IT202100031088A1 - Metodo di produzione di un materiale composito in matrice polimerica a partire da scarti tessili - Google Patents
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- C08J2300/00—Characterised by the use of unspecified polymers
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- C08J2331/00—Characterised by the use of copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an acyloxy radical of a saturated carboxylic acid, or carbonic acid, or of a haloformic acid
- C08J2331/02—Characterised by the use of omopolymers or copolymers of esters of monocarboxylic acids
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- C08J2431/04—Homopolymers or copolymers of vinyl acetate
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Description
DESCRIZIONE
Campo dell?invenzione
La presente invenzione riguarda un metodo per la produzione di un materiale composito in matrice polimerica, il materiale composito ottenibile mediante detto metodo nonch? il suo utilizzo come additivo o ?masterbatch? nei processi di produzione di materiali plastici. La presente invenzione riguarda inoltre un metodo per la produzione di un materiale plastico utilizzando il suddetto materiale composito in matrice polimerica nonch? il materiale plastico ottenibile mediante detto metodo.
Stato dell?arte
La richiesta di prodotti tessili ? in continuo aumento, in maniera consistente con la crescita della popolazione e lo sviluppo economico.
La produzione tessile ? caratterizzata da un impatto ambientale non trascurabile, collegato specialmente al consumo di acqua, alle emissioni di CO2, al consumo di elettricit? necessaria al funzionamento dei macchinari, nonch? all?uso di sostanze chimiche.
Un contributo significativo all?impatto ambientale dell?industria tessile ? dato dagli scarti di lavorazione sotto forma di tessuti finiti, stoppini, filati e simili. Ad esempio, nel caso della lavorazione del cotone, gli scarti tessili possono raggiungere fino al 30% del cotone sottoposto al processo di filatura. L?accumulo di tali scarti tessili ? solo parzialmente limitato dal loro riutilizzo o riciclo e la maggior parte degli scarti tessili ? ancora principalmente conferita in discarica come rifiuto.
Questi scarti costituiscono di fatto un problema dal punto di vista dell?economia del processo, problema questo ancora pi? sentito alla luce delle normative sempre pi? stringenti in tema di gestione dei rifiuti e del costo crescente associato al loro smaltimento, nonch? nell?ottica sempre pi? attuale di creare un modello di sviluppo sostenibile fondato sulla minimizzazione della produzione di rifiuti, in cui gli scarti derivanti da lavorazioni industriali possano essere reimpiegati e valorizzati anzich? smaltiti. Sempre nell?ottica dell?economia circolare, ? auspicabile reinserire gli scarti nel ciclo produttivo in modo maggiormente sostenibile, impiegando materiali a basso impatto ambientale, preferibilmente biodegradabili.
Sono noti alcuni approcci per gestire, ma non per valorizzare, gli scarti tessili. Ad esempio, US 5,331,801 descrive un dispositivo per processare scarti di cotone; WO 2013/182801 descrive un metodo per separare fibre di cotone e fibre di poliestere da scarti tessili; CN 102558779 descrive un metodo per riciclare scarti tessili in poliestere e cotone; CH 711 187 descrive un processo per riciclare fibre naturali, nylon e poliestere. I prodotti ottenuti con tali metodi sono difficilmente processabili o comunque di scarsa qualit?, non permettendo un ?upcycling? o valorizzazione degli scarti tessili, bens? un loro ?downcycling?.
Pertanto, il problema che sta alla base della presente invenzione ? quello di mettere a disposizione un procedimento che permetta di valorizzare e reimpiegare gli scarti di lavorazione dell?industria tessile, cos? come prodotti tessili dismessi (ad esempio indumenti), in modo sostenibile impiegando materiali a basso impatto ambientale, e che consenta allo stesso tempo di minimizzare o eliminare la produzione di rifiuti da avviare in discarica.
Sommario dell?invenzione
Il problema sopra enunciato ? risolto da un metodo per la produzione di un materiale composito in matrice polimerica a partire da scarti tessili, un materiale composito ottenibile mediante detto metodo, l?uso di detto materiale composito come ?masterbatch? nei processi di produzione di materiali plastici, nonch? un metodo per la produzione di un materiale plastico utilizzando detto materiale composito e un materiale plastico ottenibile mediante detto metodo, come delineati nelle annesse rivendicazioni, le cui definizioni formano parte integrante della presente descrizione.
Un primo oggetto dell?invenzione ? un metodo per la produzione di un materiale composito in matrice polimerica, comprendente le seguenti fasi:
a) disperdere un materiale fibroso derivante da scarti tessili in una emulsione acquosa di almeno un polimero termoplastico, in modo tale che il rapporto in peso tra detto polimero termoplastico, l?acqua e detto materiale fibroso sia compreso tra 1:0,4:1,1 e 1:7,5:1,5, in cui detto materiale fibroso contiene fibre di lunghezza fino a 10,0 mm;
b) miscelare l?emulsione risultante al cui interno ? disperso il materiale fibroso, con ottenimento di un materiale composito;
c) evaporare almeno parzialmente l?acqua contenuta in detto materiale composito;
d) opzionalmente, sottoporre il materiale composito ottenuto da detta fase c) a un processo termomeccanico, preferibilmente a un processo di estrusione, termopressatura, termoformatura o stampaggio, preferibilmente stampaggio a iniezione.
