatura di fusione Tf ad una temperatura di formatura T1. Quindi, la temperatura di formatura T1 ? minore della temperatura di fusione Tf ed ? caratterizzata dal fatto che la viscosit? della miscela sia sostanzialmente compresa fra 1.000 e 1.000.000 [Pa?s]. After that? the temperature of the mixture is lowered from the melting temperature Tf to a forming temperature T1. So, the forming temperature T1 ? lower than the melting temperature Tf and ? characterized by the fact that the viscosity? of the mixture is substantially between 1,000 and 1,000,000 [Pa?s].
Alla temperatura di formatura T1, il processo comprende la fase di formare un manufatto intermedio sagomato in modo tale da delimitare una cavit? interna 13. In altre parole, il manufatto intermedio ha gi? la forma finale del contenitore 10. At the forming temperature T1, the process comprises the step of forming an intermediate product shaped in such a way as to delimit a cavity internal 13. In other words, the intermediate artifact already has? the final shape of the container 10.
In accordo con una forma realizzativa, il manufatto intermedio ? formato per soffiatura. In particolare, la miscela ? sottoposta ad immissione di un gas ad elevata pressione il quale conferisce la forma al manufatto. In accordance with an embodiment, the intermediate artefact ? blow molding. In particular, the blend ? subjected to the injection of a gas at high pressure which gives the product its shape.
In accordo con un?altra forma realizzativa, il manufatto intermedio ? formato per stampaggio. Le tecniche pi? comuni utilizzabili in questo contesto sono lo stampaggio per pressatura e lo stampaggio per soffiatura. Tali tecniche sono di tipo noto e non saranno ulteriormente descritte. In accordance with another embodiment, the intermediate artefact ? molding format. The best techniques common ones that can be used in this context are press molding and blow molding. These techniques are of known type and will not be further described.
Una volta formato il manufatto intermedio, si applica almeno uno strato 3 di rivestimento alle sue pareti esterne in modo tale da ottenere il contenitore 10. Once the intermediate product has been formed, at least one layer 3 of coating is applied to its external walls so as to obtain the container 10.
Lo strato 3 di rivestimento pu? essere realizzato in materiale a base polimerica o inorganica. Coating layer 3 can? be made of polymeric or inorganic based material.
Nel caso di materiale a base polimerica, ? possibile utilizzare svariate composizioni. A titolo esemplificativo, i materiali polimerici utilizzabili possono essere termoplastici o termoindurenti, di origine fossile o da fonti rinnovabili. Tra i termoplastici si possono annoverare le poliolefine (polietilene, polipropilene), i poliesteri (polietilentereftalato, acido polilattico), le poliammidi (nylon) e policarbonati. Tra i materiali termoindurenti si possono citare i sistemi acrilati ed epossidici. I materiali polimerici di rivestimento possono essere variati in funzione delle necessit? applicative e produttive. In the case of polymer-based material, ? different compositions can be used. By way of example, the polymeric materials that can be used can be thermoplastic or thermosetting, of fossil origin or from renewable sources. Thermoplastics include polyolefins (polyethylene, polypropylene), polyesters (polyethylene terephthalate, polylactic acid), polyamides (nylon) and polycarbonates. Among the thermosetting materials, acrylate and epoxy systems can be mentioned. Can the polymeric coating materials be varied according to the needs? applications and production.
Nel caso di materiale a base inorganica, a titolo esemplificativo ? possibile utilizzare soluzioni alcoliche a base di precursori organometallici, solitamente alcossidi di metalli o metalloidi. In the case of inorganic-based material, for example ? It is possible to use alcoholic solutions based on organometallic precursors, usually metal alkoxides or metalloids.
In accordo con una forma realizzativa, lo strato 3 di rivestimento ? applicato immergendo il manufatto intermedio in una soluzione contenente il materiale di rivestimento. In particolare, variando la velocit? di estrazione, il tempo di permanenza del manufatto nella soluzione, la concentrazione e la composizione della soluzione ? possibile ottenere rivestimenti a spessore controllato. Tale tecnica ? nota anche come ?dipping?. In accordance with one embodiment, the coating layer 3 is applied by immersing the intermediate product in a solution containing the coating material. In particular, by varying the speed? of extraction, the permanence time of the product in the solution, the concentration and composition of the solution ? it is possible to obtain coatings with controlled thickness. This technique? also known as ?dipping?.
