ITMI20011269A1 - Pannello isolante e procedimento per la sua realizzazione - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto d’invenzione industriale dal titolo: “ Pannello isolante e procedimento per la sua realizzazione”

L’invenzione riguarda i pannelli aventi proprietà di isolamento acustico e/o termico, per applicazioni civili, navali, aeree e di altro genere, quali la realizzazione di involucri per il contenimento di macchine o motori al fine di abbattere le loro emissioni sonore.

I pannelli succitati sono oggi realizzati in vari modi, sia per quanto riguarda i materiali che li compongono sia per la loro configurazione strutturale che permette l’attenuazione del rumore.

Un aspetto importante che interessa la realizzazione di questi pannelli consiste nel fatto che essi devono avere una buona capacità di isolamento acustico e termico, insieme a proprietà meccaniche adeguate per permettere il loro utilizzo nelle numerose applicazioni sopra menzionate.

In particolare, oltre ad avere le caratteristiche di resistenza necessarie a costruire pareti (o parti di esse) di case, imbarcazioni, aeromobili o quant’altro, i palmelli in questione dovrebbero essere il più possibile leggeri e semplici da produrre, così da risultare convenienti sotto il profilo economico e di gestione di chi li utilizza.

Si consideri ad esempio che il peso superfluo sulle imbarcazioni o sugli arerei costituisce di fatto una zavorra che si traduce in maggiori costi di combustibile necessario per muoverli.

I pannelli attualmente disponibili non soddisfano del tutto queste esigenze, nel senso che quelli che hanno buona capacità di isolamento sono pesanti e costosi per via dei materiali utilizzati o del procedimento di fabbricazione.

Il problema tecnico alla base di questa invenzione è pertanto quello di ovviare a questa situazione; essa si propone cioè di rendere disponibile un pannello isolante che sia strutturalmente resistente, leggero e semplice da realizzare.

L’idea di soluzione di tale problema consiste nel realizzare un pannello composito comprendente almeno uno strato a nido d’ape interposto tra due piastre, nel quale sia fatto il vuoto; le caratteristiche di tale pannello sono enunciate in modo più specifico nelle rivendicazioni annesse a questa descrizione.

L’invenzione comprende inoltre un procedimento per realizzare il pannello anzidetto, le cui fasi di attuazione sono anch’esse specificate nelle rivendicazioni che seguiranno.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione che viene riportata qui appresso, relativa a due esempi indicativi di attuazione illustrati nei disegni allegati in cui: - la fig. 1 è una vista in prospettiva, con una parte asportata, di un primo pannello secondo il trovato;

- le figure 2 e 3 mostrano rispettive fasi operative della realizzazione del pannello precedente;

- la fig. 4 è una sezione lungo la linea IV-IV di fig. 3;

- la figura 5 è una vista in prospettiva, con una parte asportata, di un secondo esempio di pannello secondo il trovato;

- la fig. 6 mostra una vista in sezione trasversale del pannello di figura 4.

Con riferimento ai disegni, in essi con 1 è complessivamente indicato un pannello secondo l’invenzione, avente struttura elementare composta da tre strati, nella fattispecie uno strato centrale 2 a nido d’ape interposto tra due piastre esterne 3 e 4.

Lo strato centrale 2 è realizzato con materiali e spessori adeguati per resistere alla presenza del vuoto nelle celle 6 che formano il nido d’ape, secondo quanto si dirà meglio in seguito; ad esempio lo strato 2 potrà essere realizzato in plastica rigida (PVC, polietilene, ecc.), in fibra di carbonio (kevlar® e simili), in leghe metalliche leggere (a base di alluminio, magnesio, ecc.) e quant’altro.

Sul bordo delle celle 6 sono praticati dei piccoli intagli 7 mediante delle passate di fresatura in senso longitudinale sulla superficie dello strato centrale 2; gli intagli 7 servono a rendere comunicanti tra loro le celle 6, così da poter evacuare l’aria dal loro interno per la realizzazione del pannello con il procedimento dell’invenzione.

A tal fine su una delle piastre esterne (nei disegni quella indicata con 3) del pannello 1 è anche predisposta una valvola 9, di tipo noto in sé, per il collegamento con mezzi di aspirazione dell’aria (una pompa, un serbatoio sottovuoto o simili) attraverso un tubo flessibile 10 fornito di un attacco 11 per l’innesto nella valvola 9.

Le piastre 3 e 4 sono realizzate con gli stessi criteri dello strato centrale 2, utilizzando materiali uguali o diversi a seconda del tipo di pannello che si vuole realizzare, della sua finitura esterna (con impiallacciatura, verniciatura o applicazione di altri strati), dell’isolamento acustico che si desidera ottenere e quant’altro.

Per esempio si potranno avere piastre in plastica rigida (PVC, polietilene ecc.), legno, fibre di carbonio o di vetro, e quant’altro.

