ITBO20100317A1 - Procedimento per la produzione di manufatti, materiale composito e manufatto - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:
"PROCEDIMENTO PER LA PRODUZIONE DI MANUFATTI, MATERIALE COMPOSITO E MANUFATTO"
SETTORE TECNICO
La presente invenzione è relativa ad un procedimento per la produzione di manufatti, ad un materiale composito e ad un manufatto.
CONTESTO DELL'INVENZIONE
Sono noti materiali compositi comprendenti particelle di materiale legnoso (o di fibre naturali) e materiali resinosi urea-formaldeide, fenolo-formaldeide, melamminaformaldeide .
Tali materiali compositi vengono solitamente ottenuti miscelando le particelle di materiale legnoso ai materiali resinosi in modo da ottenere una miscela, la quale viene inserita in uno stampo e sottoposta contemporaneamente a calore e pressione.
Si noti che per ottenere il corretto stampaggio del materiale in modo da produrre un manufatto è necessario mantenere lo stampo a temperature relativamente elevate (220°-230°C) per tempi relativamente lunghi (per un pannello di 50mm di spessore, 12-13 minuti). Solamente in questo modo è possibile ottenere un corretto riscaldamento (ad una temperatura di almeno 100°C) anche della porzione più interna della miscela.
Si osserva, inoltre, che le metodologie attualmente utilizzate per la produzione di manufatti necessitano generalmente dell'utilizzo di resine contenenti formaldeide, la quale è grado di garantire una adeguata cinetica di polimerizzazione alle resine stesse nonostante le temperature relativamente basse che vengono raggiunte nelle zone interne della miscela.
Durante lo stampaggio è anche necessario esercitare sulla miscela un pressione elevata in modo da ridurre il più possibile la presenza di aria nella miscela e favorire un migliore trasferimento di calore attraverso la miscela stessa. Ciò determina un aumento del peso specifico del materiale e dei manufatti ottenuti.
Le metodologie note presentano, pertanto, molteplici inconvenienti, tra i quali: implicano un costo elevato, necessitano dell'utilizzo di sostanze inquinanti e dannose (quali la formaldeide), prevedono la possibilità di produrre solo materiali con un peso specifico relativamente elevato, sono relativamente lente e richiedono un alto utilizzo di energia.
Scopo della presente invenzione è quello di fornire un procedimento per la produzione di manufatti, un materiale composito ed un manufatto, i quali permettano di superare, almeno parzialmente, i limiti dello stato dell'arte e siano, nel contempo, di facile ed economica realizzazione.
SOMMARIO
Secondo la presente invenzione, vengono forniti un procedimento per la produzione di manufatti, un materiale composito ed un manufatto secondo quanto licitato nelle rivendicazioni indipendenti che seguono e, preferibilmente, in una qualsiasi delle rivendicazioni dipendenti direttamente od indirettamente dalle rivendicazioni indipendenti.
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE
L'invenzione viene di seguito descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio d'attuazione non limitativo, in cui:
- la figura 1 illustra in modo schematico una macchina per l'attuazione di un procedimento in accordo con la presente invenzione;
la figura 2 illustra in modo schematico un procedimento in accordo con la presente invenzione; e
- la figura 3 è una sezione trasversale schematica del manufatto parzialmente illustrato nella figura 2.
FORME D'ATTUAZIONE DELL'INVENZIONE
In accordo con un primo aspetto della presente invenzione, viene fornito un procedimento per la produzione di manufatti (in particolare, pannelli). Il procedimento comprende: una fase di miscelazione, durante la quale particelle di almeno un materiale sostanzialmente inerte, particelle di almeno una sostanza opaca alle microonde e particelle di almeno un legante organico vengono tra loro mescolate in modo da ottenere una miscela; una fase di applicazione, durante la quale la detta miscela viene trattata con microonde in modo che le particelle della sostanza opaca alle microonde assorbano almeno parzialmente le microonde e dissipino energia sotto forma di calore, il quale riscalda il legante in modo da permettere alle particelle del legante stesso di collegarsi in maniera da costituire una matrice in cui le particelle di materiale sostanzialmente inerte e le particelle della sostanza organica opaca alle microonde sono inserite; ed una fase di raffreddamento, la quale è almeno parzialmente successiva alla fase di applicazione e durante la quale la matrice si raffredda. In particolare, durante la fase di raffreddamento la matrice si solidifica almeno parzialmente (più in particolare, completamente).
Si noti che il materiale sostanzialmente inerte è scelto in modo tale che le particelle di materiale sostanzialmente inerte non sono in grado di legarsi fra loro se poste a contatto e sottoposte ad una temperatura fino a 200°C, ad una pressione fino a 100Kg/cm<2>ed in assenza di altri elementi.
Vantaggiosamente, il materiale sostanzialmente inerte presenta una conducibilità termica inferiore a 10 W -nT<1 ■>K<_1>.
Secondo alcune forme d'attuazione, il materiale sostanzialmente inerte comprende (più specificamente è) un materiale inorganico. Secondo alcune forme d'attuazione, il materiale sostanzialmente inerte è un materiale inorganico espanso ed è, in particolare, scelto nel gruppo consistente di: vetro poroso espanso, argilla espansa, perlite, pomice, vermiculite (ed eventualmente altri) ed una loro combinazione. Manufatti ottenuti a partire da questo tipo di materiali inerti possono essere utilizzati per isolamento termico e/o acustico.
Quando il materiale sostanzialmente inerte è un materiale inorganico, è possibile, durante la fase di applicazione, raggiungere temperature particolarmente elevate riducendo il rischio di danneggiare (ad esempio infiammare) le particelle di materiale sostanzialmente inerte. Alzando la temperatura della fase di applicazione è possibile ridurre ulteriormente la durata complessiva del procedimento .
