IT202100027722A1 - Uso di fibre di cuoio come agenti antiscivolamento in composizioni polimeriche ed articoli con esse ottenuti - Google Patents

Uso di fibre di cuoio come agenti antiscivolamento in composizioni polimeriche ed articoli con esse ottenuti Download PDF

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Mariafederica Parisi
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Description

Descrizione dell?invenzione industriale dal titolo:
"USO DI FIBRE DI CUOIO COME AGENTI ANTISCIVOLAMENTO IN COMPOSIZIONI POLIMERICHE ED ARTICOLI CON ESSE OTTENUTI"
DESCRIZIONE
CAMPO DELL?INVENZIONE
La presente invenzione riguarda l?uso di fibre di cuoio come agenti antiscivolamento in composizioni polimeriche, e gli articoli con esse ottenuti, quali ad esempio suole per calzature.
STATO DELLA TECNICA
Vi sono numerose attivit? in cui una adeguata aderenza tra due superfici ? necessaria.
La ricerca ? pertanto sempre attiva nello studiare e mettere a punto materiali che abbiano caratteristiche superficiali idonee a garantire adeguate propriet? di aderenza.
Ad esempio, nel settore calzaturiero le propriet? di aderenza delle suole al terreno o al pavimento ? un aspetto di indubbia rilevanza, sia per quanto riguarda gli utilizzi legati al tempo libero o allo sport, che gli utilizzi in ambito lavorativo.
In particolare, l?utilizzo di calzature da lavoro ? utile e richiesto laddove la professione costringe a lunghi turni in piedi o a camminare per gran parte della giornata al fine di garantire la massima sicurezza al lavoratore, e tra i requisiti che le calzature da lavoro devono generalmente rispettare, vi ? anche una adeguata capacit? di resistenza allo scivolamento.
Tra le principali cause di infortuni sul lavoro, infatti, vi sono gli scivolamenti e la principale causa di incidenti da scivolamento ? una inadeguata resistenza allo scivolamento delle calzature sui pavimenti.
Non sorprende pertanto che, sebbene non tutti i Paesi e organismi internazionali normino in maniera univoca e uniforme i requisiti delle calzature da lavoro, tra i requisiti richiesti per questo tipo di prodotti vi sia la resistenza allo scivolamento e non sorprende altres? che progettare calzature di sicurezza che riducano il rischio di scivolamento sia un obiettivo chiave per i produttori di calzature.
Sebbene la resistenza allo scivolamento di un oggetto quale una calzatura su una superficie dipenda anche da molteplici e differenti fattori ?esterni? non sempre controllabili (fattori umani, solo per elencarne uno), il principale fattore di progetto per ottenere una buona resistenza allo scivolamento ? dato dall'ottenimento di un elevato attrito tra il pavimento e la calzatura stessa: maggiore ? l'attrito, maggiore sar? infatti ? a parit? di altre condizioni - la resistenza allo scivolamento.
Sebbene pertanto la resistenza allo scivolamento non dipenda unicamente dall?attrito tra due oggetti, ad esempio una calzatura e un pavimento, i produttori di calzature sono da tempo alla continua ricerca di nuovi materiali che consentano di ottenere calzature, ed in particolare, suole di calzature, in grado di generare elevati coefficienti di attrito con svariate superfici, quali i pavimenti, i marciapiedi stradali, o altri tipi di rivestimenti interni ed esterni destinati al camminamento.
Il coefficiente di attrito (COF) ? infatti definito dal rapporto tra la forza di attrito tra due corpi e la forza che li preme insieme, ed ? un parametro largamente utilizzato per misurare la resistenza allo scivolamento di un oggetto su un altro. Il coefficiente di attrito pu? essere di tipo statico o dinamico: il coefficiente di attrito statico si riferisce all?attrito intercorrente tra due superfici a contatto prima che il movimento inizi, mentre il coefficiente di attrito dinamico ? quello considerato durante il movimento. Entrambi i tipi di coefficiente di attrito dipendono dalle caratteristiche della coppia di superfici a contatto, ed in particolare anche dai materiali di cui sono fatte le due superfici a contatto.
