ITBL990011A1 - Processo di fabbricazione di prodotti microporosi e di loro derivatiespansi. - Google Patents

Description

Descrizione dell’Invenzione Industriale avente per titolo: “PROCESSO DI FABBRICAZIONE DI PRODOTTI MICROPOROSI E DI LORO DERIVATI ESPANSI”

La presente innovazione attiene ad un nuovo metodo o processo di produzione di prodotti microporosi e loro derivati espansi, aventi caratteristiche fisiche, chimiche e meccaniche definite e stabili, con bassa emissione di fumi tossici durante la loro combustione, essendo ottenuti con una successione di fasi semplificata rispetto alla successione di fasi prevista dagli attuali processi produttivi.

Caratteristica innovativa sostanziale del presente processo é quella di prevedere una prima parte di lavorazione nella quale un diisocianato bloccato, eventualmente assieme ad un secondo diisocianato, con l’aggiunta di anidride allo stato solido e una adeguata serie di agenti stabilizzanti, é posto in un dispersore con contenitore termostatato in grado di regolare la sua temperatura, seguita da una eventuale aggiunta di anidride allo stato liquido con uno o più polimeri termoplastici e possibili cariche di inerti, per realizzare un prodotto da inserire in una pressa per mezzo di comici estraibili atte a conferire un volume di miscela superiore alla capacità dello stampo: in questo modo ottenendo un prodotto che viene successivamente espanso per mezzo della sua introduzione in un forno dotato di una base con vasca ad acqua in ebollizione per generare un ambiente saturo di umidità.

1 materiali plastici microporosi trovano largo impiego in diversi campi industriali per le loro doti di resistenza meccanica e all’abrasione, oltre che per la loro capacità di smorzare le vibrazioni e, nelle loro forme di semilavorati, sono usati per innumerevoli prodotti in materiale plastico espanso, sia rìgido che flessibile.

Una limitazione all’uso di questi materiali plastici microporosi é data dalla mancanza di uniformità delle caratteristiche chimiche, fisiche e meccaniche dei prodotti realizzati in tempi diversi, per la difficoltà di ripetizione di identiche fasi che caratterizza tutti gli attuali metodi di lavorazione, con conseguente formazione di elevati quantitativi di produzione scartata, la quale incide sostanzialmente sul costo del prodotto commercializzato.

Un’altra limitazione all’uso di questi materiali plastici microporosi é data dal fatto che la loro preparazione richiede una notevole complessità processuale, oltre che un impiego di complicati e costosi dispositivi che, con i problemi degli elevati scarti, determinano una notevole incidenza nei tempi e costi di produzione.

Scopo della presente innovazione é quello di poter realizzare un processo di produzione, sia di gel microporoso, sia di articoli in microporoso espanso, che siano dotati di caratteristiche meccaniche, fisiche e chimiche costanti nel tempo, in conseguenza di un processo che preveda la facile ripetitività delle sue vari fasi di lavorazione.

Altro scopo della presente innovazione è quello di abbattere la produzione di scarti, proprio in virtù della agevole ripetitività delle fasi di lavorazione ed in conseguenza alla possibilità di programmare il ciclo ideale per ogni prodotto voluto.

Ulteriore scopo del metodo in esame é quello di semplificare le stesse fasi di lavorazione, adottando nuovi accorgimenti e dispositivi particolari che siano funzionali a questo nuovo metodo.

Questi ed altri scopi sono in effetti perfettamente conseguiti con il presente metodo, come si evince dalla seguente descrizione di una sua successione di fasi di seguito descrita, a titolo esemplificativo e non limitativo, mentre un dispositivo particolare, ato a completare le fasi del presente metodo e costituito da un forno per la trasformazione in prodotto espanso, viene di seguito descritto, sempre in una sua forma costruttiva esemplificativa e non limitativa, anche con Γ ausilio di due figure schematiche riprodotte nella tavola allegata e delle quali:

- la fig. 1 rappresenta una vista verticale, in sezione assiale, di un forno per la trasformazione del gel microporoso in prodotto espanso;

- la fig. 2 rappresenta una vista in pianta, secondo il piano di sezione li - II, del forno di fig. 1. In entrambe le figure gli stessi numeri sono riferiti, o si intendono riferiti, allo stesso particolare.