Secondo ulteriori forme d'attuazione (per lo stesso scopo sopra indicato), il materiale sostanzialmente inerte può essere gomma proveniente da pneumatici esausti.
Secondo ancora altre forme d'attuazione, il materiale sostanzialmente inerte è un materiale di origine vegetale ed, in particolare, è scelto nel gruppo consistente di: fibre vegetali, cotone, canapa, kenaf, cellulosa, lana, lino, carta, sughero, erba essiccata, paglia, pula di grano, glumelle di riso (ed altri materiali legnosi) ed una loro combinazione. Manufatti ottenuti a partire da questo tipo di materiali inerti possono essere utilizzati come materiale per costruzione e/o per la produzione di mobili.
In particolare, il materiale sostanzialmente inerte è costituito prevalentemente da cellulosa e/o lignina. In altre parole almeno il 50% in peso del materiale sostanzialmente inerte è dato dalla somma di cellulosa e lignina. Più in particolare, il materiale sostanzialmente inerte comprende (più specificamente è) legno (o un materiale simile al legno). Ad esempio, secondo alcune forme d'attuazione, il materiale sostanzialmente inerte è almeno in parte ottenuto dalla canapa (in particolare, il materiale sostanzialmente inerte è legno di canapa). A questo riguardo, si noti che il legno di canapa è relativamente poco costoso è può essere prodotto in maggiore quantità e con maggiore facilità (e velocità) rispetto ad altre tipologie di legno (ad esempio, il legno di pioppo).
Secondo ulteriori forme d'attuazione, il materiale sostanzialmente inerte è almeno in parte ottenuto da noccioli di ulivo. Manufatti comprendenti noccioli di ulivo possono essere vantaggiosamente utilizzati in ambito edilizio ad esempio come tasselli per parquet.
Vantaggiosamente, il materiale sostanzialmente inerte di origine vegetale viene essiccato prima di essere utilizzato .
La miscela comprende da 50% a 95% (in particolare, fino a 90%) in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, del materiale sostanzialmente inerte. Secondo alcune forme d'attuazione, la miscela comprende da 75% a 90% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, del materiale sostanzialmente inerte. Vantaggiosamente, la miscela comprende almeno l'80% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, del materiale sostanzialmente inerte.
Si noti che utilizzando il metodo della presente invenzione è possibile ottenere manufatti con una percentuale estremamente alta (più alta di quella ottenibile con i metodi noti) del materiale sostanzialmente inerte.
Vantaggiosamente, il legante è in grado di liquefarsi almeno parzialmente ad una temperatura (presenta una temperatura di fusione) inferiore o uguale a 200°C e superiore a 60°, in particolare superiore a 100°C. Secondo alcune forme d'attuazione, il legante è in grado di liquefarsi almeno parzialmente ad una temperatura (presenta una temperatura di fusione) da 110°C a 130°C.
Il legante è scelto nel gruppo consistente di: polimeri termoplastici, prepolimeri termoindurenti. Si noti che possono essere utilizzati anche polimeri termoplastici provenienti dal riciclo di materie plastiche dismesse con impurezze di materie termoplastiche di natura diversa difficilmente separabili.
I prepolimeri termoindurenti sono materiali non ancora completamente polimerizzati e/o reticolati, i quali se sottoposti ad un'applicazione di calore prima si rammolliscono (si liquefanno) e poi si induriscono in modo sostanzialmente irreversibile (vale a dire se sottoposte nuovamente solo a calore non si rammolliscono) . In particolare, l'indurimento è dovuto a reazioni di reticolazione .
Vantaggiosamente, il legante è privo di formaldeide. Vantaggiosamente è possibile utilizzare tale legante privo di formaldeide per riciclare legno usato anche fortemente inquinato di formaldeide derivante da precedenti processi, disperdendo dell'urea con il compito di assorbire la formaldeide libera. Al contrario, nei processi noti ciò non è possibile in quanto in eccesso di urea non avverrebbe la reticolazione dell 'urea-formaldeide. Pertanto, nei processi noti, anche quando si ricicla legno usato è comunque necessario aggiungere dell'ulteriore formaldeide. Di conseguenza i manufatti che vengono ottenuti con i processi noti contengono una quantità quasi doppia di formaldeide (in parte derivante dal legno usato ed in parte aggiunta per ottenere la matrice, nella quale le particelle di legno vengono conglomerate).
Secondo alcune forme d'attuazione, il legante comprende (in particolare, consiste di) una resina scelta nel gruppo consistente di: poliuretani, poliesteri (ad esempio acido polilattico), resine acriliche, resine metacriliche . Secondo specifiche forme d'attuazione, il legante comprende (in particolare, è) un poliestere. In particolare, il legante comprende (più in particolare, è) un epossi-poliestere (vale a dire una combinazione di una resina epossidica ed un poliestere)
La miscela comprende da 2,5% a 49% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, del legante. Secondo alcune forme d'attuazione, la miscela comprende da 8% a 20% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, del legante. In particolare, la miscela comprende almeno il 5% (in particolare, almeno il 10%) in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, del legante.
La sostanza opaca alle microonde è una sostanza capace di assorbire almeno parzialmente microonde e dissipare l'energia così assorbita in calore. Secondo alcune forme d'attuazione, la sostanza opaca alle microonde è scelta in modo che un suo campione (in particolare, di 25 g e di forma sostanzialmente cubica) inserito in un campo di microonde (in particolare, alla frequenza di 2,45 GHz) ad una potenza di lkW aumenta la propria temperatura fino ad almeno alla temperatura alla quale il legante è in grado di almeno parzialmente liquefarsi. Vantaggiosamente, la sostanza opaca alle microonde è scelta in modo che un suo campione (in particolare, di 25 g e di forma sostanzialmente cubica) inserito in un campo di microonde (in particolare, alla frequenza di 2,45 GHz) ad una potenza di lkW aumenta la propria temperatura ad un ritmo di almeno 50°C/min (vantaggiosamente, almeno 80°C/min) fino ad almeno 60°C (vantaggiosamente, almeno 100°C). Secondo alcune forme d'attuazione, il menzionato campione inserito nel sopra definito campo di microonde aumenta la propria temperatura fino ad una temperatura uguale o maggiore (in particolare, fino ad una temperatura da 2°C a 5°C maggiore rispetto) alla temperatura a cui il legante è in grado di liquefarsi almeno parzialmente. Secondo specifiche forme d'attuazione, il menzionato campione inserito nel sopra definito campo di microonde aumenta la propria temperatura fino ad almeno 130°C (vantaggiosamente, almeno 200°C - in particolare, almeno 400°C).