Nel settore della scienza dei materiali applicata al settore calzaturiero, esiste pertanto la continua richiesta di materiali e additivi adatti per la produzione di suole in grado al contempo di esprimere coefficienti di attrito elevati con svariate superfici quali i pavimenti, i manti stradali, o in generale gli svariati ambienti esterni, in un ampio spettro di condizioni ambientali.
Un altro contesto in cui risulta determinante la capacit? antiscivolamento per le calzature ? ad esempio quello delle calzature da neve o da utilizzarsi in ambienti coperti da ghiaccio, neve, acqua. Gli scarponi da sci, come anche varie tipologie di calzature da arrampicata, trekking o altre attivit? sia sportive, che ordinarie, richiedono in questi ambienti calzature con suole molto performanti sotto il profilo delle propriet? antiscivolamento.
Inoltre, esistono anche molti altri settori, oltre al settore calzaturiero, che beneficerebbero enormemente di materiali pi? resistenti allo scivolamento.
Basti pensare al settore dei trasporti, in particolare al settore dei trasporti su strada, dove si ? alla continua ricerca di gomme per i veicoli, specie per i mezzi pesanti, che siano in grado di fornire adeguate garanzie di tenuta su strada, aumentando la loro adesione sui manti stradali (e dunque aumentando l?attrito tra il materiale in gomma delle ruote e il manto stradale stesso).
In generale i settori in cui queste caratteristiche antiscivolamento sono altamente desiderate sono comunque molteplici, quali ad esempio anche il settore degli accessori per la persona e la casa, come ad esempio per la realizzazione di oggetti come i sottopentola, le cover per i telefoni cellulari, i sottotappeti e le superfici di alcune attrezzature sportive a contatto con il corpo (ad esempio la superficie di uno skateboard), nonch? il settore delle forniture per esterni ed industriali, per la fornitura ad esempio di pavimentazioni ad elevata resistenza allo scivolamento (basti pensare ai materiali utilizzati per rivestire le piste da atletica leggera o alle piastrellature impiegate nei parchi giochi per bambini).
Scopo pertanto della presente invenzione ? quello di mettere a punto un nuovo materiale in grado di esprimere un elevato valore di coefficiente di attrito e quindi di essere efficacemente utilizzato per la produzione di articoli, quali ad esempio suole e calzature in genere, dotati di propriet? antiscivolamento.
SOMMARIO DELL'INVENZIONE
La Richiedente ha ora trovato che questo scopo ? ottenibile utilizzando fibre di cuoio come agente antiscivolante in composizioni polimeriche comprendenti almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico.
In particolare, in un suo primo aspetto la presente invenzione si riferisce pertanto all?uso di fibre di cuoio come agente antiscivolante in una composizione polimerica comprendente almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico.
La Richiedente ha infatti riscontrato che le fibre di cuoio determinano un significativo incremento del coefficiente di attrito di composizioni di polimeri selezionati nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico, determinandone pertanto un miglioramento delle propriet? di antiscivolamento. Ci? rende pertanto dette composizioni idonee all?ottenimento di articoli dove sono desiderate elevate propriet? antiscivolamento, quali per esempio le suole di calzature.
Inoltre, la Richiedente ha osservato come la lavorazione del cuoio sia uno dei settori industriali pi? importanti e diffuso a livello globale e che la produzione di manufatti in pelle generi per? ingenti quantit? di scarti di cuoio, che per la maggior parte viene attualmente smaltito in discarica dalle industrie conciarie rappresentando cos? oltre che uno spreco di risorse anche una causa di inquinamento ambientale. La Richiedente ha pertanto riscontrato che la possibilit? di utilizzare fibre di cuoio come agente antiscivolante in composizioni polimeriche utilizzabili, ad esempio, per la realizzazione di articoli come suole per calzature, pu? quindi offrire una alternativa al mero smaltimento in discarica di detti scarti di cuoio, con ci? contribuendo a rendere pi? eco-sostenibile l?intera filiera della lavorazione del cuoio.
In un suo ulteriore aspetto, pertanto, la presente invenzione si riferisce inoltre ad una suola antiscivolo comprendente una composizione polimerica comprendente una matrice polimerica di almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico, ed almeno una fibra di cuoio dispersa in detta matrice polimerica.