Il bordo del pannello 1 è poi sigillato ermeticamente con una guarnizione 12 costituita da una striscia di materiale appropriato per ottenere una tenuta ermetica.

A tal fine la guarnizione 12 potrà essere del tipo usato per applicazioni sotto vuoto, ad esempio in gomma, teflon® o altri polimeri di origine sia naturale che artificiale quali caoutchouc, silicone, resine di varia specie (epossidiche, poliacriliche, mono o bicomponenti, ecc.); ulteriormente, la guarnizione potrà avere originalmente la forma di un nastro (come schematicamente illustrato in fig. 3) da applicare srotolandolo, oppure di un fluido più o meno viscoso da spalmare. In quest’ultimo caso essa potrebbe avere l’aspetto di una pellicola coprente (tipo vernice) oppure di un cordone che corre lungo il bordo del pannello.

La guarnizione 12 così ottenuta è applicata lungo il bordo del pannello ricoprendo parzialmente le piastre 3 e 4 (come in fig. 4), oppure lasciando scoperte queste ultime aderendo però alla loro faccia interna.

La guarnizione si conforma al profilo delle celle 6 ed delle piastre 3, 4 per effetto del vuoto ottenuto all’ interno del pannello durante la sua realizzazione, che avviene nel modo seguente.

Dapprima si dispongono uno sopra l’altro i vari elementi, cioè le due piastre 3, 4 e lo strato centrale 2, interponendo quest’ultimo tra le prime; dopo di che si sigilla il bordo dellinsieme così ottenuto applicando la guarnizione 12, sia essa un nastro da srotolare oppure una resina o altro materiale simile da spalmare.

A questo punto si procede alla realizzazione del vuoto all’interno del pannello (tipicamente da 0,2 a 0,8 bar), collegando la valvola 9 con la pompa 10; il vuoto è ottenuto in tutto il pannello grazie agli intagli 7 presenti sulle celle 6.

Infatti, come sopra accennato essi mettono in comunicazione le celle 6 consentendo il passaggio dell’aria da una all’altra, anche quando le piastre 3 e 4 aderiscono contro lo strato centrale 2; a tale riguardo è evidente che qualora non vi fossero gli intagli, l’aria non potrebbe defluire verso la valvola 9 perché l’adesione delle piastre contro lo strato centrale non farebbe altro che chiudere ermeticamente le celle, impedendo la fuoriuscita dellaria contenuta al loro interno.

Una volta raggiunto il livello di vuoto prefissato, la pompa 10 viene scollegata e la realizzazione del pannello può considerarsi terminata.

Ciò è possibile perché la valvola 9 insieme alla guarnizione 12 assicurano la tenuta necessaria al pannello per conservare il vuoto al suo interno, il quale mantiene stabilmente assemblati gli elementi che lo compongono (cioè le piastre 3, 4 e lo strato centrale 2) senza bisogno di collanti o altri sistemi di fissaggio aggiuntivi.

Per una maggior sicurezza nel tempo, la valvola 9 può essere sigillata esternamente applicando su di essa uno strato di resina o altro materiale di tenuta (per esempio silicone) cosi da prevenire eventuali perdite che potrebbero verificarsi col tempo, a causa dell’uso prolungato del pannello.

In questo contesto si deve osservare che l’altezza dello strato centrale 2 e lo spessore delle pareti delle sue celle 6, devono essere scelti in modo appropriato per resistere allo stato di sollecitazione causato dalla depressione al loro interno; per questo motivo il materiale dello strato centrale 2 potrà essere scelto fra quelli cui si è fatto cenno prima, in modo adatto ad assicurare non solo la massima resistenza con il minimo spessore così da ridurre vantaggiosamente il peso del pannello, ma anche i ponti acustici esistenti fra le piastre esterne determinati dalle pareti delle celle del nido d’ape.

Anche la forma delle celle (con sezione poligonale, circolare o altro) avrà influenza su questa scelta.

Occorre peraltro notare che il livello di vuoto raggiunto nelle celle 6 varierà generalmente da caso a caso e dipenderà da vari fattori, tra i quali si possono annoverare il grado di isolamento termico e/o acustico che si vuole ottenere, e la resistenza meccanica del pannello. Quest’ultima è infatti connessa alla forza con cui sono tenuti insieme lo strato centrale e le piastre esterne, che dipende dal livello di vuoto presente nel pannello.

Da quanto sinora descritto è agevole capire come il pannello 1 risolva il problema tecnico che è alla base dell’invenzione.

Esso è infatti un pannello essenzialmente vuoto: questa caratteristica favorisce di per sé la capacità di isolare acusticamente perché riduce la propagazione di vibrazioni al suo interno; a questo effetto può aggiungersi anche quello anecoico delle celle dello strato a nido d’ape.