Vantaggiosamente, il menzionato campione inserito nel sopra definito campo di microonde aumenta la propria temperatura ad un ritmo di almeno 100°C/min (vantaggiosamente, di almeno 150°C/min).
Si noti che per effettuare le misurazioni di cui sopra è possibile utilizzare delle strumentazioni disponibili commercialmente. Ad esempio, il campo di microonde può essere misurato con misuratori commerciali; le temperature dei campioni possono essere misurate con dei sensori di temperatura adeguatamente collegati ad un centralina elettronica; il campo di microonde può essere realizzato in forni commerciali.
Per effettuare le misurazioni di cui sopra è anche possibile seguire le procedure descritte in "Chemistry under extreme or on-classical conditions" di C.D. Hubbard (John Wiley & Sons, Spektrum Akademischer Verlag, 1997) e/o "Microwave and Metals" di M. Gupta et al. (John Wiley & Sons, Singapore, 2007).
Secondo alcune forme d'attuazione, la sostanza opaca alle microonde comprende (in particolare è) un materiale scelto nel gruppo consistente di: carbonio (sotto forma di carbone e/o grafite), vanadio, nichel, cobalto, zinco, alluminio, ossido di cobalto, ferrite, ossido di tungsteno, ossido di rame, pentossido di vanadio, cloruro stannoso, tricloruro di antimonio, cloruro di zinco, carburo di silicio (SiC), titanato di stronzio (SrTi03), titanato di bario (BaTi03)ed una loro combinazione.
In aggiunta o in alternativa a quanto sopra indicato, la sostanza opaca alle microonde comprende (in particolare, è) uno o più polimeri termoindurenti. Ad esempio, la sostanza opaca alle microonde può essere ottenuta da materiali plastici generalmente non riciclabili quali cascami di lavorazione, di manufatti di melamina o fenolo, circuiti stampati da demolizione computer, materiale di levigatura del retro di laminati plastici decorativi ecc.
Secondo specifiche forme d'attuazione, la sostanza opaca alle microonde è scelta nel gruppo consistente di: carbone, grafite, ferrite, cloruro stannoso (SnCl2), cloruro di zinco (ZnCl2), zinco ed una loro combinazione. Vantaggiosamente, la sostanza opaca alle microonde è scelta nel gruppo consistente di: carbone, grafite, cloruro stannoso.
Vantaggiosamente, la sostanza opaca alle microonde è carbone o grafite (in particolare, carbone) o una loro combinazione. In questi casi, la sostanza opaca alle microonde è particolarmente efficiente e di basso costo.
L'utilizzo del cloruro stannoso come sostanza opaca permette di non modificare il colore dell'altro materiale impiegato. In altre parole, quando il materiale sostanzialmente inerte è legno, utilizzando il cloruro stannoso, è possibile ottenere manufatti color legno.
La miscela comprende da 0,1% a 25% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, della sostanza opaca alle microonde. Secondo alcune forme d'attuazione, la miscela comprende da 5% a 10% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, della sostanza opaca alle microonde. In particolare, la miscela comprende non più dell'8% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, della sostanza opaca alle microonde.
Vantaggiosamente, la somma dei pesi della sostanza opaca alle microonde e del legante è dal 5% al 50% del peso complessivo della miscela. In particolare, la somma dei pesi della sostanza opaca alle microonde e del legante è inferiore al 30% (vantaggiosamente, inferiore al 20%) del peso complessivo della miscela.
Secondo alcune forme d'attuazione, le particelle del materiale sostanzialmente inerte presentano dimensioni (ovvero diametro) inferiori o uguali a 50mm (in particolare, inferiori a 20mm - vantaggiosamente, inferiori a 5 mm). Le particelle del materiale sostanzialmente inerte presentano dimensioni superiori o uguali a ΙΟμπι (in particolare, superiori o uguali a ΙΟΟμπι).
Secondo alcune forme d'attuazione, le particelle della sostanza opaca alle microonde presentano dimensioni (ovvero diametro) inferiori o uguali a Imm (in particolare, 500μπι). Vantaggiosamente, le particelle della sostanza opaca alle microonde presentano dimensioni (ovvero diametro) inferiori o uguali a ΙΟΟμπι (in particolare, inferiori o uguali a ΙΟμπι). Le particelle della sostanza opaca alle microonde presentano dimensioni superiori o uguali a Ο,ΐμπι (in particolare, superiori o uguali a Ιμπι).
Secondo alcune forme d'attuazione, le particelle del legante presentano dimensioni (ovvero diametro) inferiori o uguali a lem (in particolare, inferiori o uguali a Imm). Vantaggiosamente, le particelle del legante presentano dimensioni (ovvero diametro) inferiori o uguali a 120μπι (in particolare, inferiori o uguali a 50μπι). Le particelle del legante presentano dimensioni maggiori o uguali a Ο,ΐμπι (in particolare, superiori o uguali a Ιμπι).
Le dimensioni si ricavano mediante vagliature successive con setacci con fori di dimensioni (diametri) decrescenti. Il diametro dei fori del primo setaccio che non permette il passaggio delle particelle indica le dimensioni (ovvero diametro) delle particelle.