Un secondo oggetto della presente invenzione ? un materiale composito ottenibile mediante il suddetto metodo.
Un terzo oggetto della presente invenzione ? l?uso del suddetto materiale composito come additivo (?masterbatch?) in processi di produzione di materiali plastici.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione ? un metodo per la produzione di un materiale plastico, comprendente le seguenti fasi:
i)miscelare il materiale composito ottenuto dalla fase c) o dalla fase d) del metodo descritto sopra con almeno un polimero termoplastico, detto materiale composito essendo opzionalmente in forma di pellet o di polvere; ii)processare la miscela cos? ottenuta mediante un metodo selezionato tra estrusione, stampaggio, stampaggio a compressione, stampaggio a trasferimento, stampaggio ad iniezione, soffiaggio, termoformatura, stampa 3D, lavorazione meccanica.
Un altro oggetto della presente invenzione ? un materiale plastico ottenibile mediante il suddetto metodo.
Il metodo dell?invenzione per la produzione di un materiale composito a partire da scarti tessili consente di ridurre in maniera significativa i volumi e i costi annui di smaltimento degli scarti tessili fino ad eliminarli completamente nell?ottica di economia circolare totale, senza creare rifiuti aggiuntivi bens? utilizzando materiali compostabili e a basso impatto ambientale. Inoltre, detto materiale composito ? processabile e pu? essere vantaggiosamente impiegato come ?masterbatch? per la produzione di materiali plastici, anch?essi compostabili e a basso impatto ambientale, e che esibiscono ottime propriet? meccaniche.
Pertanto, con la presente invenzione ? possibile valorizzare e reimpiegare dei prodotti (gli scarti tessili) altrimenti smaltiti come rifiuti, ottenendo dei materiali plastici ?green? adatti alle pi? svariate applicazioni grazie alle loro propriet? meccaniche modulabili.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di alcuni esempi di realizzazione, fatta qui di seguito a titolo indicativo e non limitativo.
Descrizione dettagliata dell?invenzione
? oggetto della presente invenzione un processo per la produzione di un materiale composito in matrice polimerica, nonch? di un materiale plastico, a partire da scarti tessili altrimenti destinati alla discarica, vale a dire un processo per la valorizzazione o ?upcycling? di scarti tessili in un prodotto dotato di ottime qualit? sia dal punto di vista ambientale sia delle prestazioni meccaniche.
Si ? sorprendentemente trovato che, disperdendo una emulsione acquosa di uno o pi? polimeri termoplastici, sulle fibre di un materiale fibroso derivante da scarti tessili, ? possibile ottenere un materiale composito in grado di agire da ?masterbatch? nei pi? svariati metodi di processamento dei polimeri termoplastici per l?ottenimento di materiali plastici. Il fatto di disperdere in maniera omogenea uno o pi? polimeri termoplastici su dette fibre permette di incrementare significativamente la compatibilit? con i polimeri termoplastici nei processi per l?ottenimento di materiali plastici, nonch? di proteggere le fibre durante le fasi di processo in cui la temperatura ? pi? elevata, ad esempio durante le fasi di estrusione, termoformatura o stampaggio.
Si ? inoltre sorprendentemente trovato che le propriet? del materiale composito possono essere modulate aggiungendo all?emulsione uno o pi? additivi in grado di impartire propriet? tra le pi? variegate a detto materiale composito e, quindi, anche al materiale plastico finale. Inoltre, grazie all?utilizzo di detto materiale composito, il materiale plastico finale ha un pi? basso impatto ambientale dovuto a un ridotto contenuto polimerico.
Gli scarti tessili usati come materiale di input nel processo in accordo con la presente invenzione comprendono preferibilmente:
- scarti di lavorazione, quali stoppini, filati e tessuti finiti, tinti o non tinti, tessuti stampati e similari, e
- prodotti tessili dismessi, ad esempio capi d?abbigliamento dismessi.
Il materiale fibroso derivante da scarti tessili pu? comprendere fibre di vario tipo, sia naturali che artificiali o sintetiche, o loro miscele.
Fibre naturali utilizzabili nel processo dell?invenzione sono ad esempio fibre di cotone, lino, seta, canapa, lana, angora, cachemire, mohair e vigogna.
Con il termine ?fibre di tipo artificiale? si intendono fibre ottenute da un filato di sostanze naturali normalmente non filabili. Esempi specifici di materiali tessili artificiali sono quelli ottenuti da fibre cellulosiche come rayon viscosa, cupro, nitrato di cellulosa, diacetato di cellulosa e triacetato di cellulosa.
Con il termine ?fibre di tipo sintetico? si intendono fibre non naturali derivanti da processi chimici. Esempi specifici di fibre di tipo sintetico sono acrilico, nylon (poliammide), poliestere, aramidi (Kevlar<?>), politetrafluoroetilene (Gore-tex<?>) e poliuretano (Elastam<?>).
In accordo con una forma di realizzazione preferita dell?invenzione, detto materiale fibroso comprende, o consiste di, fibre di cotone. Preferibilmente, detto materiale fibroso deriva da scarti tessili ottenuti da una qualsiasi fase del ciclo di lavorazione del cotone, ad esempio dalla fase di apertura, cardatura, pettinatura, stiraggio, filatura, tessitura. Il cotone derivante da detti scarti di lavorazione pu? essere filato (spun) o non filato (non spun).