In accordo con un?altra forma realizzativa, l?applicazione dello strato 3 di rivestimento avviene investendo il manufatto intermedio con un flusso vaporizzato del materiale di rivestimento. In particolare, le gocce nebulizzate formano un film omogeneo e uniforme sulla superficie del manufatto, contemporaneamente il solvente evapora lasciando un film sottile di rivestimento solido. Tale tecnica ? nota anche come ?spraying?. In accordo con un?altra forma realizzativa, l?applicazione dello strato 3 di rivestimento comprende le seguenti fasi: In accordance with another embodiment, the application of the coating layer 3 takes place by investing the intermediate manufactured article with a vaporized flow of the coating material. In particular, the nebulised drops form a homogeneous and uniform film on the surface of the product, at the same time the solvent evaporates leaving a thin film of solid coating. This technique? also known as ?spraying?. In accordance with another embodiment, the application of the coating layer 3 comprises the following steps:
? mettere in rotazione il manufatto intermedio; ? rotate the intermediate product;
? depositare il materiale di rivestimento sul manufatto intermedio in rotazione. ? deposit the coating material on the rotating intermediate product.
Tale tecnica ? nota anche come ?spinning?. This technique? also known as ?spinning?.
Le precedenti forme realizzative del processo possono essere utilizzate con un materiale di rivestimento sia a base polimerica sia a base inorganica. The foregoing embodiments of the process can be used with both a polymer-based and an inorganic-based coating material.
Le seguenti forme realizzative, invece, possono essere utilizzate soltanto con un materiale di rivestimento a base inorganica. The following embodiments, however, can only be used with an inorganic-based coating material.
In accordo con una forma realizzativa, lo strato 3 di rivestimento ? applicato mediante tecnica sol-gel. Tale tecnica ? di tipo noto: la soluzione colloidale di partenza (sol) costituisce la base reattiva per la successiva formazione di un gel (un reticolo inorganico continuo contenente una fase liquida interconnessa) attraverso reazioni di idrolisi e condensazione. L?evaporazione della fase liquida d? origine ad uno strato inorganico trasparente e protettivo di rivestimento, le cui caratteristiche variano in funzione del precursore di partenza. In accordance with one embodiment, the coating layer 3 is applied by sol-gel technique. This technique? of known type: the starting colloidal solution (sol) constitutes the reactive basis for the subsequent formation of a gel (a continuous inorganic lattice containing an interconnected liquid phase) through hydrolysis and condensation reactions. The evaporation of the liquid phase d? origin to a transparent and protective inorganic coating layer, the characteristics of which vary according to the starting precursor.
In accordo con un?altra forma realizzativa, l?applicazione dello strato 3 di rivestimento avviene mediante deposizione fisica o chimica da vapore di un materiale di rivestimento. In accordance with another embodiment, the application of the coating layer 3 takes place by physical or chemical vapor deposition of a coating material.
Un processo di deposizione fisica da vapore (nota con l?acronimo PVD, dall?inglese Physical Vapor Deposition) consiste in una deposizione atomica nella quale il materiale viene evaporato da una sorgente solida o liquida in forma di atomi o molecole e trasportato in forma vapore attraverso un ambiente sottovuoto o plasma fino al substrato dove condensa. A physical vapor deposition process (known by the acronym PVD, from the English Physical Vapor Deposition) consists of an atomic deposition in which the material is evaporated from a solid or liquid source in the form of atoms or molecules and transported in vapor form through a vacuum or plasma environment to the substrate where it condenses.