Grazie all?incremento del coefficiente di attrito conseguente all?uso delle fibre di cuoio nella composizione polimerica, infatti, quest?ultima risulta essere un materiale ideale per la realizzazione di suole antiscivolo.
La Richiedente ha ulteriormente riscontrato che le caratteristiche di reciproca compatibilit? tra i polimeri selezionati nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sinteticoe le fibre di cuoio, inoltre, determinano la possibilit? di realizzare dette suole antiscivolo mediante un processo semplice ed efficiente, che consente pertanto di non rendere particolarmente gravosa ed anzi competitiva la loro realizzazione.
In un ulteriore aspetto, pertanto, la presente invenzione si riferisce inoltre ad un processo di preparazione di una suola antiscivolo comprendente le fasi di:
a. predisporre di una quantit? di fibre di cuoio;
b. disperdere detta quantit? di fibre di cuoio secondo la fase a. in almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico allo stato fuso, cos? da ottenere una composizione polimerica comprendente una matrice comprendente almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico, ed almeno una fibra di cuoio dispersa in detta matrice polimerica; e
c. formare una suola antiscivolo con la composizione polimerica della fase b.
Le suole antiscivolo secondo la presente invenzione sono pertanto utilizzabili per la produzione di calzature in grado di ridurre gli scivolamenti dell?utilizzatore grazie ad una migliore propriet? di aderenza delle suole al terreno o al pavimento, sia per quanto riguarda gli utilizzi legati al tempo libero o allo sport, che gli utilizzi in ambito lavorativo.
In un ulteriore aspetto, pertanto, la presente invenzione si riferisce ad una calzatura comprendente la suola antiscivolo secondo la presente invenzione.
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE
In Figura 1 ? mostrato lo spettro FT-IR delle due tipologie di scarti di cuoio utilizzate nell?Esempio 1 e nell?Esempio 2;
in Figura 2 sono mostrate le microfotografie al microscopio ottico delle fibre di cuoio secondo l?Esempio 1; e
in Figura 3 sono mostrate le microfotografie al microscopio ottico delle fibre di cuoio secondo l?Esempio 2.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE
In un suo primo aspetto la presente invenzione si riferisce all? uso di fibre di cuoio come agente antiscivolante in una composizione polimerica comprendente almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico.
La Richiedente ha infatti riscontrato che le fibre di cuoio determinano infatti un significativo incremento del coefficiente di attrito di composizioni di polimeri selezionati nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico, determinandone pertanto un miglioramento delle propriet? di antiscivolamento. Ci? rende pertanto dette composizioni idonee all?ottenimento di articoli dove sono desiderate elevate propriet? antiscivolamento, quali per esempio le suole di calzature.
La Richiedente ha inoltre osservato come la lavorazione del cuoio sia uno dei settori industriali pi? importanti e diffuso a livello globale e che la produzione di manufatti in pelle generi per? ingenti quantit? di scarti di cuoio, che per la maggior parte viene attualmente smaltito in discarica dalle industrie conciarie rappresentando cos? oltre che uno spreco di risorse anche una causa di inquinamento ambientale. La Richiedente ha pertanto riscontrato che la possibilit? di utilizzare fibre di cuoio come agente scivolante in composizioni polimeriche utilizzabili, ad esempio, per la realizzazione di articoli come suole per calzature, pu? pertanto offrire una alternativa al mero smaltimento in discarica di detti scarti di cuoio, con ci? contribuendo a rendere pi? eco-sostenibile l?intera filiera della lavorazione del cuoio.
Nell?ambito della presente descrizione e nelle successive rivendicazioni, tutte le grandezze numeriche indicanti quantit?, parametri, percentuali, e cos? via sono da intendersi precedute in ogni circostanza dal termine ?circa? se non diversamente indicato. Inoltre, tutti gli intervalli di grandezze numeriche includono tutte le possibili combinazioni dei valori numerici massimi e minimi e tutti i possibili intervalli intermedi, oltre a quelli indicati specificamente nel seguito.
Nell?ambito della presente descrizione e nelle successive rivendicazioni, con l?espressione ?cuoio? si intende un materiale principalmente costituito da collagene, che nel linguaggio corrente ? detto anche ?pelle? o ?pellame?, e che ? ricavato dalla pelle degli animali a seguito di un processo di conciatura.