Il titolo o densit? lineare delle fibre di cotone ? ad esempio compreso tra 140 e 220 mtex (milligrammi per 1000 metri di filo); il titolo o densit? lineare del cotone filato (spun) ? ad esempio compreso tra 3 e 300 Ne (numero inglese cotone). Il titolo o densit? lineare rappresenta la massa per unit? di lunghezza delle fibre. Come gi? menzionato pi? sopra, detto materiale fibroso contiene fibre di lunghezza fino a 10,0 mm. In forme di realizzazione preferite, detto materiale fibroso contiene fibre di lunghezza variabile compresa tra 0,5 mm e 10,0 mm, ad esempio tra 0,5 mm e 9,0 mm; tra 0,5 mm e 8,0 mm; tra 0,5 mm e 7,0 mm; tra 0,5 mm e 6,0 mm; tra 0,5 mm e 5,0 mm; tra 0,5 mm e 4,0 mm, tra 0,5 mm e 3,0 mm; tra 0,5 mm e 2,0 mm; tra 0,5 mm e 1,0 mm.
In accordo con una forma di realizzazione, detto materiale fibroso deriva da un processo di pretrattamento degli scarti tessili, preferibilmente meccanico. Preferibilmente, detto pretrattamento comprende uno sminuzzamento meccanico degli scarti tessili, i quali possono contenere fibre pi? lunghe di 10,0 mm, ad esempio fino a 6 cm, in modo tale da distruggere, almeno parzialmente, la struttura fibrosa macroscopica e ottenere fibre di un formato minore.
Come gi? menzionato, detto materiale fibroso viene disperso in una emulsione acquosa di almeno un polimero termoplastico.
Nella descrizione che segue, l?espressione ?emulsione acquosa? fa riferimento all?emulsione acquosa di almeno un polimero termoplastico prima della dispersione del materiale fibroso. Al contrario, per indicare l?emulsione acquosa risultante dalla sopra menzionata fase a), si fa riferimento nella descrizione che segue ad una emulsione al cui interno ? disperso il materiale fibroso.
Preferibilmente, detto polimero termoplastico ha una temperatura di transizione vetrosa (Tg) compresa tra -60?C e 200?C.
Preferibilmente, detto polimero termoplastico ? biocompatibile.
Preferibilmente, detto polimero termoplastico ? selezionato tra: polivinilacetato (PVAc), copolimeri del vinil acetato, polimeri acrilici, poliolefine quali polietilene e polipropilene, poliuretani (PU) quali poliuretani alifatici lineari, policaprolattone (PCL), acido polilattico (PLA), polibutilene succinato (PBS), polibutilene adipato tereftelato (PBAT), amido termoplastico. I copolimeri del vinil acetato includono copolimeri con monomeri quali olefine, acrilati, vinil cloruro, vinil eteri. Un esempio di copolimero del vinil acetato ? l?etilene vinil acetato (EVA).
Preferibilmente, detta emulsione acquosa comprende uno o pi? polimeri termoplastici in una quantit? compresa tra il 20% e il 70% in peso, preferibilmente tra il 30% e il 60% in peso, pi? preferibilmente tra il 40% e il 60% in peso.
In una forma di realizzazione preferita, detta emulsione acquosa comprende polivinilacetato (PVAc) quale polimero termoplastico, il polivinilacetato (PVAc) essendo vantaggiosamente un polimero ecologico, biocompatibile, non tossico e compostabile. Preferibilmente, detta emulsione acquosa comprende polivinilacetato (PVAc) avente peso molecolare compreso tra 5 e 250 KDa. Preferibilmente, detta emulsione acquosa comprende polivinilacetato (PVAc) in una quantit? compresa tra il 50 e il 60%, ad esempio tra il 50 e il 56% in peso.
In un?altra forma di realizzazione, detta emulsione acquosa comprende uno o pi? poliuretani, preferibilmente poliuretani lineari alifatici. Preferibilmente, detta emulsione acquosa comprende uno o pi? poliuretani in una quantit? compresa tra il 30 e il 45% in peso.
In un?altra forma di realizzazione, detta emulsione acquosa comprende uno o pi? polimeri acrilici, preferibilmente in una quantit? compresa tra il 35 e il 50% in peso.
In accordo con un?ulteriore forma di realizzazione, detta emulsione acquosa comprende due o pi? polimeri termoplastici selezionati tra quelli elencati pi? sopra. In accordo con questa forma di realizzazione, preferibilmente, detta emulsione acquosa comprende polivinilacetato (PVAc) e almeno un altro polimero termoplastico. Preferibilmente, il rapporto in peso tra il polivinilacetato (PVAc) e detto almeno un altro polimero termoplastico nell?emulsione acquosa ? compreso tra 1:0,1 e 1:2, ad esempio tra 1:0,2 e 1:0,5.
In una forma di realizzazione particolare, detta emulsione acquosa comprende polivinilacetato (PVAc) e almeno un poliuretano (PU) quali polimeri termoplastici, preferibilmente nei suddetti rapporti in peso. Preferibilmente, detto almeno un poliuretano (PU) ? selezionato tra poliuretani lineari alifatici. Ad esempio, detta emulsione acquosa ? formata miscelando una emulsione acquosa di polivinilacetato (PVAc) con una emulsione acquosa di uno o pi? poliuretani (PU). Ad esempio, il polivinilacetato (PVAc) e i poliuretani (PU) sono in un rapporto in peso di circa 1:1.