Oltre al forno di cui alle figg. 1 e 2, il procedimento in esame prevede l’uso di un normale dispersore di tipo noto, il quale però viene munito di un contenitore termostatato, in grado di regolare la temperatura tra i 60°C e i 20 °C, a seconda delle necessità e della fase prevista dal ciclo di produzione.

In questo dispersore, in una prima fase, viene posta una quantità adeguata di diisocianato bloccato, ad esempio il 4-4 difenilmetano diisocianato, ed, eventualmente, un secondo diisocianato, ad esempio il 2, 4-2, 6 toluendii socianato. Per il massimo risparmio energetico, i citati isocianati sono vantaggiosamente del tipo sbloccante a temperature non troppo elevate.

All’ isocianto o ai due isocianati sopra citati si aggiunge comunque una opportuna quantità di una prima anidride allo stato solido, ad esempio anidride ftalica in polvere, mantenendo il contenitore ad una temperatura di 60°C.

In una seconda fase, sempre mantenendo l’elevata temperatura, si procede alla immissione nel contenitore di una serie di noti agenti stabilizzanti e/o reticolanti, assieme ad uno o più agenti generatori di porosità, ad esempio l’azodicarbammide o azodiisobutirronitrile, nonché eventuali prodotti ad effetto ignifugo do ritardante.

Sempre in questa seconda fase e solo dopo le miscelazioni fino ad ora esemplificate, é possibile aggiungere una eventuale adeguata quantità di una seconda anidride allo stato liquido, ad esempio anidride maleica, in riferimento alle caratteristiche che si vogliono dare al prodotto semilavorato o finito.

In una terza fase, proseguendo l’energica miscelazione, la miscela così amalgamata viene gradualmente raffreddata, sino ad una temperatura di circa 20°C.

In una quarta fase, ultimata la fase di raffreddamento del contenitore e proseguendo la miscelazione, si procede all’aggiunta di uno o più tipi di polimeri termoplastici in polvere, ad esempio polifluoruro di vinile o policloruro di vinile, oltre che di eventuali cariche inerti.

La possibilità di termostatazione del contenitore del dispersore consente di programmare le temperature volute, in relazione alle caratteristiche qualitative e quantitative dei componenti della miscela, assicurando la ripetitività della fase, con costanza di risultato sul prodotto conseguibile.

In una quinta fase, la miscela così preparata viene estratta dal dispersore, filtrata e posta all’interno di particolari stampi, in quantità superiore alla loro capacità.

Detti stampi sono infatti equipaggiati con una cornice che delimita il loro bordo, per consentire una carica di miscela superiore alla loro normale capacità.

In una sesta fase, la stessa cornice viene poi tolta prima dell’inserimento dì ogni stampo in una pressa, dopo un moderato riscaldamento dello stampo e della miscela contenuta, per ottenere un primo indurimento della stessa miscela e consentire l’immissione degli stampi nei piani riscaldanti di una pressa.

In una settima fase, dopo la chiusura degli stampi nella pressa, la miscela contenuta negli stampi viene riscaldata a temperature prestabilite, in relazione alle specifiche carateristiche del prodotto, fino ad ottenere la sua polimerizzazione, con contemporanea gassificazione degli agenti generatori della microporosità.

L’espansione dei gas generati da deta gassificazione é impedita dalla elevata pressione mantenuta tra i piani della pressa, mentre l’elevata temperatura viene assicurata finn alla completa polimerizzazione della miscela che diviene così un gel polimerizzato.

In una ottava fase, si procede quindi al graduale raffreddamento dei piani della pressa, fino al raggiungimento di una temperatura di tutto il gel polimerizzato di circa 20 °C, e solo successivamente si procede all’apertura della pressa, liberando così il prodoto finale di questa fase, il quale si presenta come un gel microporoso che può costituire il semilavorato di partenza per la produzione di materiali espansi, mediante una successiva fase di reazioni a temperatura elevata ed in presenza dì adeguata umidità, la cui azione combinata determina, per ogni tipo di miscela, ripetibili e costanti condizioni fisiche, meccaniche e chimiche del prodoto finale.