Un processo di deposizione chimica da vapore (nota con l?acronimo CVD, dall?inglese ?Chemical Vapor Deposition?) ? una tecnica di sintesi che permette di ottenere su supporto solido un deposito a partire da un precursore molecolare, introdotto in forma gassosa e che si decompone sulla superficie del substrato. Il trasporto del precursore avviene mediante l'uso di un gas di trasporto come ossigeno, argon, idrogeno o azoto, grazie al quale vengono poi allontanati dal sistema anche i prodotti di decomposizione gassosi. A process of chemical vapor deposition (known by the acronym CVD, from the English ?Chemical Vapor Deposition?) ? a synthesis technique which allows a deposit to be obtained on a solid support starting from a molecular precursor, introduced in gaseous form and which decomposes on the surface of the substrate. The transport of the precursor takes place through the use of a carrier gas such as oxygen, argon, hydrogen or nitrogen, thanks to which the gaseous decomposition products are then also removed from the system.
In accordo con un aspetto dell?invenzione, il processo comprende l?applicazione di un ulteriore strato 4 di rivestimento a pareti interne del manufatto intermedio affacciate sulla cavit? interna 13. In accordance with one aspect of the invention, the process comprises the application of a further coating layer 4 to the internal walls of the intermediate product facing the cavity. internal 13.
L?ulteriore strato 4 di rivestimento pu? essere realizzato in materiale a base polimerica o inorganica. The further layer 4 of coating can? be made of polymeric or inorganic based material.
Nel caso di materiale a base polimerica, ? possibile utilizzare svariate composizioni. A titolo esemplificativo, i materiali polimerici utilizzabili possono essere termoplastici o termoindurenti, di origine fossile o da fonti rinnovabili. Tra i termoplastici si possono annoverare le poliolefine (polietilene, polipropilene), i poliesteri (polietilentereftalato, acido polilattico), le poliammidi (nylon) e policarbonati. Tra i materiali termoindurenti si possono citare i sistemi acrilati ed epossidici. I materiali polimerici di rivestimento possono essere variati in funzione delle necessit? applicative e produttive. In the case of polymer-based material, ? different compositions can be used. By way of example, the polymeric materials that can be used can be thermoplastic or thermosetting, of fossil origin or from renewable sources. Thermoplastics include polyolefins (polyethylene, polypropylene), polyesters (polyethylene terephthalate, polylactic acid), polyamides (nylon) and polycarbonates. Among the thermosetting materials, acrylate and epoxy systems can be mentioned. Can the polymeric coating materials be varied according to the needs? applications and production.
Le tecniche di applicazione dell?ulteriore strato 4 di rivestimento (interno) sono analoghe a quelle sopra descritte per l?applicazione dello strato 3 di rivestimento esterno. The techniques for applying the further (internal) coating layer 4 are similar to those described above for the application of the external coating layer 3.
Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del materiale multistrato, del contenitore realizzato nel materiale multistrato e del processo di fabbricazione di un contenitore, secondo la presente invenzione, cos? come chiari ne risultano i vantaggi. From the description given, the characteristics of the multilayer material, of the container made of the multilayer material and of the manufacturing process of a container, according to the present invention, are clear. how clear are the advantages.
In particolare, l?utilizzo del materiale multistrato composto da una miscela vetrosa a base fosfata oppure silicata oppure borata consente di realizzare un contenitore disperdibile direttamente nell?ambiente in quanto possiede caratteristiche che lo rendono riassorbibile da esso. In particular, the use of the multilayer material composed of a phosphate or silicate or borate based vitreous mixture makes it possible to create a container which can be dispersed directly into the environment as it has characteristics which make it reabsorbable by it.
In particolare, la base fosfata conferisce particolari vantaggi ad esso in quanto il fosforo non ? nocivo per l?uomo e in pi? possiede anche sostanze nutritive e/o principi attivi per l?ambiente. In particular, the phosphate base confers particular advantages to it as the phosphorus is not? harmful to humans and in pi? it also has nutrients and/or active ingredients for the environment.
Inoltre, ci? consente di ovviare alle problematiche di logistica di ritorno legate al recupero e al riciclo del vetro citate. Also, there? allows to overcome the return logistics problems related to the recovery and recycling of the glass mentioned.
Inoltre, quando gli strati di rivestimento raggiungono spessori molto ridotti rispetto allo strato di miscela vetrosa, il prodotto di riempimento ? sterilizzabile dentro il contenitore dall?esterno tramite raggi UV. Furthermore, when the coating layers reach very small thicknesses with respect to the vitreous mixture layer, the filling product is sterilizable inside the container from the outside using UV rays.
Claims (16)
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