In un?altra forma di realizzazione, detta emulsione acquosa comprende polivinilacetato (PVAc) e almeno un polimero acrilico quali polimeri termoplastici, preferibilmente nei suddetti rapporti in peso.
Il materiale fibroso viene disperso nella suddetta emulsione acquosa in modo tale che il rapporto in peso tra detto polimero termoplastico, l?acqua e detto materiale fibroso sia compreso tra 1:0,4:1,1 e 1:7,5:1,5.
In accordo con alcune forme di realizzazione, il rapporto in peso tra detto polimero termoplastico, l?acqua e detto materiale fibroso ? circa 1:1:1; 1:3:2; 1:1,5:1; 1:3:3; 0,3:1:0,7; 0,7:1:1 oppure 0,3:1:1.
In accordo con una forma di realizzazione, l?emulsione risultante dalla suddetta fase a) ? costituita essenzialmente da detto materiale fibroso disperso nell?emulsione acquosa di almeno un polimero termoplastico, vale a dire che all?interno di detta emulsione essenzialmente non sono presenti altri componenti oltre a materiale fibroso, acqua e polimero termoplastico.
In accordo con questa forma di realizzazione, preferibilmente, l?emulsione al cui interno ? disperso il materiale fibroso contiene:
una quantit? di acqua compresa tra il 20% e il 60% in peso, pi? preferibilmente tra il 30% e il 60% in peso, ad esempio tra il 30% e il 50% in peso, oppure tra il 35% e il 45% in peso; e/o
una quantit? di polimero termoplastico compresa tra il 10% e il 35% in peso, ad esempio tra il 15% e il 35% in peso, oppure tra il 15% e il 25% in peso; e/o
una quantit? di materiale fibroso compresa tra il 25% e il 44% in peso, ad esempio tra il 30% e il 44% in peso, oppure tra il 30% e il 40% in peso.
In accordo con una forma di realizzazione, l?emulsione acquosa pu? contenere inoltre una o pi? cere, preferibilmente in una quantit? non superiore al 10% in peso rispetto al peso di detto almeno un polimero termoplastico. Preferibilmente, detta emulsione ? formata miscelando una emulsione acquosa di almeno un polimero termoplastico con una o pi? emulsioni di cere non ioniche, come ad esempio le emulsioni di cere naturali o sintetiche prodotte dall?azienda Rallychem con i nomi commerciali SE-737 (cera naturale), FT-101 (cera Fischer-Tropsch), SE-913 (cera polietilenica), oppure dall?azienda Pacific Texchem Private Limited con il nome commerciale BANAXOL WE 30 Paraffin Wax Emulsion, oppure dall?azienda BYK con il nome commerciale AQUACER? 8335 (cera paraffinica).
Preferibilmente, il rapporto in peso tra la cera e detto almeno un polimero termoplastico ? compreso tra 0,05:1 e 0,6:1, ad esempio tra 0,08:1 e 0,35:1.
In accordo con una forma di realizzazione, l?emulsione acquosa pu? inoltre contenere un tensioattivo, per esempio il tensioattivo non ionico polietilenglicol etere. Si ? trovato che l?aggiunta di un tensioattivo in detta emulsione acquosa migliora vantaggiosamente la dispersione del materiale fibroso al suo interno.
In accordo con alcune forme di realizzazione, dei residui lignocellulosici vengono dispersi insieme al materiale fibroso derivante da scarti tessili all?interno dell?emulsione acquosa.
Detta ulteriore fase di aggiunta dei residui lignocellulosici pu? alternativamente essere condotta a monte, durante o a valle della fase a) di dispersione del materiale fibroso nell?emulsione acquosa. Questo significa che, secondo differenti forme di realizzazione, detti residui lignocellulosici sono miscelati al materiale fibroso derivante da scarti tessili e dispersi nell?emulsione acquosa durante la fase a), oppure sono aggiunti all?emulsione acquosa prima della dispersione del materiale fibroso derivante da scarti tessili, oppure sono aggiunti all?emulsione acquosa successivamente alla dispersione del materiale fibroso derivante da scarti tessili, ad esempio possono essere aggiunti durante la fase b).
Detti residui lignocellulosici possono essere aggiunti in una quantit? variabile fino al 100% in peso rispetto al peso del materiale fibroso derivante da scarti tessili.
Preferibilmente, detti residui lignocellulosici sono polverizzati o micronizzati. Preferibilmente, detti residui lignocellulosici sono selezionati tra scarti della lavorazione del legno, scarti della produzione della carta e/o scarti agroindustriali quali gusci di arachidi o gambi di mais. Vantaggiosamente, i gusci di arachidi contengono circa il 45% cellulosa, circa il 35% di lignina e circa il 6% di emicellulosa, e i gambi di mais contengono dal 30 al 50% circa di cellulosa e dal 5 al 30% circa di lignina.
In accordo con una forma di realizzazione, uno o pi? additivi vengono ulteriormente aggiunti in modo tale da impartire una o pi? propriet? specifiche al materiale composito.