In definitiva si può dire che le vibrazioni tra una piastra e l’altra del pannello possono trasmettersi solo attraverso le pareti delle celle, che però occupano solo una percentuale minima del volume interno del pannello, che è per la maggior parte vuoto.

E’ poi evidente che una configurazione prevalentemente vuota permette di ottenere pannelli leggeri, con gli ovii vantaggi che da ciò derivano; si noti che questo risultato viene conseguito senza penalizzare la resistenza meccanica del pannello conferitagli dallo strato centrale a nido d’ape, che notoriamente è una struttura che consente di ottenere grande resistenza con peso limitato.

A tale proposito si deve osservare che l’uso di strutture a nido d’ape per realizzare pannelli in genere, è già noto nello stato dell’arte; tale uso però avviene in combinazione con materiali di riempimento delle celle (ad esempio resine, schiume poliuretaniche e simili), così che il relativo pannello è diverso sia sotto il profilo strutturale che acustico da quello della presente invenzione.

E’ poi da evidenziare che essendo il pannello dell’invenzione prevalentemente vuoto, esso ha anche ottime proprietà di isolamento termico.

A tal fine si può osservare come Paria residua presente al suo interno (dentro al pannello ci sarà infatti sempre aria, anche se ad una pressione minore di quella atmosferica) non può muoversi per convezione a causa della presenza delle celle che suddividono il volume interno del pannello.

L’effetto termoisolante del pannello può essere ulteriormente amplificato realizzando lo strato a nido d’ape con un materiale isolante (ad esempio uno di quelli non-metallici sopra menzionati) ed eventualmente anche applicando delle vernici appropriate sulle facce interne delle piastre, per limitare la trasmissione di calore per irraggiamento tra di esse.

La definizione di pannello isolante per la presente invenzione deve essere quindi intesa in maniera completa.

Ulteriormente esso potrà venire realizzato in altre forme rispetto a quanto spiegato sinora.

Già si è detto dei diversi materiali che si possono utilizzare; è tuttavia opportuno specificare che per semplicità di spiegazione nell’ esempio precedente è stata scelta una configurazione elementare del pannello, costituita solo dallo strato centrale e dalle due piastre esterne.

Questa configurazione può tuttavia essere considerata come un modulo base, ripetibile più volte per costruire pannelli multistrato di spessore più grande.

Ulteriormente, anche la forma delle celle che compongono lo strato a nido d’ape potrà essere diversa da quella (esagonale) mostrata nei disegni; da ciò potranno scaturire differenze circa il numero di intagli predisposti per ciascuna cella al fine di renderla comunicante con le altre.

Riguardo a quest’ultimo punto c’è poi da dire che si potranno predisporre sulle celle degli intagli in modo da renderle comunicanti nel modo desiderato; per esempio praticando degli intagli allineati si potranno collegare celle disposte lungo una stessa riga, cioè seguendo uno schema a matrice, oppure facendo compiere un percorso prefissato all’aria da evacuare.

Va comunque sottolineato che gli intagli 7 menzionati potranno essere sostituiti con dei fori nelle pareti delle celle 6; è infatti evidente che la intercomunicazione di queste può essere ottenuta anche dei fori che permettano il deflusso dell’aria da una all’altra, quando viene fatto il vuoto dentro al pannello.

In funzione di tutte queste alternative oppure anche solo allo scopo di velocizzare la formazione del vuoto, si potranno anche prevedere più valvole in uno stesso pannello collegabili con i mezzi di aspirazione dell’ aria, similmente a quanto già spiegato.

E’ peraltro da segnalare che la valvola (o le valvole) potrà (potranno) essere associata(e) allo strato a nido d’ape, invece che ad una delle piastre esterne come nell’esempio considerato; si pensi cioè ad una valvola posizionata in corrispondenza del bordo dello strato a nido d’ape.

Occorre poi sottolineare che il pannello dell’ invenzione potrebbe essere realizzato in maniera differente rispetto a quella descritta sopra; ad esempio si potrebbe pensare di produrre industrialmente i pannelli allintern di camere sotto vuoto: in tal caso non sarebbe più necessaria la valvola 9 per l’evacuazione dell’aria in quanto il vuoto nel pannello sarebbe ottenuto nella camera in cui viene fatto l’assemblaggio dei pezzi.

Anche la tenuta lungo il bordo del pannello che nell’esempio considerato è ottenuta con la guarnizione a striscia 12, potrà essere realizzata in altro modo o eventualmente anche mancare. Si pensi per esempio al caso in cui la superficie delle piastre 3 e 4 a contatto con lo strato centrale 2 sia di gomma o altro materiale del genere, capace quindi di garantire una tenuta di per sé senza bisogno di guarnizioni esterne.