Tale produzione o trasformazione in materiali espansi, secondo il presente procedimento, prevede l’impiego di un forno particolare che viene di seguito descrito, in una sua forma costrutiva esemplificativa e non limitativa, anche con l’ausilio delle due già citate figure di tavola allegata.

Una struttura chiusa 1, in opportuno materiale refratario ed isolante che riduce al minimo i consumi termici e forma un vano o camera C avente una normale pressione atmosferica, é dotata di una porta di alimentazione ed ispezione 13.

Alla base di detta camera C é disposta una vasca 2 con serpentina 3 ata porre in ebollizione il suo contenuto d’acqua 4.

La funzione della vasca 2 é quella di assicurare a tutta la camera C una umidità relativa uniforme e costante pari al 100%, indipendentemente dalla temperatura della stessa camera C, che è comunque sempre inferiore ai 100° C ed é fornita dalla stessa acqua riscaldata 4.

Una paratia 6, disposta in opportuna posizione verticale e dotata di opportuno piano orizzontale 6a, suddivide la camera C realizzando una intercapedine verticale 5 ed un vano o camera superiore 7.

La stessa paratia 6 è disposta e sagomata in modo da poter avere un adeguato passaggio o collegamento inferiore 9, tra il fondo della camera C e Γ intercapedine 5, mentre una parte del piano o paratia orizzontale 6a presenta un passaggio o collegamento superiore 10, tra il vano superiore 7 e la sottostante parte della camera C.

Inoltre, nel vano superiore 7 é applicato un sistema di ventilazione 8 che favorisce la circolazione deH’aria al 100 % di umidità relativa, dallo stesso vano 7 alla sottostante parte della camera C, per mezzo del passaggio 10, richiamando dall’intercapedine 5 altra aria umida e determinando conseguentemente una circolazione continua, costante ed uniforme di aria umida entro l’intera camera C.

Nella parte della camera C non occupata dalla intercapedine 5 e dal vano superiore 7, viene disposta una serie di ripiani 11, prefenzialmente realizzati in rete metallica o lamiera fittamente forata, comunque atti ad essere investiti dal flusso di aria umida proveniente dal passaggio 10.

Questa disposizione dei piani 11 in questa zona della camera C fa si che qualsiasi percorso dell’aria satura di umidità si svolga in condizioni di uguale resistenza al deflusso, con conseguente omogeneità delle portate e della velocità in ogni punto della camera C e con uniformità nella distribuzione delle temperature e delFumidità sulle superfici dei materiali 12 che possono essere disposti su ogni ripiano 11.

La regolazione della temperatura ai livelli adatti al tipo di processo di ogni materiale 12, depositato sui ripiani 11, viene ottenuta variando semplicemente le portate di fluido riscaldante immesso nella serpentina 3, mediante valvole e circuiti pilotati da termocoppie disposte in opportuna posizione airintemo della camera C.

Come già citato, la struttura portante 1 é poi dotata di una porta preferenzialmente laterale 13 che consente l’introduzione nella camera C e su ogni ripiano 11 del materiale di gel microporoso 12 da trasformare in materiale espanso, oltre che di poter intervenire per ispezione e manutenzione del forno illustrato.

Descritte così le caratteristiche tecniche e funzionali del forno di cui alle figure allegate, si completa la descrizione delle varie fasi previste per la produzione del prodotto espanso, conseguibile secondo il presente procedimento.

In una ulteriore fase di lavorazione, sui ripiani 11 della camera C vengono disposti i semilavorati di gel microporoso 12, già sopra citati, essendo alimentati per mezzo della porta 13.

Tale disposizione dei semilavorati 12, per la particolare struttura del forno, consente loro di essere investiti su tutta la superficie da una temperatura uniforme e dalla circolazione di aria al 100 % di umidità relativa, per sviluppare le diverse reazioni interne che conducono alla loro espansione e simultaneamente alla loro reticolazione, parziale o completa.