Per gli scopi della presente invenzione per fibra di cuoio deve intendersi il cuoio in qualsiasi modo e in qualsiasi dimensione frammentato, nonch? il cuoio di scarto proveniente da processi industriali, quali quelli dell?industria conciaria, ovvero il cuoio scartato in quanto carente dei necessari standard qualitativi, piuttosto che il cuoio derivante dagli scarti della lavorazione del cuoio, ad esempio gli scarti di rasatura, i ritagli della sforbiciatura ed in ogni caso qualsiasi tipo di cuoio comunque ottenuto in qualsiasi dimensione e qualit?.
Nell?ambito della presente descrizione e nelle successive rivendicazioni, con l?espressione ?pellame postconsumo? si intende il pellame ricavato, tipicamente ma non esclusivamente mediante processi di riciclo, da manufatti a fine ciclo vita che lo contengono.
La presente invenzione pu? presentare in uno o pi? dei suoi aspetti una o pi? delle caratteristiche preferite qui di seguito riportate, le quali possono essere combinate fra loro a seconda delle esigenze applicative.
La presente invenzione si riferisce all?uso di fibre di cuoio come agente antiscivolante in una composizione polimerica.
Preferibilmente, dette fibre di cuoio hanno dei cluster di fibre di cuoio con diametro medio della sezione che varia da 10 ?m a 200 ?m, preferibilmente da 20 ?m a 100 ?m.
Nel contesto della presente descrizione e delle successive rivendicazioni, con il termine ?cluster di fibre? si intendono delle matrici complesse costituite da fibre singole e da aggregati di fibre intimamente legate tra loro.
Le fibre di cuoio vengono usate nella presente invenzione in una composizione polimerica comprendente almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico grazie alle propriet? antiscivolanti in grado di conferire alla composizione polimerica stessa.
Preferibilmente, detta composizione polimerica comprende dal 2% al 50% in peso, pi? preferibilmente dal 5% al 45% in peso di dette fibre di cuoio, rispetto al peso complessivo della composizione polimerica.
Preferibilmente, dette fibre di cuoio comprendono, pi? preferibilmente consistono di, un prodotto triturato derivante da una fase di un processo di concia selezionato dal gruppo che consiste di: scarnitura, rasatura, rifilatura o da pellame postconsumo.
Nell?uso secondo la presente invenzione, la composizione polimerica comprende almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico.
Preferibilmente, detto poliestere ? un poliidrossialcanoato (PHA), ancor pi? preferibilmente selezionato nel gruppo che consiste di acido polilattico, poliidrossibutirrato, poliidrossivalerato, e poliidrossibutirrato-co-valerato.
Preferibilmente, detta poliolefina ? polietilene, pi? preferibilmente polietilene a bassa densit?, polietilene a alta densit? eventualmente miscelati con altri polimeri a base poliolefinica (polipropilene) o copolimerizzati con altri monomeri olefinici e dienici). Questi polimeri possono essere a loro volta miscelati con gomme naturali o sintetiche per aumentarne la resistenza all?impatto.
Preferibilmente, detta poliammide ? polilaurolattame (nylon 12) o poliammide 11 (nylon 11) derivato dalla polimerizzazione dell?acido 11-amminoundecanoico.
Preferibilmente, detto poliuretano ? selezionato nel gruppo che consiste di poliuretani termoplastici derivati da isocianati aromatici e segmenti flessibili a base polietere o poliestere.
Detta gomma naturale ? il cis-1,4-Poliisoprene.
Preferibilmente detto elastomero sintetico ? gomma NBR (gomma butadiene nitrilica), gomma BR (gomma butadiene), gomma stirene butadiene (SBR), terpolimeri butadiene-etilene-propilene (EPDM).
Preferibilmente, la composizione polimerica comprende dal 50 al 98% in peso, pi? preferibilmente da 55% al 95% in peso, ancor pi? preferibilmente dal 60% al 90% in peso, di detto almeno un polimero, rispetto al peso complessivo della composizione polimerica.