Infine è solo il caso di precisare che la geometria del pannello potrà essere diversa da quella piana mostrata nei disegni, in quanto i principi che ne sono alla base si applicano anche al caso di pannelli cilindrici, bombati o comunque non piani.

Una particolare forma dell’invenzione che non richiede la presenza di intagli o fori per rendere intercomunicanti le celle dello strato a nido d’ape, è invece quella illustrata nelle figure 5 e 6.

Questa forma, nella quale per semplicità è stata mantenuta la stessa numerazione degli elementi che compongono il pannello dell’esempio precedente, comprende due strati uguali 2a, 2b a nido d’ape, disposti uno sull’altro con le loro celle 6 sfalsate: grazie a questo semplice accorgimento le celle risultano intercomunicanti (come indicato dalle frecce in fig. 6) senza bisogno di praticare su di esse gli intagli o fori sopra menzionati.

Per il resto questo secondo esempio dell’invenzione risulta simile al precedente, nel senso che per realizzare il pannello viene di nuovo evacuata l’aria dal suo interno collegando la valvola 9 ad una pompa per il vuoto tramite il tubo flessibile 10; ulteriormente, anche in questo caso il bordo del pannello è sigillato con una guarnizione a striscia 12 che assicura la tenuta.

Come si vede, con questa forma dell’invenzione si possono realizzare pannelli fonoisolanti più spessi (usando lo stesso tipo di nido d’ape) rispetto al caso precedente, in maniera semplice e rapida; va comunque da sé che si potranno usare anche tre, quattro o più strati a nido d’ape per ottenere pannelli di spessore desiderato, sfalsandoli secondo il principio appena spiegato così da rendere intercomunicanti le loro celle al fine di evacuare l’aria dal loro interno.

Ulteriormente, le possibili varianti segnalate in relazione al primo esempio dell’invenzione sono da considerarsi valide anche per questa sua seconda forma realizzativa; esse rientrano tutte nelle rivendicazioni che seguono.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pannello isolante comprendente almeno uno strato a nido d’ape (2, 2a) interposto tra due piastre (3, 4), caratterizzato dal fatto che tali piastre sono mantenute assemblate con lo strato a nido d’ape per effetto del vuoto presente aH’intemo delle celle (6) di esso.
2. 2. Pannello secondo la rivendicazione 1, in cui le celle (6) di detto almeno uno strato a nido d’ape (2) sono intercomunicanti ed in cui è presente almeno una valvola (9) per l’evacuazione dell’aria dall’interno del pannello, predisposta su dette piastre (3, 4) o sullo strato a nido d’ape.
3. 3. Pannello secondo la rivendicazione 2, in cui le celle (6) sono rese intercomunicanti da fori e/o intagli (7) nelle loro pareti.
4. 4. Pannello secondo la rivendicazione 2, in cui è presente almeno un secondo strato a nido d’ape (2b) tra le piastre (3, 4), giustapposto al primo con le rispettive celle (6) sfalsate così che queste risultano intercomunicanti per effetto di tale disposizione sfalsata.
5. 5. Pannello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una guarnizione (12) applicata lungo il bordo dello strato o degli strati a nido d’ape (2, 2a, 2b) e delle piastre (3, 4) -contrapposte.
6. 6. Pannello secondo la rivendicazione 5, in cui la guarnizione (12) è costituita da un nastro, una pellicola o un cordone di materiale polimerico.
7. 7. Procedimento per la realizzazione di un pannello isolante secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente le fasi di: - predisporre almeno uno strato a nido d’ape (2, 2a) tra due piastre (3, 4); - evacuare l’aria dalle celle (6) di detto almeno uno strato a nido d’ape, così che le piastre restano applicate contro di esso per effetto del vuoto all’ interno del pannello.
8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, comprendente la fase di predisporre dei fori e/o degli intagli (7) nelle celle (6) di detto almeno uno strato a nido d’ape (2) per renderle intercomunicanti, ed in cui la fase di evacuazione dell’aria viene attuata collegando almeno una valvola (9) predisposta su una di dette piastre (3, 4) o sul bordo di detto strato a nido d’ape, con mezzi di aspirazione.
9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 7, comprendente la fase di predisporre un secondo strato a nido d’ape (2b) tra le piastre (3, 4) e giustapposto al primo in modo sfalsato così da rendere intercomunicanti le rispettive celle (6), ed in cui la fase di evacuazione dell' aria viene attuata collegando almeno una valvola (9) predisposta su una di dette piastre (3, 4) o sul bordo di uno di detti strati (2a, 2b) a nido d’ape, con mezzi di aspirazione.
10. 10. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9, comprendente la fase di applicare una guarnizione (12) per sigillare il bordo di detto almeno uno strato a nido d’ape (2, 2a, 2b) e delle piastre (3, 4), prima di evacuare laria.