ITAN20120156A1 - Prodotto luminescente e relativo metodo di produzione. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“PRODOTTO LUMINESCENTE E RELATIVO METODO DI PRODUZIONE”.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto un prodotto luminescente e il relativo metodo di produzione.

In seguito il termine luminescente deve essere interpretato nel senso più ampio, cioè tale termine comprende prodotti fosforescenti, fotoluminescenti e fluorescenti.

Esistono allo stato attuale degli oggetti cosiddetti luminescenti o fosforescenti o fotoluminescenti, cioè oggetti che, se esposti preventivamente alla luce, quando successivamente sono posti al buio, emettono luce propria per un periodo di tempo limitato.

Questi oggetti comprendono un corpo costituito da vari tipi di materiali per lo più sintetici, ma possono essere anche metalli o altri elementi naturali, come legno, marmo, pietre, ecc. Il corpo dell’oggetto viene rivestito con uno strato sottile di vernici fosforescenti, normalmente reperibili sul mercato.

Tuttavia, tali oggetti luminescenti presentano degli inconvenienti, dovuti al fatto che la vernice fosforescente è facilmente scalfibile e usurabile e inoltre tali oggetti hanno una durata di luminescenza ridottissima nel tempo e sono disponibili in un solo colore, generalmente il classico giallo verde. Questi inconvenienti sono dovuti a diversi fattori, quali ad esempio:

un esiguo spessore dello strato di vernice fosforescente ( pochi micron ),

una bassa percentuale di polveri fosforescenti rispetto al veicolo della vernice stessa, e

necessità di usare polveri fosforescenti di bassissima granulometria (per poter passare dagli ugelli dei sistemi di verniciatura ).

Scopo della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un prodotto luminescente che sia adatto a realizzare un oggetto solido tridimensionale che presenti caratteristiche di luminescenza efficienti, efficaci e durature nel tempo.

Altro scopo della presente invenzione è di fornire un tale prodotto luminescente che sia versatile, rispetti l' ambiente e nello stesso tempo sia economico e di semplice realizzazione.

Questi scopi sono raggiunti in accordo all'invenzione con le caratteristiche elencate nelle annesse rivendicazioni indipendenti 1 e 9.

Realizzazioni vantaggiose appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Il prodotto luminescente secondo l' invenzione è un prodotto tridimensionale avente un’unica struttura a tutta massa, ottenuta miscelando cristalli luminescenti con resine.

Con il prodotto luminescente secondo l' invenzione è possibile ottenere lastre di ogni dimensione, sezionabili, sagomabili o termoformabili, producibili in vari spessori, oppure, con un sistema di stampi, ottenere dei manufatti a tutta massa luminescente. Il prodotto secono l’invenzione ha caratteristiche di durata di luminescenza notevolmente superiore a quella dei manufatti reperibili oggi sul mercato; arrivando a proporzioni 10 a 8, ovvero, se il prodotto secondo l’invenzione è esposto a luce per 10 ore, esso rimane luminescente per 8 ore.

Il prodotto luminescente secondo l’invenzione è un materiale costituito da 60-80 %, preferibilmente 70 %, di cristalli luminescenti e 20-40 %, preferibilmente 30 %, di resine. Tali percentuali si intendono come percentuali peso rispetto al peso totale.

Vantaggiosamente le resine sono resine epossidiche bicomponenti. Preferibilmente le resine epossidiche bicomponenti sono ultra chiare, cioè una volta catalizzate rimangono ad effetto acqua, cioè perfettamente trasparenti.

Vantaggiosamente le resine epossidiche bi-componenti contengono filtri anti-UV per resistere e non degradare alla luce solare e/o animine che rendono il prodotto resistente agli agenti atmosferici.

La resina epossidica bi-componente è costituita da un componente di base (A) e un componente catalizzatore (B) in una percentuale peso compresa tra 5% e 30% rispetto al peso totale della resina epossidica. Generalmente il componente di base è circa 85 % e il componente catalizzatore è circa 15 %.

Ad esempio, il componente di base (A) comprende: circa il 75 % di bisfenolo A

circa il 20 % di esandioldiglicidiletere

circa il 5 % alchi ( C12 - C14 ) glicidiletere

Invece il componente catalizzatore (B) comprende dal 80 al 100 % di poliossipropilendiamina.

La fotoluminescenza è una particolare caratteristica di una classe di materiali denominati Smart materials di categoria “energy exchanging”. Tali materiali trasformano l’energia in ingresso in una nuova forma di energia in uscita (fotovoltaici, piezoelettrici, fotoluminescenti, elettrostri trivi).