In una forma di realizzazione preferita, l?almeno un polimero della composizione polimerica ? un poliestere. Preferibilmente, in detto caso la composizione comprende dal 10% al 50% di dette fibre di cuoio, rispetto al peso complessivo della composizione polimerica. Pi? preferibilmente dal 30 al 50%.
In una forma di realizzazione preferita, l?almeno un polimero della composizione polimerica ? un poliuretano. Preferibilmente, in detto caso la composizione comprende dal 10 % al 50% di dette fibre di cuoio, rispetto al peso complessivo della composizione polimerica. Pi? preferibilmente dal 20 al 40%.
In una forma di realizzazione preferita, l?almeno un polimero della composizione polimerica ? un elastomero sintetico o una gomma naturale. Preferibilmente, in detto caso la composizione comprende dal 2 % a 20 % di dette fibre di cuoio, rispetto al peso complessivo della composizione polimerica. Pi? preferibilmente dal 2 al 10%.
L?uso delle fibre di cuoio secondo la presente invenzione porta ad un significativo incremento del coefficiente di attrito di composizioni di polimeri selezionati nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico, determinandone pertanto un miglioramento delle propriet? di antiscivolamento. Ci? rende dette composizioni idonee all?ottenimento di articoli dove sono desiderate elevate propriet? antiscivolamento, quali per esempio le suole di calzature.
In un suo ulteriore aspetto, la presente invenzione si riferisce pertanto ad una suola antiscivolo comprendente una composizione polimerica comprendente una matrice polimerica di almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico ed almeno una fibra di cuoio dispersa in detta matrice polimerica.
Grazie all?incremento del coefficiente di attrito conseguente all?uso delle fibre di cuoio nella composizione polimerica, infatti, quest?ultima risulta essere un materiale ideale per la realizzazione di suole antiscivolo. I vantaggi della suola secondo questo ulteriore aspetto sono gi? pertanto stati delineati con riferimento all?uso secondo il primo aspetto dell'invenzione e non vengono qui ripetuti.
Le fibre di cuoio della suola secondo la presente invenzione possono presentare una o pi? delle caratteristiche preferite delle fibre di cuoio dell?uso secondo il primo aspetto della presente invenzione, le quali possono essere combinate fra loro a seconda delle esigenze applicative.
Preferibilmente, nella suola antiscivolo secondo la presente invenzione detta almeno una fibra di cuoio ha cluster di fibre di cuoio con diametro medio della sezione che varia da 10 ?m a 200 ?m, preferibilmente da 20 ?m a 100 ?m.
La Richiedente ha ulteriormente riscontrato che le caratteristiche di reciproca compatibilit? tra i polimeri selezionati nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico, e le fibre di cuoio, determinano inoltre la possibilit? di realizzare una suola antiscivolo mediante un processo semplice ed efficiente, che consente pertanto di non rendere particolarmente gravosa ed anzi competitiva la sua realizzazione.
In un ulteriore aspetto, pertanto, la presente invenzione si riferisce inoltre ad un processo di preparazione di una suola antiscivolo comprendente le fasi di:
a. predisporre di una quantit? di fibre di cuoio;
b. disperdere detta quantit? di fibre di cuoio secondo la fase a. in almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico, allo stato fuso, cos? da ottenere una composizione polimerica comprendente una matrice comprendente almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e elastomero sintetico, ed almeno una fibra di cuoio dispersa in detta matrice polimerica; e
c. formare una suola antiscivolo con la composizione polimerica della fase b.
Quando la fase (b) del processo di preparazione della suola antiscivolo viene realizzato con una gomma naturale o un elastomero sintetico detto processo pu? comprendere inoltre una addizionale fase di vulcanizzazione o di crosslinking del polimero.
Le fibre di cuoio e i polimeri utilizzati nell?ambito del processo secondo la presente invenzione possono presentare una o pi? delle caratteristiche preferite delle fibre di cuoio e dei polimeri della composizione polimerica descritti con riferimento all?uso secondo il primo aspetto della presente invenzione, le quali possono essere combinate fra loro a seconda delle esigenze applicative.
La suola antiscivolo secondo la presente invenzione ? utilizzabile per la produzione di calzature in grado di ridurre gli scivolamenti dell?utilizzatore grazie ad una migliore propriet? di aderenza al terreno o al pavimento, sia per quanto riguarda gli utilizzi legati al tempo libero o allo sport, che gli utilizzi in ambito lavorativo.