Le misurazioni mediante vagliature successive vengono effettuate fintanto che le dimensioni (ovvero diametri) delle particelle e dei fori dei setacci le permettono (in particolare, fino ad un minimo di 0,05mm). Al disotto di queste dimensioni (in particolare, 0,05mm), le dimensioni delle particelle vengono misurate come diametro medio D(v,0.5) misurato mediante un granulometro laser - in particolare, utilizzando un granulometro laser Mastersizer Microplus Ver.2.19 (Malvern Instruments<®>Ltd).
Secondo alcune forme d'attuazione, il procedimento comprende una fase di stampo, la quale è almeno parzialmente successiva alla fase di applicazione e durante la quale viene applicata pressione alla miscela inserita in uno stampo (mould).
È importante sottolineare che utilizzando il procedimento in accordo con la presente invenzione è possibile ottenere notevoli vantaggi rispetto allo stato dell'arte. In particolare, tra questi vantaggi ricordiamo:
riduzione del tempo di produzione: il calore propagandosi dall'interno della miscela si trasferisce al legante molto velocemente;
- riduzione dei costi e dell'energia necessari alla produzione: è necessaria un minore energia per riscaldare uniformemente la miscela (si noti che spesso il materiale inerte è termicamente isolante) e per comprimere la miscela stessa;
- riduzione notevole dei costi della pressa di attuazione per il fatto di procedere senza effettuare un riscaldamento della stessa;
miglioramento della qualità dei manufatti: un distribuzione più omogenea del calore all'interno della miscela permette un legame più efficace tra le diverse componenti; inoltre è possibile utilizzare una quantità di materiale inerte molto elevata (a questo riguardo, si noti che si è sperimentalmente osservato che i manufatti ottenuti sono a "tenuta di vite" ovvero una vite inserita in uno di essi riesce mantenere efficacemente la posizione) ;
è possibile ottenere manufatti con densità relativamente bassa: non è necessario imprimere elevate pressioni per migliorare il trasferimento di calore;
- è possibile evitare l'utilizzo di formaldeide o di altri agenti inquinanti: la produzione è sufficientemente veloce anche in assenza di questi additivi; e
- scegliendo adeguatamente la sostanza opaca (sostanze conduttive o parzialmente conduttive) alle microonde i manufatti ottenuti possono essere trattati con la tecnica del rivestimento in polvere (powder coating).
Sperimentalmente, si è osservato che i vantaggi sopra riportati oltre a non essere stati in alcun modo suggeriti dallo stato dell'arte a conoscenza del richiedente sono anche sorprendenti dal punto di vista quantitativo.
In accordo con la forma d'attuazione illustrata nella figura 1, i manufatti 1 vengono prodotti in continuo mediante una macchina 2 comprendente un convogliatore 3 a nastro, sul quale vengono alimentati i differenti componenti della miscela mediante le tramogge 4 e 5. La macchina 2 comprende, inoltre, una sorgente 6 di microonde adeguatamente schermata verso l'esterno; ed un gruppo di pressatura 7, il quale è disposto a valle della sorgente 6 ed è atto ad applicare pressione alla miscela a cui sono state (appena) applicate le microonde. Il materiale ottenuto a seguito del raffreddamento (che avviene in corrispondenza del gruppo di pressatura 7) può essere successivamente tagliato da un gruppo di taglio (di tipo noto e non illustrato) in modo da ottenere manufatti 1 (in particolare, dei pannelli) di diverse dimensioni.
Secondo forme d'attuazione non illustrate, viene fornita una macchina discontinua per la produzione di manufatti 1; in altre parole, questo tipo di macchina non prevede uno spostamento continuo della miscela durante le differenti fasi del procedimento. In questo modo, è possibile, regolare le tempistiche delle diverse fasi in modo indipendente.
Secondo alcune forme d'attuazione, le particelle di materiale sostanzialmente inerte sono distribuite in modo disomogeneo nella miscela. La miscela presenta almeno una prima zona 8, in cui il materiale sostanzialmente inerte presenta un densità determinata, ed almeno una seconda zona 9, in cui il materiale sostanzialmente inerte presenta una densità maggiore (in particolare, almeno 1,2 volte, più in particolare 1,3 volte) rispetto alla densità della prima zona. Vantaggiosamente, nella seconda zona 9 il materiale sostanzialmente inerte presenta una densità di almeno una volta mezzo rispetto alla densità della prima zona. Secondo alcune forme d'attuazione, la densità del materiale sostanzialmente inerte nella seconda zona 9 è almeno doppia rispetto alla densità del materiale sostanzialmente inerte nella prima zona 8.
Secondo specifiche forme d'attuazione, considerando eguali estensioni (superficiali) della prima e della seconda zona 8 e 9, nella prima zona 8 è presente una quantità inferiore (in particolare, almeno la metà) di particelle del materiale sostanzialmente inerte rispetto alla quantità di particelle del materiale sostanzialmente inerte presente nella seconda zona 9. Per quantità si intende il peso complessivo delle particelle nella rispettiva zona. Alternativamente, per quantità si può intendere il numero di particelle nella zona.
Per ottenere ciò, è possibile depositare in corrispondenza della zona 9 (mediante la tramoggia 4 ed opportuni sistemi di distribuzione) uno strato più spesso di particelle del materiale sostanzialmente inerte.
In alternativa o in aggiunta a quanto sopra detto, le particelle del materiale sostanzialmente inerte presenti nella prima zona 8 comprendono un primo materiale e particelle del materiale sostanzialmente inerte presenti nella seconda zona 9 comprendono un secondo materiale differente dal primo materiale e presentante una densità maggiore (in particolare, almeno doppia) rispetto alla densità del primo materiale.