Secondo la definizione dell’enciclopedia della tecnologia chimica ( Smart Materials and New Technologies, Architectural Press Elsevier, M. Addington, D. Schodek): “ i materiali e le strutture Smart sono quegli oggetti che percepiscono gli effetti ambientali, esaminano l’informazione percepita e, quindi, reagiscono all’ambiente”

Le caratteristiche fondamentali di un materiale “Smart” sono:

- Immediatezza = rispondono in tempo reale

- Transitorietà = rispondono a più di uno stato ambientale

- Auto-azionamento = l' intelligenza è interna al materiale e non esterna

- Selettività = la loro risposta è distinta e prevedibile - Univocità = la loro risposta è ristretta al solo evento attivante

L’agente fotoluminescente è formulato per le proprietà di:

- persistenza ed intensità luminosa

- stabilità termica

- adeguatezza alle norme

- assenza di composti radioattivi

Proprietà Norma U.M. Valore

Densità - ISO 1183 -1 = g/cm<3>3.6

Forma fisica = Polvere

Colore = A cartella

Odore = Inodore

pH a 20° - C UNI 8311 = 10-11

Solubilità in acqua a 20°C - g/1 = Insolubile Flashpoint = assente

Temperatura di fusione - °C = 1400

Non contiene componenti tossiche

Non radioattivo

I cristalli luminescenti sono costituiti da alluminati / silicati di stronzio attivati da lantanoidi ed hanno la seguente formula ( SrAi203 : EU )

In seguito viene descritto il procedimento di produzione del prodotto luminescente secondo l’invenzione.

Il prodotto luminescente secondo l’invenzione si ottiene iniziando con il miscelare in maniera omogenea la resina epossidica bi-componente, 85% componente base (A) 15% componente catalizzatore (B). Bisogna considerare che il componente catalizzatore (B) cambia a seconda della temperatura dell’ambiente di lavoro; quindi si utilizza un componente catalizzatore estivo (Bl), cioè comprendente 100 % di poliossipropilendiamina, quando la temperatura dell’ambiente di lavoro è superiore a 25 °C differente rispetto ad un componente catalizzatore invernale (B2) cioè comprendenteal 80 % di poliossipropilendiamina, che si utilizza quando la temperatura è inferiore a 25 °C.

Da tale miscelazione si ottiene un fluido che lentamente tende ad indurire ( catalizzare ). A tale fluido si miscelano in tempi rapidi (entro 45 minuti ) i cristalli luminescenti del colore e della granulometria scelta, ad esempio cristalli di colore giallo- verde con una granulometria compresa da 10 micron a 15 mm, preferibilmente 30 micron.

Il tutto deve essere necessariamente miscelato in maniera perfettamente omogenea per poi essere versato in uno stampo (di qualunque forma o dimensione) già predisposto e trattato con dei distaccanti per favorire, l’estrazione del manufatto a fine lavoro.

Per portare a termine tutte queste lavorazioni si presentano vari ostacoli da superare.

Il primo problema è la miscelazione; inevitabilmente miscelando vari elementi, nella miscela viene inglobata anche aria, e le bolle d’aria rappresentano un grosso problema sia di estetica che di efficienza, ma soprattutto di compattezza quindi di resistenza meccanica del manufatto.

Questo inconveniente viene superato portando la miscela di resina epossidica ( A B ) ancora in fase liquida sotto vuoto spinto, e l’operazione viene ripetuta anche dopo aver aggiunto alla miscela i cristalli luminescenti per varie volte fino ad arrivare ad una assenza totale di bolle d’aria.

Un altro grande problema è rappresentato dallo sbalzo termico generato dalla reazione chimica della resina epossidica (catalisi); cioè la temperatura del composto si eleva durante la catalisi in modo proporzionale alla massa del manufatto. Se questo sbalzo termico non viene controllato, esso comporta la criccatura del manufatto che risulterebbe non idoneo. In casi estremi e con prodotti di spessori particolarmente elevati si è anche assistito a grandi deformazioni del prodotto che hanno portato alla distruzione dello stampo.

Questo inconveniente può essere superato in due modi. Il primo metodo è quello di diminuire la percentuale di componente B ( catalizzatore ) portandolo dal 15 % al 10 % . Questo comporta dei tempi di reazione più lenti, quindi dei costi di produzione più elevati, in quanto si allungano notevolmente i tempi di catalisi. Conseguentemente aumenta anche il tempo fra il riempimento dello stampo al momento in cui si può estrarre il manufatto, e il nuovo riutilizzo dello stampo stesso, comunque la variazione di percentuale del componente B non pregiudica assolutamente ne la qualità ne l’effetto ottico del prodotto finito.