In un ulteriore aspetto, pertanto, la presente invenzione si riferisce ad una calzatura comprendente la suola antiscivolo secondo la presente invenzione.
I vantaggi della calzatura secondo questo ulteriore aspetto sono gi? pertanto stati delineati con riferimento all?uso secondo il primo aspetto dell'invenzione e non vengono qui ripetuti.
L?invenzione viene ora illustrata mediante alcuni esempi da intendersi a scopo illustrativo e non limitativo della stessa.
PARTE SPERIMENTALE
ESEMPIO 1 ? preparazione fibre di cuoio (DICAM)
Alcuni scarti di cuoio provenienti da una fase di rasatura di una wet blue furono preliminarmente analizzati mediante spettrometria infrarossa FT-IR con sensore ATR.
In Figura 1 ? mostrato lo spettro FT-IR ottenuto, nel quale ? possibile osservare la presenza di umidit? (banda allargata a circa 3500 cm<-1>) oltre ai segnali tipici del collagene (gruppi amminici, carbonilici e ammidici, bande tra 1750 e 1450 cm-<1>) di cui il pellame ? costituito.
Detti scarti furono sminuzzati in pezzi di dimensioni di circa 1 cm e subito dopo raffreddati in azoto liquido.
Gli scarti cos? trattati furono quindi alimentati ad un mulino discontinuo IKA modello M20 raffreddato con azoto liquido per un tempo di macinazione di circa 15 minuti.
Le fibre cos? ottenute furono caratterizzate al microscopio elettronico a scansione S.E.M. ad elettroni secondari, rivelando la presenza nel campione di cuoio di cluster di fibre aventi un diametro medio di circa 30 ?m.
In Figura 2 sono mostrate le immagini del campione ad un ingrandimento x240 che mostra in modo evidente la complessit? della matrice di cuoio, costituita da fibre singole e da cluster di fibre.
La densit? di questo materiale fu di circa 0,09 g/cm<3>. Detta densit? venne determinata sottoponendo 2,1 g di fibre di pelle, all?interno di un cilindro graduato in vetro da 50 cc, ad un peso di acciaio del diametro di 2 cm, altezza di 3 cm e peso di 73 g e misurando il volume occupato dal campione. La densit? venne ricavata semplicemente come rapporto tra il peso del campione ed il suo volume.
ESEMPIO 2 ? preparazione fibre di cuoio (CMG)
Un campione dei medesimi scarti di cuoio dell?esempio 1, provenienti da una fase di rasatura di una wet blue, e caratterizzati dallo spettro di Figura 1, furono sminuzzati in pezzi di dimensioni di circa 1 cm e poi alimentati ad un mulino discontinuo CMG modello N17-22-3K, dopodich? filtrati con una griglia da 3 mm posta sotto il granulatore.
Le fibre cos? ottenute furono caratterizzate al microscopio elettronico a scansione S.E.M. ad elettroni secondari, rivelando la presenza nel campione di cuoio di cluster di fibre aventi un diametro medio di circa 50 ?m.
In Figura 3 sono mostrate le immagini del campione ad un ingrandimento x240, dal quale risulta evidente la maggior dimensione dei tanti cluster presenti nel campione.
La densit? di queste fibre risult? di circa 0,19 g/cm<3>. Detta densit? venne determinata mediante lo stesso metodo descritto nel precedente esempio 1.
ESEMPIO 3 ? preparazione composizioni polimeriche con PHBV e TPU
Le fibre di cuoio secondo gli Esempi 1 e 2 furono utilizzate insieme a poliidrossibutirrato-co-valerato (PHBV) o poliuretano termoplastico (TPU), entrambi di grado commerciale.
In Tabella 1 le composizioni polimeriche preparate e le condizioni di operative di miscelazione adottate.
Tabella 1 ? Composizioni polimeriche e relative condizioni operative di miscelazione adottate
Le composizioni polimeriche cos? ottenute furono macinate con un granulatore CMG provvisto di una griglia da 3mm. I granuli cos? ottenuti furono poi stampati a compressione in una pressa Carver modello C nelle seguenti condizioni:
- temperatura 180?C;
- forza di compressione 30 kN;
per ottenere placchette di 5 cm x 5 cm x 3 mm di spessore.