Secondo alcuni esempi: la zona 8 comprende legno di canapa e la zona 9 comprende legno di pioppo; la zona 8 comprende legno (ad es. di canapa e/o pioppo) e la zona 9 comprende uno o più materiali inorganici (espansi) come sopra definiti.
Secondo alcune forme d'attuazione, le particelle del materiale sostanzialmente inerte presenti nella prima zona 8 presentano dimensioni medie maggiori (in particolare, almeno il doppio) rispetto alle dimensioni medie delle particelle del materiale sostanzialmente inerte presenti nella seconda zona 9.
Nel modo sopra descritto, è possibile modulare le caratteristiche meccaniche delle diverse zone del manufatto. In particolare, le zone a densità maggiore (o con materiale migliore) presentano una compattezza e/o una durezza più elevate rispetto alle zone a densità inferiore (o con materiale peggiore). Ciò può essere utile, in particolare, laddove si intenda effettuare delle lavorazioni (ad esempio tagli) in corrispondenza di determinate zone o si intenda rendere più solide parti del manufatto particolarmente esposte a sollecitazione. In questi casi le zone determinate possono essere vantaggiosamente a densità maggiore (o con materiale migliore).
A questo riguardo, si noti che nella figura 1, le seconde zone 9 sono disposte in corrispondenza dei bordi dei manufatti 1 (o dove si intende realizzare un bordo del manufatto) . Zone 9 interne ai manufatti possono essere utili nel caso di intenda procedere a tagli per ottenere pannelli di dimensioni inferiori.
In alternativa o in aggiunta a quanto sopra, la/e zona/e 9 è/sono disposta/e sulla superficie esterna del manufatto 1 e la/e zona/e 8 è disposta/e internamente al manufatto 1 stesso. La/e zona/e 9 comprende/ono almeno parzialmente e la/e zona/e 8.
Ad esempio, quando il manufatto 1 è un pannello, il manufatto 1 comprende due zone 9 che definiscono due strati di copertura ed una zona 8 disposta tra i due strati di copertura.
Secondo alcune non illustrate forme d'attuazione, il procedimento comprende una fase di estrusione, la quale è almeno parzialmente successiva alla fase di applicazione e durante la quale la miscela viene estrusa attraverso una trafila (die) di forma determinata.
Vantaggiosamente, la miscela comprende da 60% a 85% (in particolare, da 70% a 80%) in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, del materiale sostanzialmente inerte.
Si noti che le percentuali di materiale sostanzialmente inerte sono particolarmente sorprendenti se si pensa che fino ad ora (per quanto è a conoscenza del richiedente) è stato possibile estrudere materiali con un massimo del 30% in peso di particelle di materiale inerte (in particolare, farina di legno). In particolare, l'estrusione viene effettuata un estrusore a vite (di tipo noto e non illustrato).
Secondo particolari forme d'attuazione, la miscela viene estrusa ed applicata in corrispondenza (in particolare, all'interno) di almeno un margine esterno del manufatto (in particolare, un pannello) in modo da ottenere un bordo del manufatto.
Utilizzando il procedimento della presente invenzione è, pertanto, possibile produrre trafilati
Nella figura 2 viene illustrata una forma d'attuazione che comprende una fase di accoppiamento, durante la quale la miscela 10 viene applicata in corrispondenza (in particolare, all'interno) di almeno un margine esterno 11 del manufatto 1 (in particolare, un pannello); la fase di applicazione è almeno parzialmente successiva alla fase di accoppiamento; al termine della fase di raffreddamento viene ottenuto un bordo del manufatto 1.
Il manufatto 1 comprende due fogli 12 di materiale "nobile" (ad esempio, legno) con interposta una struttura a nido d'api ovvero un materiale composito (ad esempio come in accordo con la presente invenzione). La miscela viene applicata tra i due fogli di materiale "nobile" (ad esempio legno).
Vantaggiosamente, il procedimento comprende una fase di inserimento, durante la quale un elemento 13 di materiale almeno parzialmente riflettente alle microonde (in particolare, un materiale metallico) viene inserito in corrispondenza (in particolare, all'interno) del margine esterno il del manufatto 1 (in particolare, un pannello); durante la fase di accoppiamento, la quale è almeno parzialmente successiva alla fase di inserimento, la miscela 10 viene applicata in modo che l'elemento 13 di materiale almeno parzialmente riflettente alle microonde sia disposto tra una parte interna 14 del manufatto 1 e la miscela 10.
Vantaggiosamente, il procedimento comprende una fase di lavorazione del margine, durante la quale il margine esterno il del manufatto 1 viene fresato in modo da ottenere un canale 15, all'interno del quale viene applicata la miscela 10. A seconda delle diverse forme d'attuazione, l'elemento 13 di materiale almeno parzialmente riflettente alle microonde può essere inserito nel canale 15.
Secondo alcune forme d'attuazione, in aggiunta o in alternativa alla fresatura, il margine esterno 11 viene compresso e/o schiacciato in modo da ottenere un canale 15, all'interno del quale viene applicata la miscela 10.
Vantaggiosamente, la miscela applicata in corrispondenza (in particolare, all'interno) del margine esterno 11 viene compattata (vale a dire pressata verso l'interno del manufatto 1, in particolare contro l'elemento 19).
Secondo quanto illustrato nella figura 2, le lavorazioni sopradescritte vengono effettuate da un dispositivo 16, che comprende una tramoggia 17 (attraverso la quale viene alimentata la miscela 10), un compattatore (per comprimere la miscela 10 verso l'elemento 13), un emettitore di microonde 19, ed una fresa 20 (per realizzare il canale 15).Per realizzare le menzionate lavorazioni il manufatto 1 viene mosso nella direzione A rispetto al dispositivo 16.