Analogamente a quanto esposto sopra relativamente all?aggiunta dei residui lignocellulosici, detta ulteriore fase di aggiunta di uno o pi? additivi pu? alternativamente essere condotta a monte, durante o a valle della fase a) di dispersione del materiale fibroso nell?emulsione acquosa.
Preferibilmente, detto almeno un additivo ? aggiunto in una quantit? compresa tra lo 0,1% e il 10% in peso, pi? preferibilmente tra l?1% e il 4% in peso, rispetto al peso del materiale composito. In questo caso, ci si riferisce al peso del materiale composito risultante dalla suddetta fase c) di evaporazione dell?acqua, preferibilmente al peso del materiale composito da cui ? stata evaporata tutta, o sostanzialmente tutta, l?acqua.
In una forma di realizzazione, detti additivi sono tali da impartire resistenza al calore, conducibilit? termica, comportamento antistatico e/o conducibilit? elettrica al materiale composito. Ad esempio, detti additivi sono selezionati tra piastrine di grafene, grafite, nanotubi di carbonio, ossido di ferro e loro miscele. Preferibilmente, detti additivi sono aggiunti all?emulsione prima o dopo che il materiale fibroso sia disperso nell?emulsione acquosa.
In una forma di realizzazione, detti additivi sono tali da conferire idrofobicit? e/o propriet? autopulenti al materiale composito, ad esempio sono nanoparticelle di silice idrofoba. Preferibilmente, detti additivi sono aggiunti all?emulsione prima o dopo che il materiale fibroso sia disperso nell?emulsione acquosa.
In una forma di realizzazione, detti additivi sono tali da conferire propriet? antibatteriche (batteriostatiche o battericide) al materiale composito. Ad esempio, detti additivi sono selezionati tra nanoparticelle di argento, sali di argento, nanoparticelle di ossido di titanio, nanoparticelle di ossido di zinco. Preferibilmente, detti additivi sono aggiunti all?emulsione acquosa prima della dispersione del materiale fibroso.
In una forma di realizzazione, detti additivi sono pigmenti, preferibilmente ecocompatibili, tali da conferire un particolare colore al materiale composito. Ad esempio, l?ossido di ferro pu? essere aggiunto in modo tale da conferire il colore rosso al materiale, oltre che conferire allo stesso buone propriet? di resistenza al calore.
Uno o pi? di questi additivi, anche appartenenti a diverse classi, possono essere aggiunti all?emulsione. Come menzionato sopra, durante la fase c) l?acqua contenuta nel materiale composito viene almeno parzialmente evaporata. Preferibilmente, viene evaporato almeno il 90% dell?acqua contenuta in detto materiale composito, pi? preferibilmente almeno il 95% dell?acqua contenuta in detto materiale composito, ancora pi? preferibilmente almeno il 98% o il 99% dell?acqua contenuta in detto materiale composito. In una forma di realizzazione preferita, durante detta fase c) viene evaporata tutta, o sostanzialmente tutta, l?acqua contenuta in detto materiale composito.
Preferibilmente, durante detta fase c) l?acqua ? evaporata con ottenimento di un materiale composito in forma solida.
Secondo diverse forme di realizzazione, detta fase c) di evaporazione dell?acqua ? condotta in un apposito forno o in condizioni ambiente.
Preferibilmente, il metodo secondo l?invenzione comprende una fase d) durante la quale il materiale composito risultante da detta fase c) ? sottoposto a un processo termomeccanico. Con l?espressione ?processo termomeccanico? si intende un processo che prevede un procedimento di miscelazione termica o miscelazione allo stato fuso (cd. ?melt blending? o ?melt mixing?). Preferibilmente, detto materiale composito ? sottoposto a un processo di estrusione, termopressatura, termoformatura o stampaggio, preferibilmente stampaggio a iniezione. Preferibilmente, il materiale risultante da detta fase d) ? un materiale composito avente struttura monolitica, ad esempio un materiale composito sotto forma di pannello. Durante detta fase d), vantaggiosamente, detto almeno un polimero termoplastico viene distribuito in modo il pi? uniforme possibile sulle fibre del materiale fibroso derivante da scarti tessili. In una forma di realizzazione preferita, il materiale composito risultate dalla suddetta fase c) di evaporazione dell?acqua ? sottoposto a un processo di termopressatura a una temperatura compresa tra 45?C e 200?C, preferibilmente tra 60?C e 70?C, per un tempo compreso tra 5 e 30 minuti, preferibilmente circa 15 minuti, a una pressione compresa tra 850 kPa e 8,5 MPa, preferibilmente circa 4,5 MPa.
In una forma di realizzazione preferita, il materiale fibroso ? costituito da fibre di cotone. In accordo con questa forma di realizzazione, il materiale composito risultante dal metodo secondo la presente invenzione ? preferibilmente costituito da cellulosa e almeno un polimero termoplastico in un rapporto in peso compreso tra 1:1 e 1:4, preferibilmente 1:2.
Il materiale composito ottenuto con il metodo della presente invenzione pu? essere vantaggiosamente usato come masterbatch nei processi di produzione dei materiali plastici, ad esempio nei processi di estrusione, stampaggio, stampaggio a compressione, stampaggio a trasferimento, stampaggio ad iniezione, soffiaggio, termoformatura, stampa 3D, lavorazione meccanica.