Le placchette cos? preparate furono utilizzate per determinare il coefficiente di attrito (COF) statico. Il COF statico fu misurato dal rapporto tra il peso messo sopra la placchetta e la forza necessaria a trascinare la stessa. Le prove furono condotte secondo la normativa ISO 8295.
Le prove furono effettuate su una piastrella di Gress sia asciutta che bagnata. Nella seguente tabella 2 sono riportati i valori di COF statico registrati su piastrella di Gress rispettivamente asciutta e bagnata.
Tabella 2 ? COF statico su piastrella Gress asciutta e bagnata
Per quanto riguarda i compositi con PHBV, sia sull?asciutto che sul bagnato fu notato un netto aumento (40%) del COF statico con le fibre di cuoio sia dell?Esempio 1 che 2.
Senza per questo voler essere vincolati ad una teoria specifica, si ritiene che detto miglioramento sia da attribuirsi alla maggiore area superficiale di contatto causata dalle fibre di cuoio e dall?igroscopicit? delle fibre di cuoio che tendono ad asciugare la superficie e a rimuovere l?acqua da sotto la placchetta di prova.
Nel caso delle composizioni con TPU con il 30% di fibre di cuoio si ottenne un aumento del 23% di attrito sulla piastrella di Gress bagnata, fino a raggiungere valori di COF statico comparabili con quelli ottenibili, nelle medesime condizioni di prova, da suole in gomma ad alto grip (Vibram, COF statico misurato nelle medesime condizioni di 30 N). Detto risultato ? considerato significativo, in quanto ? noto che i TPU generalmente mostrino valori di COF statico nettamente inferiori a quelli della gomma.
ESEMPIO 4 ? preparazione composizioni polimeriche con gomma naturale (NR) e elastomero sintetico gomma butadienica (BR)
Un campione dei medesimi scarti di cuoio dell?esempio 1, provenienti da una fase di rasatura di una wet blue, fu macinato per 15 minuti con un macinatore CMS avente due lame fisse e tre lame rotanti, a carico verticale.
La densit? apparente di questo campione, determinata ponendo 20 g di pelle macinata all?interno di un cilindro da 100 ml, senza esercitare su di essa alcuna pressione, e misurando il volume occupato dal campione, risult? essere pari a 0,083 g/cm<3>.
Per la preparazione del campione fu utilizzata una miscela di gomma naturale (NR) e gomma butadienica (BR) contenente i seguenti ulteriori ingredienti: nero fumo, olii, ossido di zinco, stearina, IPPD (antiossidante), TMQ (Poli (1,2-dihidro-2,2,4-trimetil-quinolina)), Poliplastol 19 (una miscela commerciale di acidi grassi selezionati, impiegata per ridurre la viscosit? della miscela), resina di cumarone (antiossidante), zolfo e TBBS (N-terz-butil-2-benzotiazolo sulfenammide)(acceleranti).
A questa miscela base (Standard) venne aggiunto il campione macinato in quantit? tale da ottenere una miscela finale avente il 10,1% in peso di pelle macinata rispetto al peso totale della mescola.
Sulla mescola standard e sulla mescola addizionata di pelle macinata vennero eseguiti i test di grip, in triplicato, misurando il coefficiente di attrito statico e il coefficiente di attrito dinamico in condizioni di asciutto.
Nella seguente Tabella 3 sono riportati i risultati ottenuti nei due casi.
Tabella 3 ? valori dei coefficienti di attrito statico e dinamico su asciutto per campioni di mescola standard di elastomeri e della stessa mescola ma comprendente il 10,1% di pelle macinata.
Come evidente, sia il valore del coefficiente di attrito statico che il valore del coefficiente di attrito dinamico della mescola addizionata con gli scarti di wet blue macinata erano nettamente superiori ai corrispondenti valori di una mescola standard.
Le prove dimostrarono pertanto gli ottimi effetti dell?aggiunta di anche solo il 10% circa di pelle macinata sulle propriet? antiscivolamento delle mescole di gomma naturale e di elastomero sintetico.