Secondo alcune vantaggiose forme d'attuazione, la detta miscela comprende da 1% a 20% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, di un liquido. Il liquido è chimicamente sostanzialmente inerte. Secondo specifiche forme d'attuazione, la detta miscela comprende fino al 15% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, di un liquido. Vantaqqiosamente, la detta miscela comprende da 5% a 10% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, del liquido.
Il liquido permette una miqliore distribuzione delle particelle di leqante attorno alle particelle del materiale sostanzialmente inerte (e della sostanza opaca alle microonde) . In altre parole, il liquido permette di pellicolare le particelle del materiale sostanzialmente inerte (e della sostanza opaca alle microonde) con una maqqiore quantità delle particelle di leqante.
Vantaqqiosamente, il liquido presenta un temperatura di ebollizione uquale o superiore alla temperatura a cui il leqante è in qrado di liquefarsi almeno parzialmente. Preferibilmente, il liquido presenta una temperatura di ebollizione inferiore a 270°C (temperatura di infiammabilità del leqno). Più preferibilmente, il liquido presenta una temperatura di ebollizione inferiore o uquale a 250°C. In questo modo è possibile aumentare la sicurezza del procedimento riducendo il rischio (quando si utilizza leqno come materiale sostanzialmente inerte) che il materiale sostanzialmente inerte si infiammi.
Vantaggiosamente, il liquido presenta una temperatura di ebollizione fino a 5 gradi superiore alla temperatura a cui il legante è in grado di liquefarsi almeno parzialmente. In questo modo è possibile controllare in modo estremamente preciso lo sviluppo del calore (evitando di danneggiamenti dovuti all'eccessivo calore) permettendo, nel contempo, di velocizzare al massimo il procedimento.
In particolare, il liquido presenta una temperatura di ebollizione da 90°C. Più in particolare, il liquido presenta una temperatura di ebollizione da 110°C a 130°C.
Per liquido chimicamente sostanzialmente inerte si intende un liquido che nelle condizioni del procedimento sopra descritto sostanzialmente non reagisce con altri componenti della miscela (in particolare, il legante e la sostanza opaca alle microonde). In particolare, il liquido chimicamente sostanzialmente inerte è innocuo all'uomo. Secondo alcune forme d'attuazione, il liquido chimicamente sostanzialmente inerte è scelto tra acqua, un diolo contenente da 2 a 4 atomi di carbonio (C2-C4), un triolo contenente da 3 a 4 atomi di carboni (C3-C4) ed una loro combinazione. In particolare, il liquido chimicamente sostanzialmente inerte è scelto tra acqua, glicole etilenico, glicole propilenico, propantriolo o una loro combinazione. Più in particolare, il liquido chimicamente sostanzialmente inerte è acqua o glicole etilenico o una loro combinazione.
Si noti che il liquido chimicamente inerte può comprendere la miscela di acqua con un diolo o un triolo (in particolare, acqua e qlicole etilenico) . In questo modo, (modificando le quantità relative dei componenti) è possibile variare la temperatura di ebollizione del liquido sostanzialmente inerte. Ad esempio, un liquido che contiene più acqua che qlicole etilenico avrà una temperatura di ebollizione più simile alla temperatura di ebollizione dell'acqua; un liquido che contiene più qlicole etilenico che acqua avrà una temperatura di ebollizione più simile alla temperatura di ebollizione del qlicole etilenico.
Vantaqqiosamente nel liquido viene disciolta dell'urea cristallina, per assorbire la formaldeide libera nel caso venqa impieqato leqno usato di riciclo che proviene principalmente da processi di conqlomerazione con Ureaformaldeide .
In accordo con un secondo aspetto della presente invenzione, viene fornito un materiale composito, il quale presenta composizione sostanzialmente analoqa a quella della miscela definita in accordo con la presente invenzione (con il leqante sotto forma di matrice) . In particolare, il materiale è ottenuto in accordo con il procedimento descritto in accordo con il primo aspetto della presente invenzione.
In accordo con un terzo aspetto della presente invenzione, viene fornito un materiale ottenuto utilizzando il procedimento di cui al primo o terzo o quarto aspetto della presente invenzione.
In accordo con un quarto aspetto della presente invenzione, viene fornito un materiale ottenibile utilizzando il procedimento di cui al primo aspetto della presente invenzione.
In accordo con un ulteriore aspetto della presente invenzione, viene fornito un manufatto comprendente il materiale di cui al secondo aspetto della presente invenzione .
In accordo con un ulteriore aspetto della presente invenzione, viene fornito un manufatto ottenuto utilizzando il procedimento di cui al primo aspetto della presente invenzione .
In accordo con un ulteriore aspetto della presente invenzione, viene fornito un manufatto ottenibile utilizzando il procedimento di cui al primo aspetto della presente invenzione.
A meno che non sia esplicitamente indicato il contrario, il contenuto dei riferimenti (articoli, libri, domande di brevetto ecc.) citati in questo testo è qui inteqralmente richiamato. In particolare i menzionati riferimenti sono qui incorporati per riferimento.
Ulteriori caratteristiche della presente invenzione risulteranno dalla descrizione che segue di alcuni esempi meramente illustrativi e non limitativi.
Esempio 1
Sono stati miscelati:
A) 90% (in peso rispetto al peso complessivo di una miscela) di legno di canapa tal quale come proveniente dalla "stigliatura" (estrazione meccanica della fibra tessile) a sua volta effettuata sulle rotoballe costituite dalla sfalciatura della canapa essiccata naturalmente nel campo al sole, nel periodo fine luglio-primi di agosto, contenente: umidità naturale al 16%. Particelle lignee delle dimensioni di (1-2 mm x 1-2 mm), fino a circa (20 mm x 4-8 mm.) Densità apparente 90 Kg/m<3>.