In particolare, il metodo di produzione di un materiale plastico secondo la presente invenzione comprende le seguenti fasi:
i)miscelare il materiale composito ottenuto dalla fase c) o dalla fase d) del metodo sopra descritto con almeno un polimero termoplastico;
ii)processare la miscela cos? ottenuta mediante un metodo selezionato tra estrusione, stampaggio, stampaggio a compressione, stampaggio a trasferimento, stampaggio ad iniezione, soffiaggio, termoformatura, stampa 3D, lavorazione meccanica.
Preferibilmente, il materiale composito ottenuto dalla fase c) o dalla fase d) descritte sopra ? sottoposto a un processo di pellettizzazione o polverizzazione a dare pellet o polveri, rispettivamente, che vengono miscelati con detto almeno un polimero termoplastico. I pellet o polveri cos? ottenuti sono opzionalmente sottoposti a un processo di essicazione prima di essere sottoposti alla suddetta fase i).
Preferibilmente, anche detto almeno un polimero termoplastico ? in forma di pellet o di polvere.
Preferibilmente, il rapporto in peso tra detto materiale composito e detto almeno un polimero termoplastico ? compreso tra 1:9 e 1:1, ad esempio tra 1:4 e 1:1, tra 3:7 e 1:1, tra 2:3 e 1:1.
Detto polimero termoplastico pu? essere il medesimo polimero impiegato nel metodo di produzione di un materiale composito oggetto della presente invenzione oppure un polimero diverso. Preferibilmente, detto polimero termoplastico ? selezionato tra: poliolefine quali polietilene e polipropilene, policaprolattone (PCL), acido polilattico (PLA), polibutilene succinato (PBS), polibutilene adipato tereftelato (PBAT).
In accordo con una forma di realizzazione, detto metodo di produzione di un materiale plastico secondo l?invenzione comprende una fase di essicazione a monte della fase ii).
Almeno un plastificante pu? essere aggiunto alla miscela comprendente detto materiale composito e detto almeno un polimero termoplastico. Preferibilmente, detto plastificante ? selezionato tra plastificanti non ftalati a base di acido benzoico (ad esempio Velsiflex?) e plastificanti polimerici a base di acido adipico (ad esempio Edenol?).
In accordo con una forma di realizzazione, il metodo secondo l?invenzione comprende una fase ulteriore in cui al materiale composito avente forma monolitica viene aggiunto almeno uno strato di materiale in grado di modificarne le propriet? meccaniche, come la forza o la durezza. Quest?ultimo ? selezionato ad esempio tra: polimeri termoplastici, carta, cellulosa, materiale ceroso estensibile, miscele di poliolefine e cere come ad esempio il Parafilm. Preferibilmente, detto almeno uno strato ? aggiunto al materiale composito mediante termo-pressatura.
Secondo svariate forme di realizzazione, pi? blocchi di materiale composito rivestito con i suddetti strati di materiale possono essere uniti tra loro in modo tale che detti strati possano costituire strati esterni, interni o entrambi. In questo modo, ? possibile modulare le propriet? del materiale composito.
Preferibilmente, il materiale cos? ottenuto ? ridotto in forma di pellet o di polvere.
Parte sperimentale
Cotone filato (spun cotton) derivante da scarti tessili ? stato preliminarmente tagliato utilizzando delle forbici a dare fibre di lunghezza compresa tra 0,1 e 6,0 cm. Le fibre cos? ottenute sono state ulteriormente sminuzzate in un miscelatore a dare fibre aventi una lunghezza compresa tra 0,5 e 10,0 mm.
Sono state successivamente preparate quattro emulsioni acquose di polivinilacetato (PVAc) al cui interno sono state disperse le fibre di cotone cos? ottenute. Le composizioni delle quattro emulsioni A, B, C, D sono elencate in Tabella 1.
Tabella 1
Ciascuna emulsione ? stata miscelata con ottenimento di un materiale composito, quindi sottoposta a una fase di evaporazione dell?acqua per tutta la notte in condizioni ambiente.
Ciascun materiale composito (15 grammi) ? stato termocompresso con una apposita termo-pressa per 15 minuti a una temperatura di 65?C e una pressione di circa 4,5 MPa, ottenendo materiali compositi sotto forma di pannelli.
I pannelli di materiale composito cos? ottenuti sono stati ridotti in pellet di 3 mm, quindi essiccati per tutta la notte a 60?C. Successivamente, sono stati miscelati con un polimero termoplastico (policaprolattone PCL, acido polilattico PLA, polibutilene adipato tereftelato PBAT), quindi estrusi utilizzando un estrusore bivite. La temperatura di uscita dell?estrusore ? stata modulata in base al tipo di polimero termoplastico usato ed ? compresa tra 100?C e 200?C.
La tabella 2 mostra le prove che sono state effettuate con i pellet di materiale composito ottenuto dall?emulsione B in tabella 1.
Tabella 2
I materiali estrusi, le cui composizioni sono riportate in tabella 2, sono stati sottoposti a test meccanici per ricavare il modulo di Young, la resistenza massima a trazione e l?allungamento a rottura. ? stato inoltre misurato il loro indice di fluidit? (?melt flow index? o MFI).
In particolare, il modulo di Young ? stato misurato sottoponendo provini a forma cd. di ?osso di cane?, ottenuti dallo stampaggio a compressione dei pellet estrusi, a una prova di trazione uniassiale ad una velocit? di trazione di 10 mm/min. L?indice di fluidit? dei materiali estrusi ? stato misurato in accordo con lo standard ASTM D1238. La resistenza a trazione e l?allungamento a rottura sono stati misurati in accordo con lo standard ASTM D638.