In definitiva, i test eseguiti impiegando scarti di pellame macinati a diverse granulometrie mostrarono le notevoli propriet? antiscivolamento di questi materiali quando impiegati in miscela con polimeri di varia natura quali in particolare poliesteri, poliuretani, gomme naturali ed elastomeri sintetici.
I polimeri addizionati di scarti di pelle macinata risultano pertanto possedere ottime propriet? antiscivolamento che li rende adatti alla manifattura di prodotti in cui questa caratteristica ? essenziale, quali ad esempio suole per calzature o specifiche pavimentazioni stradali e industriali.

Claims (14)

RIVENDICAZIONI
1. Un uso di fibre di cuoio come agente antiscivolante in una composizione polimerica comprendente almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale, e elastomero sintetico.
2. L?uso secondo la rivendicazione 1, in cui dette fibre di cuoio hanno dei cluster di fibre di cuoio con diametro medio della sezione che varia da 10 ?m a 200 ?m, preferibilmente da 20 ?m a 100?m.
3. L?uso secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta composizione polimerica comprende dal 2% al 50% in peso, pi? preferibilmente dal 5% al 45% in peso di dette fibre di cuoio, rispetto al peso complessivo della composizione polimerica.
4. L?uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui dette fibre di cuoio comprendono un prodotto triturato derivante da una fase di un processo di concia selezionato dal gruppo che consiste di: scarnitura, rasatura, rifilatura, o da pellame postconsumo.
5. L?uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detto poliestere ? selezionato nel gruppo che consiste di acido polilattico, poliidrossibutirrato, poliidrossivalerato, e poliidrossibutirrato-co-valerato, preferibilmente ? poliidrossibutirrato.
6. L?uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detta poliolefina ? polietilene, preferibilmente polietilene a bassa o ad alta densit?, polietilene ad alta o bassa densit? miscelato con altri polimeri a base poliolefinica, preferibilmente il polipropilene, polietilene ad alta o bassa densit? copolimerizzato con altri monomeri olefinici e dienici, o loro miscele con gomme naturali o elastomeri sintetici.
7. L?uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detta poliammide ? polilaurolattame (nylon 12) o poliammide 11 (nylon 11).
8. L?uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detto poliuretano ? un poliuretano termoplastico ottenuto da isocianati aromatici e catene flessibili a base polietere o poliestere.
9. L?uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detto elastomero sintetico ? gomma NBR (gomma butadiene nitrilica), gomma BR (gomma butadienica), gomma stirene butadiene (SBR), terpolimeri butadieneetilene-propilene (EPDM) e loro miscele, preferibilmente ? una miscela di gomma naturale (NR) e gomma butadienica (BR).
10. Una suola antiscivolo comprendente una composizione polimerica comprendente una matrice polimerica comprendente almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale, e elastomero sintetico, ed almeno una fibra di cuoio dispersa in detta matrice polimerica.
11. La suola antiscivolo secondo la rivendicazione 10, in cui detta almeno una fibra di cuoio ha cluster di fibre di cuoio con diametro medio della sezione che varia da 10 ?m a 200 ?m, preferibilmente da 20 ?m a 100 ?m.
12. Un processo di preparazione di una suola antiscivolo comprendente le fasi di:
a. predisporre di una quantit? di fibre di cuoio;
b. disperdere detta quantit? di fibre di cuoio secondo la fase a. in almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale e, elastomero sintetico allo stato fuso, cos? da ottenere una composizione polimerica comprendente una matrice comprendente almeno un polimero selezionato nel gruppo che consiste di: poliestere, poliolefina, poliammide, poliuretano, gomma naturale, e elastomero sintetico ed almeno una fibra di cuoio dispersa in detta matrice polimerica; e
c. formare una suola antiscivolo con la composizione polimerica della fase b.
13. Il processo di preparazione secondo la rivendicazione 12, in cui nella fase (b) il polimero impiegato ? una gomma naturale o un elastomero sintetico, e detto processo comprende una fase di vulcanizzazione o di crosslinking del polimero.
14. Una calzatura comprendente la suola antiscivolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 10 o 11, o ottenuta mediante il processo secondo la rivendicazione 12 o 13.
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