B) 10% (in peso rispetto al peso complessivo di una miscela) di una combinazione di resina-grafite, costituita da 80% polvere granulomeria da 0,1-80 micron; resina termoindurente di natura epossi-poliestere, con punto di fusione ed innesco reticolazione termoindurente a 130 °C , 20% grafite naturale di granulometria da 0,1-20 micron.
Provenienza della resina termoindurente:
Uso commerciale destinato alla verniciatura trasparente di elementi architettonici con il sistema a secco con polveri elettrostatiche tipo epossi-poliestere 530/0015
Produttore Tiger (Austria).
Provenienza della grafite:
Macinatura fine di minerale "grafite naturale" effettuata su nostra richiesta dalla stessa soc. Tiger.
Operazioni effettuate:
pesatura dei componenti e miscelazione meccanica; riempimento cilindro diametro 105 mm, altezza 60 mm di materiale permeabile alle microonde (PVC).
posizionamento su piatto rotante
esposizione alle microonde emesse in apparecchio domestico a 750 Watt per 3 minuti
compressione della miscela con pistone metallico a temperatura ambiente (22°C) dello stesso diametro interno del cilindro di PVC fino ad uno spessore di 20 mm circa tempo di sosta 2 minuti
estrazione del conglomerato legnoso "truciolare" di densità 270 Kg/m<3>.
Esempio 2
Sono stati miscelati :
A) 90% (in peso rispetto al peso complessivo di una miscela) legno di canapa tal quale come proveniente dalla stigliatura (estrazione meccanica della fibra tessile) a sua volta effettuata sulle rotoballe costituite dalla falciatura della canapa essiccata naturalmente nel campo al sole nel periodo fine luglio-primi di agosto, contenente umidità al 16% circa. Particelle lignee delle dimensioni da circa 100 a 300 micron. Densità apparente 110 Kg/m<3>.
B) 10% (in peso rispetto al peso complessivo di una miscela) di una combinazione di resina-grafite, costituita da 80% polvere granulometria da 0,1-80 micron; resina termoindurente di natura epossi-poliestere, con punto di fusione ed innesco reticolazione termoindurente a 130 °C , 20% grafite naturale di granulometria da 0,1-20 micron. Resina e grafite come descritti nell'esempio 1.
Operazioni effettuate:
pesatura dei componenti e miscelazione meccanica; riempimento cilindro diametro 105 mm, altezza 40 mm di materiale permeabile alle microonde (PVC).
posizionamento su piatto rotante
esposizione alle microonde emesse in apparecchio domestico a 750 Watt per 3 minuti
compressione della miscela con pistone metallico a temperatura ambiente (22°C) dello stesso diametro interno del cilindro di PVC fino ad uno spessore di 4 mm circa,
tempo di sosta 2 minuti
estrazione del conglomerato legnoso " HDF" di densità 1100 Kg/m<3>.
Esempio 3
Sono stati miscelati:
A) 90% (in peso rispetto al peso complessivo di una miscela) di legno di canapa tal quale come proveniente dalla stigliatura ( estrazione meccanica della fibra tessile ) a sua volta effettuata sulle rotoballe costituite dalla sfalciatura della canapa essiccata naturalmente nel campo al sole nel periodo fine luglio-primi di agosto, contenente umidità naturale al 16% circa . Particelle lignee delle dimensioni da circa 100 a 300 micron . Densità apparente 110 Kg/m3 .
B) 10% ( in peso rispetto al peso complessivo di una miscela) di una combinazione di resina-grafite, costituita da 80% polvere granulometria da 0 , 1-80 micron; resina termoindurente di natura epossi-poliestere, con punto di fusione ed innesco reticolazione termoindurente a 130 °C , 20% grafite naturale di granulometria da 0 , 1-20 micron . Resina e grafite come descritti nell ' esempio 1 .
Operazioni effettuate:
pesatura dei componenti e miscelazione meccanica; posizionamento sul fondo del cilindro di disco HDF di canapa conglomerata spessore 4 mm preparato con il lato a vista con spolvero di 20-30 micron di miscela di matrice resinosa in polvere con grafite, in uso nel conglomerato;
riempimento cilindro diametro 105 mm, altezza 60 mm di materiale permeabile alle microonde (PVC) ;
posizionamento di un secondo disco di HDF di canapa conglomerata, spessore 4 mm, preparato con il lato a riscontro della miscela contenuta nel cilindro con spolvero come sopra di miscela di matrice resinosa e grafite in uso nel conglomerato;
posizionamento su piatto rotante;
esposizione alle microonde emesse in apparecchio domestico a 750 Watt per 3 minuti;
compressione della miscela con pistone metallico a temperatura ambiente (22°C) dello stesso diametro interno del cilindro di PVC fino ad uno spessore di 20 mm circa;
tempo di sosta 2 minuti;
estrazione del panino (pseudo tamburato con interno pieno anziché nido d'ape) con armature esterne di conglomerato HDF di densità 1100 Kg/m<3>e conglomerato interno di canapa di circa 270 Kg/m<3>.
Esempio 4
Sono stati miscelati:
A) 90% (in peso rispetto al peso complessivo di una miscela) graniglia di quarzo di granulometria compresa tra 80 e i 500 micron perfettamente. Secca, densità apparente 1500 kg/m3.
B) 10% (in peso rispetto al peso complessivo di una miscela) di una combinazione di resina-grafite, costituita da 80% polvere granulomeria da 0,1-80 micron resina termoindurente di natura epossi-poliestere, con punto di fusione ed innesco reticolazione termoindurente a 130 °C , 20% grafite naturale di granulometria da 0,1-20 micron.
Provenienza della resina termoindurente:
Uso commerciale destinato alla verniciatura trasparente di elementi architettonici con il sistema a secco con polveri elettrostatiche tipo epossi-poliestere 530/0015 - Produttore Tiger (Austria).
Provenienza della grafite:
Macinatura fine di minerale " grafite naturale" effettuata su nostra richiesta dalla stessa soc. Tiger.