Infatti, per effetto della combinazione tra la giusta temperatura e l’uniforme massima umidità dell’aria dentro la camera C, il materiale 12 raggiunge un rammollimento che consente l’espansione voluta a causa delle pressioni sviluppate dai gas originati dalle reazioni citate, sino ad un giusto equilibrio tra le pressioni degli stessi gas e la resistenza del materiale termoplastico, secondo procedure controllabili e ripetibili, per il conseguimento di uniformi e costanti qualità dei prodotti espansi, conforme allo scopo principale dell’innovazione.

Nel caso che l’espansione termini prima della fine delle reazioni interne, per cui non si possano ottenere le desiderate reticolazioni dei termoplastici, è possibile mantenere nella camera C gli stessi prodotti 12 per un periodo supplementare, per completare il trattamento, oppure trasferirli ad un diverso forno ad ambiente umido, del tipo di quello descritto o di altri tipi già noti, in modo da consentire l’utilizzo più intensivo del forno sopra descritto ed ottimalizzare i tempi dell’intero procedimento in oggetto.

La possibilità di regolare in ogni fase le temperature, l’umidità e le condizioni di lavorazione, conforme ad ogni specifica composizione delle miscele da trattare, particolarmente per mezzo di una corretta sequenza delle fasi di dosaggio dei componenti nel dispersore con contenitore termostatato, assicura la possibilità di conseguimento di prodotti semilavorati o finiti aventi costanti e riproducibili caratteristiche meccaniche, fisiche e chimiche, conforme ad uno degli scopi specificati.

La possibilità poi di sovraccaricare gli stampi, per mezzo di comici estraibili prima del caricamento sui piani riscaldanti della pressa, e la possibilità di regolare e controllare una uniforme distribuzione della temperatura e dell’umidità nel forno di trasformazione del gel microporoso in prodotto espanso, costituiscono ulteriori occasioni di conseguimento della voluta ripetitività del processo e uniformità del prodotto, secondo uno degli scopi specificati.

L’ottimizzazione delle fasi, per ogni tipo di prodotto da conseguire, assicura inoltre l’abbattimento degli scarti ed una sostanziale semplificazione del processo produttivo, conforme ad altri scopi specificati.