Il secondo metodo è di fare effettuare la catalisi del manufatto in ambienti refrigerati, ad una temperatura di circa 16 °C.

Questo comporta degli aggravi di costi a livello di impiantistica industriale. Anche questo sistema di catalisi controllata termicamente non pregiudica assolutamente il risultato finale.

Vantaggiosamente è possibile aggiungere al prodotto, nella miscela iniziale, quindi in fase fluida, delle fibre di vetro tagliate corte (chop strand mat glas ), cioè fibre di vetro tessile tagliate a circa 15 mm, in una quantità pari a circa il 7 % del peso totale della miscela.

Questa aggiunta, oltre ad aumentare la resistenza meccanica del manufatto, ne migliora le caratteristiche di luminescenza, in quanto le fibre di vetro si comportano da fibre ottiche e portano la luce di innesco anche all’ interno del manufatto, diversamente sarebbe necessario un tempo di esposizione superiore. Inoltre il reticolo che si forma con queste fibre di vetro permette al manufatto di non disperdere pezzi nell’ambiente circostante in caso di rottura accidentale. Naturalmente le fibre di vetro non hanno un effetto di separazione, in quanto quagliano perfettamente con la resina.

In caso di manufatti a lastre, il problema della resistenza meccanica e del non disperdere i frammenti in caso di rottura accidentale, lo si può risolvere anche adagiando sul fondo dello stampo una rete in fibra di vetro, che comunque rimane poi inglobata nella lastra, dandole una resistenza molto maggiore. Tale rete in fibra di vetro ha un peso che può andare da 40g a 250g x m , con una luce maglia che può variare da 1,1 x 1,1 mm a 14 x 14 mm.

Alle presenti forme di realizzazione dell'invenzione, possono essere apportate variazioni e modifiche equivalenti, alla portata di un tecnico del ramo, che rientrano comunque entro l'ambito dell'invenzione.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1) Prodotto luminescente comprendente: 60-80 % di cristalli luminescenti e 20-40 % di resine, in cui detto prodotto luminescente è un prodotto solido tridimensionale ottenuto per stampaggio.
2. 2) Prodotto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette resine sono resine epossidiche bicomponente.
3. 3) Prodotto secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che dette resine epossidiche bi-componente sono ultra chiare.
4. 4) Prodotto secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che dette resine epossidiche bicomponente contengono filtri anti-UV per resistere e non degradare alla luce solare e/o ammine che rendono il prodotto resistente agli agenti atmosferici.
5. 5) Prodotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che dette resine epossidiche bicomponente comprendono una base e un catalizzatore in percentuale peso dal 5 % al 30% rispetto al peso totale della resina epossidica.
6. 6) Prodotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che detti cristalli luminescenti sono cristalli di alluminati / silicati di stronzio attivati da lantanoidi, di colore giallo-verde, con una granulometria da 10 micron a 15 mm.
7. 7) Prodotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere fibre di vetro tagliate corte.
8. 8) Prodotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una rete in fibra di vetro inglobata nel prodotto.
9. 9) Metodo per la produzione di un prodotto luminescente comprendente le seguenti fasi miscelazione di una resina in una percentuale peso 20-40%, aggiunta di cristalli luminescenti in una percentuale peso 60-80%, quando la miscela è ancora in fase liquida, iniezione della miscela in uno stampo per lo stampaggio di un prodotto solido tridimensionale 10) Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui detta fase di miscelazione comprende la miscelazione di una base (A) e un catalizzatore (B) di una resina bi-componente. 11) Metodo secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui durante tali fasi di miscelazione e aggiunta dei cristalli luminescente viene creato un vuoto spinto in modo da evitare la formazione di bolle di aria nella miscela. 12) Metodo secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui la percentuale di catalizzatore (B) è inferiore a 30 % rispetto al peso della resina bi-componente. 13) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 12, in cui la miscelazione e l’aggiunta di cristalli luminescenti viene eseguita in un ambiente refrigerato ad una temperatura inferiore a 16°C 14) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 13, comprendente inoltre la fase di aggiunta di fibre di vetro tagliate corte nella miscela. 15) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 14, comprendente inoltre la deposizione di una rete di fibre di vetro entro lo stampo.