Operazioni effettuate:
pesatura dei componenti e miscelazione meccanica; riempimento cilindro diametro 105 mm, altezza 20 mm di materiale permeabile alle microonde (PVC).
posizionamento su piatto rotante
esposizione alle microonde emesse in apparecchio domestico a 750 Watt per 3 minuti
compressione della miscela con pistone metallico a temperatura ambiente (22°C) dello stesso diametro interno del cilindro di PVC , compressione effettuata parzialmente a 100 Kg/cm2 con breve decompressione per far fuoriuscire l'aria, pressione finale esercitata 350 Kg/cm<2>
tempo di sosta 2 minuti
estrazione del conglomerato lapideo dello spessore di 14 mm di densità 2100 Kg/m<3>.
I materiali ottenuti secondo gli esempi da 1 a 4 hanno mostrato caratteristiche meccaniche sorprendentemente buone.
Claims (1)
- R IV E N D I CA Z I O N I 1.- Procedimento per la produzione di manufatti, il procedimento comprende: una fase di miscelazione, durante la quale particelle di almeno un materiale sostanzialmente inerte, particelle di almeno una sostanza opaca alle microonde e particelle di almeno un legante organico vengono tra loro mescolate in modo da ottenere una miscela; una fase di applicazione, durante la quale la detta miscela viene trattata con microonde in modo che le particelle della sostanza opaca alle microonde assorbano almeno parzialmente le microonde e dissipino energia sotto forma di calore, il quale riscalda il legante in modo da permettere alle particelle del legante stesso di collegarsi in maniera da costituire una matrice in cui le particelle di materiale sostanzialmente inerte e le particelle della sostanza organica opaca alle microonde sono inserite; ed una fase di raffreddamento, la quale è almeno parzialmente successiva alla fase di applicazione e durante la quale la matrice si raffredda solidificandosi almeno parzialmente; la miscela comprendendo da 50% a 95% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, del materiale sostanzialmente inerte; da 0,1% a 25% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, della sostanza opaca alle microonde; da 2,5% a 49% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, del legante; con la condizione che la somma dei pesi della sostanza opaca alle microonde e del legante è dal 5% al 50% del peso complessivo della miscela; la miscela comprendendo da 1% a 20% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, di un liquido, il quale è chimicamente sostanzialmente inerte e presenta una temperatura di ebollizione uguale o superiore alla temperatura a cui il legante è in grado di liquefarsi almeno parzialmente. 2.- Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui il legante è in grado di liquefarsi almeno parzialmente ad una temperatura inferiore o uguale a 200°C e superiore a 60°C (in particolare, superiore a 100°C). 3.- Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il liquido presenta una temperatura di ebollizione fino a 5 gradi superiore alla temperatura a cui il legante è in grado di liquefarsi almeno parzialmente. 4.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la detta miscela comprende fino al 15% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, del liquido, il quale presenta una temperatura di ebollizione da 90°C a 250°C. 5.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il liquido presenta una temperatura di ebollizione da 110°C a 130°C. 6.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la detta miscela comprende Urea. 7.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la miscela comprende da 75% a 90% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, del materiale sostanzialmente inerte; da 5% a 10% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, della sostanza opaca alle microonde; da 5% a 20% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela, del legante. 8.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui le particelle del materiale sostanzialmente inerte presentano dimensioni inferiori o uguali a 50mm; le particelle della sostanza opaca alle microonde presentano dimensioni inferiori o uguali a ΙΟΟμπι; le particelle del legante presentano dimensioni inferiori o uguali a 120μπι. 9.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il materiale sostanzialmente inerte presenta una conducibilità termica inferiore a 10 W -πΓ<1 ■>K<_1>; in cui il materiale sostanzialmente inerte è costituito prevalentemente da cellulosa e/o lignina (in particolare, è legno o un materiale naturale simile). 10.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la sostanza opaca alle microonde è scelta in modo che un suo campione inserito in un campo di microonde ad una potenza di lkW aumenta la propria temperatura ad un ritmo di almeno 50°C/min fino ad almeno la temperatura alla quale il legante è in grado di almeno parzialmente liquefarsi.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000317A ITBO20100317A1 (it) | 2010-05-18 | 2010-05-18 | Procedimento per la produzione di manufatti, materiale composito e manufatto |
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| IT000317A ITBO20100317A1 (it) | 2010-05-18 | 2010-05-18 | Procedimento per la produzione di manufatti, materiale composito e manufatto |
Publications (1)
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|---|---|
| ITBO20100317A1 true ITBO20100317A1 (it) | 2011-11-19 |
Family
ID=43530647
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| IT000317A ITBO20100317A1 (it) | 2010-05-18 | 2010-05-18 | Procedimento per la produzione di manufatti, materiale composito e manufatto |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITBO20100317A1 (it) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5075057A (en) * | 1991-01-08 | 1991-12-24 | Hoedl Herbert K | Manufacture of molded composite products from scrap plastics |
| US20040112996A1 (en) * | 2002-09-03 | 2004-06-17 | Mobius Technologies, Incorporated | Process for pulverization of polyurethane-containing materials |
| US20070149625A1 (en) * | 2003-10-13 | 2007-06-28 | Lark David J | Process for recycling waste plastics |
-
2010
- 2010-05-18 IT IT000317A patent/ITBO20100317A1/it unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5075057A (en) * | 1991-01-08 | 1991-12-24 | Hoedl Herbert K | Manufacture of molded composite products from scrap plastics |
| US20040112996A1 (en) * | 2002-09-03 | 2004-06-17 | Mobius Technologies, Incorporated | Process for pulverization of polyurethane-containing materials |
| US20070149625A1 (en) * | 2003-10-13 | 2007-06-28 | Lark David J | Process for recycling waste plastics |
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