Naturalmente la successione delle singole fasi esemplificativamente descritte, può essere modificata o adattata a specifiche esigenze di produzione, seppure entro l’originalità del procedimento che si vuole proteggere.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI. 1.- Processo di fabbricazione di prodotti microporosi e di loro derivati espansi, caratterizzato dal fatto di comprendere nell’ordine le seguenti fasi: - 1 > in un dispersore con contenitore termostatato capace di regolare le temperature del contenuto tra i 60°C e i 20 ° C, si procede alla preparazione di una prima miscela comprendente un diisocianato bloccato ed, eventualmente, un secondo diisocianato, del tipo sbloccante a temperature non troppo elevate, con un prima anidride introdotta allo stato solido; -2- nello stesso dispersore mantenuto a temperatura elevata, introduzione di uno o più agenti stabilizzanti e/o reticolanti, assieme ad uno o più agenti generatori di porosità, nonché eventuali agenti ad effetto ignifugo e/o ritardante, con possibile aggiunta di adeguata quantità di ima seconda anidride allo stato liquido; -J- in fase di progressivo raffreddamento del contenitore termostatato, si procede ad una continua ed energica miscelazione; -4- ultimata la fase di raffreddamento del contenitore, si continua la miscelazione e si procede all’aggiunta di polveri di polimeri termoplastici e di eventuali cariche di sostanze inerti in polvere; -5- con l’arresto del dispersore e lo svuotamento del contenitore termostatato, si procede al filtraggio e deposito della miscela in stampi muniti di comici di bordatura estraibili ed atti a consentire un caricamento degli stampi con quantitativi superiori alla loro capacità; -6- detti stampi vengono moderatamente riscaldati, per ottenere un primo rassodamento della miscela contenuta, sino ad una consistenza pastosa tale da consentire l’estrazione delle comici di bordatura; -7- immissione e chiusura degli stessi stampi tra i piani riscaldanti di una pressa per il completamento delle reazioni di reticolazione tra i vari componenti e per avere la gassificazione degli agenti generatori della microporosità; -8- raffreddamento degli stampi, sempre sotto pressione, prima della loro estrazione con il gel microporoso quale primo prodotto semilavorato, di possibile trasformazione in prodotto finale espanso, per mezzo di una ulteriore fase in forno particolare; 2.- Processo di fabbricazione di prodotti microporosi e di loro derivati espansi, come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una fase di espansione di gel microporoso é resa possibile dall’uso di un forno per il suo riscaldamento in ambiente a circolazione di aria satura di umidità relativa e a temperatura controllata, essendo costituito da una camera C interna ad una struttura 1 con base a vasca 2 che contiene una serpentina 3 di ebollizione dell’acqua 4, per l’invio del calore e del vapore in un circuito forzato dalla ventilazione 8 e che viene posto in circolazione passando dall’intercapedine 5 al vano superiore 7, alla restante parte della camera C dove sono disposti i prodotti 12 da trattare; 3.- Processo di fabbricazione di prodotti microporosi e di loro derivati espansi, come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una prima miscela é costituita da diisocianto del tipo 4-4 difenilmetano e/o un secondo diisocianato del tipo 2, 4-2, 6 toluendiisocianato, con una anidride solida che può essere anidride ftalica; 4.- Processo come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la seconda anidride liquida é una anidride maleica; 5.- Processo come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le polveri termoplastiche sono costituite da polveri di polivinilfluoruro e/o di polivinilcloruro; 6.- Processo di fabbricazione di prodotti microporosi e di loro derivati espansi, come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il contenitore del dispersore in cui si forma la miscela iniziale é dotato di termostatura, per la gestione della sua temperatura interna in valori indicativamente compresi tra i 20° C e i 60° C, variabili in funzione della fase e delle specifiche caratteristiche dei prodotti da amalgamare, secondo programmi adattati ad ogni tipo di gel microporoso che si intenda ottenere; 7.- Processo di fabbricazione di prodotti microporosi, come alle rivendicazioni 1 e 6, caratterizzato dal fatto che la miscela scaricata dal dispersore viene filtrata e versata in stampi dotati di una cornice estraibile, applicabile al bordo degli stesi stampi per aumentarne la capacità, prima di inserire gli stessi stampi tra i piani riscaldanti di una pressa, previa eliminazione della stessa cornice estraibile, a seguito di un primo indurimento della miscela da trattare; 8.- Processo di fabbricazione di prodotti microporosi e di loro derivati espansi, come alle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che il semilavorato gel microporoso ottenuto dairinserimento degli stampi con la miscela tra i piani riscaldanti della pressa, viene immesso in un forno nel quale le sostanze della miscela sono sottoposte ad una temperatura tale e in un ambiante C ad umidità relativa 100 %, costanti ed uniformi, per reagire tra di loro e generare gas avente effetto espandente; 9.- Processo come alle rivendicazioni 2 e 8, caratterizzato dal fatto che detto ambiente C è dotato di un fondo 2 con vasca d’acqua 4 che viene posta in ebollizione da una serpentina 3 dotata di fluido riscaldante, per riscaldare l’ambiente C e per generare il vapore atto a formare l’umidità relativa del 100 % in un circuito di ventilazione 8, potendo regolare temperatura ed umidità dell’ambiente C per mezzo di appositi sensori, disposti nella stessa camera C, per comandare il flusso del fluido riscaldante nella serpentina 3; 10.- Processo come alle rivendicazioni 2 - 7 - 8 e 9, caratterizzato dal fatto che la camera C é munita di una paratia verticale 6 e di un piano superiore 6a, dotati di passaggi 9 e 10, con un sistema di ventilazione forzata 8, per formare un circuito di aria calda e con umidità relativa al 100%, con flusso costante ed uniforme che trae origine dall’ebollizione dell’acqua 4 nella vasca di base 2, e che investa particolarmente i ripiani 11 sui quali si dispongono i prodotti 12 da rammollire, per conseguire la voluta espansione.