I risultati ottenuti per i cinque materiali estrusi 1-5 sono riportati in tabella 3. La numerazione dei campioni corrisponde a quella di tabella 2.
Tabella 3
Con il metodo della presente invenzione, ? possibile ottenere nuovi materiali plastici adatti alle pi? svariate applicazioni, grazie al fatto che le loro propriet? meccaniche possono essere modulate in base agli utilizzi.
? evidente che quelle che sono state descritte sono solo forme particolari di realizzazione della presente invenzione. L?esperto dell?arte sar? in grado di apportare ai metodi della presente invenzione tutte quelle modifiche necessarie per il loro adattamento a particolari condizioni, senza peraltro discostarsi dall?ambito di protezione come definito nelle annesse rivendicazioni.
Claims (20)
1. Metodo per la produzione di un materiale composito in matrice polimerica, comprendente le seguenti fasi: a) disperdere un materiale fibroso derivante da scarti tessili in una emulsione acquosa di almeno un polimero termoplastico, in modo tale che il rapporto in peso tra detto polimero termoplastico, l?acqua e detto materiale fibroso sia compreso tra 1:0,4:1,1 e 1:7,5:1,5, in cui detto materiale fibroso contiene fibre di lunghezza fino a 10,0 mm;
b) miscelare l?emulsione risultante al cui interno ? disperso il materiale fibroso, con ottenimento di un materiale composito;
c) evaporare almeno parzialmente l?acqua contenuta in detto materiale composito.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente una fase d) durante la quale il materiale composito ottenuto da detta fase c) ? sottoposto a un processo termomeccanico, preferibilmente a un processo di estrusione, termopressatura, termoformatura o stampaggio, preferibilmente stampaggio a iniezione, preferibilmente con ottenimento di un materiale composito avente struttura monolitica.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui durante detta fase c) viene evaporato almeno il 90% dell?acqua contenuta in detto materiale composito, preferibilmente almeno il 95% dell?acqua contenuta in detto materiale composito, pi? preferibilmente tutta l?acqua contenuta in detto materiale composito.
4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto materiale fibroso comprende: - fibre naturali, quali fibre di cotone, lino, seta, canapa, lana, angora, cachemire, mohair e vigogna, oppure
- fibre artificiali, quali fibre cellulosiche come rayon viscosa, cupro, nitrato di cellulosa, diacetato di cellulosa e triacetato di cellulosa, oppure
- fibre sintetiche, quali acrilico, nylon (poliammide), poliestere, aramidi (Kevlar<?>, Nomex<?>), politetrafluoroetilene (Gore-tex<?>) e poliuretano (Elastam<?>),
oppure miscele delle suddette fibre.
5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti scarti tessili comprendono prodotti tessili dismessi o scarti di lavorazione quali tessuti finiti, stoppini e filati.
6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta emulsione acquosa contiene uno o pi? dei seguenti polimeri termoplastici: polivinilacetato (PVAc), copolimeri del vinil acetato quale etilene vinil acetato (EVA), polimeri acrilici, poliolefine quali polietilene e polipropilene, poliuretani (PU) quali poliuretani alifatici lineari, policaprolattone (PLC), acido polilattico (PLA), polibutilene succinato (PBS), polibutilene adipato tereftelato (PBAT), amido termoplastico.
7. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui detta emulsione acquosa contiene polivinilacetato (PVAc) e, opzionalmente, uno o pi? poliuretani (PU) e/o uno o pi? polimeri acrilici, il polivinilacetato (PVAc) avendo preferibilmente un peso molecolare compreso tra 5 e 250 KDa.
8. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta emulsione acquosa contiene inoltre una o pi? cere, preferibilmente in una quantit? non superiore al 10% in peso rispetto al peso di detto almeno un polimero termoplastico.
9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, in aggiunta a detto materiale fibroso, vengono dispersi in detta emulsione acquosa anche residui lignocellulosici, preferibilmente detti residui lignocellulosici essendo polverizzati o micronizzati, preferibilmente detti residui lignocellulosici essendo scarti della lavorazione del legno, scarti della produzione della carta e/o scarti agroindustriali quali gusci di arachidi o gambi di mais.
10. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di aggiunta a detta emulsione di almeno un additivo tale da impartire una o pi? propriet? al materiale composito, detto additivo essendo selezionato tra:
- additivi atti a impartire resistenza al calore, conducibilit? termica, comportamento antistatico e/o conducibilit? elettrica al materiale composito, quali piastrine di grafene, grafite, nanotubi di carbonio, ossido di ferro e loro miscele;
- additivi atti a conferire idrofobicit? e/o propriet? autopulenti al materiale composito, quali nanoparticelle di silice idrofoba;
- additivi atti a conferire propriet? antibatteriche al materiale composito, quali nanoparticelle di argento, sali di argento, nanoparticelle di ossido di titanio, nanoparticelle di ossido di zinco;
- pigmenti, quali ossido di ferro,
preferibilmente, detto almeno un additivo essendo aggiunto in una quantit? compresa tra lo 0,1% e il 10% in peso, pi? preferibilmente tra l?1% e il 4% in peso, rispetto al materiale composito risultante da detta fase c).
11. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il materiale composito ottenuto da detta fase c) ? sottoposto a un processo di termopressatura a una temperatura compresa tra 45?C e 200?C, preferibilmente tra 60?C e 70?C, per un tempo compreso tra 5 e 30 minuti, preferibilmente circa 15 minuti, a una pressione compresa tra 850 kPa e 8,5 MPa, preferibilmente circa 4,5 MPa.
12. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il materiale composito ? essenzialmente composto da cellulosa e da almeno un polimero termoplastico in un rapporto in peso compreso tra 1:1 e 1:4, preferibilmente 1:2, detto materiale fibroso essendo preferibilmente cotone.
13. Materiale composito ottenibile mediante il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12.
14. Uso del materiale composito secondo la rivendicazione 13 come additivo (?masterbatch?) in processi di produzione di materiali plastici, preferibilmente estrusione, stampaggio, stampaggio a compressione, stampaggio a trasferimento, stampaggio ad iniezione, soffiaggio, termoformatura, stampa 3D, lavorazione meccanica.
15. Metodo per la produzione di un materiale plastico, comprendente le seguenti fasi:
i)miscelare il materiale composito ottenuto dalla fase c) del metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12 o dalla fase d) del metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 12 con almeno un polimero termoplastico, detto materiale composito essendo opzionalmente in forma di pellet o di polvere;
ii) processare la miscela cos? ottenuta mediante un metodo selezionato tra estrusione, stampaggio, stampaggio a compressione, stampaggio a trasferimento, stampaggio ad iniezione, soffiaggio, termoformatura, stampa 3D, lavorazione meccanica.
16. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui il rapporto in peso tra detto materiale composito e detto almeno un polimero termoplastico ? compreso tra 1:9 e 1:1.
17. Metodo secondo la rivendicazione 15 o 16, in cui detto almeno un polimero termoplastico ? in forma di pellet o di polvere.
18. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 17, in cui viene aggiunto almeno un plastificante alla miscela comprendente detto materiale composito e detto almeno un polimero termoplastico, preferibilmente detto plastificante ? selezionato tra plastificanti non ftalati a base di acido benzoico e plastificanti polimerici a base di acido adipico.
19. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 18, che comprende:
aggiungere almeno uno strato di materiale selezionato tra polimeri termoplastici, carta, cellulosa, materiale ceroso estensibile, miscele di poliolefine e cere come ad esempio il Parafilm, al materiale composito ottenuto dalla fase d) del metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 12, detto materiale composito avente struttura monolitica, preferibilmente detto strato essendo aggiunto mediante termopressatura, ridurre il materiale composito cos? ottenuto in forma di pellet o di polvere.
20. Materiale plastico ottenibile mediante il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 19.
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|---|---|---|---|---|
| GB1075241A (en) * | 1963-07-15 | 1967-07-12 | Vinypal S A | Production of thermoplastic granulates |
| US5331801A (en) | 1992-01-24 | 1994-07-26 | Eco Fibre Canada Inc. | Recycled yarns from textile waste and the manufacturing process therefor |
| US20070212531A1 (en) * | 2006-03-07 | 2007-09-13 | Mcintyre Dan | Process for recycling fiber material and binder with novel injection mold and parts made thereby |
| CN102558779A (zh) | 2011-12-06 | 2012-07-11 | 上海聚友化工有限公司 | 一种废涤棉纺织品回收再利用的方法 |
| WO2013182801A1 (fr) | 2012-06-06 | 2013-12-12 | Fibers | Procédé de séparation du polyester et du coton pour le recyclage de déchets textiles |
| US20160215421A1 (en) * | 2013-09-25 | 2016-07-28 | Really Aps | Reuse of textile waste |
| CH711187A2 (it) | 2015-06-15 | 2016-12-15 | Fabozzi Giuseppe | Processo per il riciclo di fibra/fiocco/filato/tessuto/cascame di nylon e/o poliestere e/o fibre naturali. |
-
2021
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-
2022
- 2022-12-07 WO PCT/IB2022/061864 patent/WO2023105426A1/en unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1075241A (en) * | 1963-07-15 | 1967-07-12 | Vinypal S A | Production of thermoplastic granulates |
| US5331801A (en) | 1992-01-24 | 1994-07-26 | Eco Fibre Canada Inc. | Recycled yarns from textile waste and the manufacturing process therefor |
| US20070212531A1 (en) * | 2006-03-07 | 2007-09-13 | Mcintyre Dan | Process for recycling fiber material and binder with novel injection mold and parts made thereby |
| CN102558779A (zh) | 2011-12-06 | 2012-07-11 | 上海聚友化工有限公司 | 一种废涤棉纺织品回收再利用的方法 |
| WO2013182801A1 (fr) | 2012-06-06 | 2013-12-12 | Fibers | Procédé de séparation du polyester et du coton pour le recyclage de déchets textiles |
| US20160215421A1 (en) * | 2013-09-25 | 2016-07-28 | Really Aps | Reuse of textile waste |
| CH711187A2 (it) | 2015-06-15 | 2016-12-15 | Fabozzi Giuseppe | Processo per il riciclo di fibra/fiocco/filato/tessuto/cascame di nylon e/o poliestere e/o fibre naturali. |
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