ITMI20060560A1 - Metodo per rivestire superfici solide - Google Patents

Description

Il presente trovato ha come oggetto un metodo per formare rivestimenti funzionali su superfici solide con sospensioni liquide contenenti micro e/o nanoparticelle, un'apparecchiatura per realizzare tale metodo, un rivestimento ottenuto con tale metodo e una superficie solida rivestita con il metodo del trovato.

I rivestimenti con SLMN (sospensioni liquide contenenti micro o nanoparticelle) sono utili per impartire alle superfici rivestite prestazioni funzionali particolari. I rivestimenti con SLMN sono ad esempio utilizzati per impartire idrofobia e/o idrofilia (ad esempio al fine di ottenere l'auto pulizia delle superfici rivestite), e resistenza ad una o più di abrasione, scalfittura (printing), improntatura (finger printing), stabilità chimica ambientale, degradazione UV.

I processi convenzionali di rivestimento di superfici solide si possono suddividere in due grosse categorie: rivestimenti senza formazione di gocce e rivestimenti con formazioni di gocce.

Le metodiche appartenenti al primo gruppo sono quelle più diffuse e comprendono essenzialmente tecniche "ad immersione" (Dip coating, Rod coating, Knife coating, Blade coating, Gravure coating, Roll coating, Slot ed extrusion coating, Slide coating, Curtain coating). Le metodiche per immersione presentano numerosi inconvenienti fra cui quelli di causare l'agglomerazione (clusterizzazione) delle particelle in fase di essiccamento, togliendo uniformità al rivestimento, l'impossibilità di ottenere rivestimenti uniformi (soprattutto in termini di uniformità di spessore), la difficoltà di rivestire superfici con forme geometriche complesse o microporose, situazione in cui è facile perdere gran parte della sospensione applicata con un relativo aumento dei costi industriali, e infine sono poco versatili poiché non consentono di ottenere rivestimenti "duri".

Le metodiche del secondo gruppo solitamente generano le gocce sfruttando sistemi a spray. Esse comprendono una prima fase di miscelazione delle particelle con i mezzi veicolanti liquidi per formare una sospensione liquida colloidale. Alla miscelazione segue poi la formazione delle gocce che, come detto, avviene attraverso sistemi di spray ad ugelli, e il deposito delle gocce sulle superfici solide da rivestire. Infine, avviene l'evaporazione, essiccamento od indurimento del mezzo sospendente con formazione del film. Durante le fasi di deposizione e evaporazione, essiccamento od indurimento, avviene la coalescenza delle microgocce che conduce alla formazione del rivestimento definitivo .

Un primo inconveniente delle tecniche a spray risiede nel fatto che gli stress fisici a cui sono sottoposte le sospensioni durante la spruzzatura dall'ugello (formazioni di flussi ad alta pressione attraverso l'ugello stesso) crea immancabilmente una separazione di fasi che fa perdere alla sospensione quella omogeneità di dispersione invece necessaria per ottenere rivestimenti di spessore e proprietà fisiche uniformi e costanti. L'omogeneità di dispersione è richiesta in particolare nel caso della filmatura di superfici vetrose dove è necessario mantenere la trasparenza del vetro stesso, caratteristica compromessa però da fenomeni di clusterizzazione delle particelle o di disomogeneità di dispersione.

Un secondo inconveniente delle tecniche a spray risiede nel meccanismo fisico attraverso il quale producono le gocce. Normalmente, il diametro delle gocce dipende da numerosi fattori fra cui parametri chimico-fisici intrinseci delle sospensioni {quali la viscosità, la densità, la tensione superficiale), parametri di processo (quali le dimensioni di raggio interno ed esterno e lunghezza dell'ugello, e la portata (volume/tempo) del flusso attraverso l'ugello), e le percentuali in peso o volume delle micro e nanoparticelle nella sospensione.

Nei sistemi a spray convenzionali la goccia si forma lungo il filetto fluido (jet) che esce ad alta pressione dall'ugello, precisamente alla distanza alla quale l'ampiezza delle oscillazioni cui va in contro il jet supera il diametro del jet stesso. Per produrre gocce di dimensioni utili però, i sistemi a spray convenzionali richiedono altissime pressioni di esercizio (fino a circa 20.000 atmosfere). Per esempio, per formare microgocce di acqua con diametro nell'ordine di 10 micron, con un ugello di 20 micron di diametro e lunghezza di 200 micron, la pressione necessaria è di 5.000 atmosfere. Con liquidi a viscosità maggiore dell'acqua o per ottenere diametri inferiori, tale pressione sale ulteriormente. Inoltre, tentare di ridurre le pressioni di esercizio significa produrre gocce di diametro eccessivamente grande e tale da contenere talmente tanto mezzo sospendente che l'evaporazione o essiccamento del mezzo sospendente stesso dagli strati profondi del film in via di formazione determinerà la produzione di rivestimenti porosi. È dimostrato che la porosità va a peggiorare nel tempo le proprietà fisicomeccaniche del rivestimento (life time).

Per ridurre le pressioni, sono stati studiati sistemi a spray dinamici che amplificano le oscillazioni fluidodinamiche del jet {ad esempio attraverso pompe con iniettori piezoelettrici) o, in alternativa, sistemi in cui si atomizza il jet facendolo impattare (splushing) contro le pareti del sistema o contro flussi di aria presenti nel sistema.

Una soluzione particolarmente apprezzata è quella di atomizzare il jet in ambienti statici generando gocce di diametro inferiore a 3 micron mediante l'uso trasduttori ultrasonici (Ultrasonic Atomizing Transducers) che originano frequenze ultrasoniche di risonanza molto elevata (oltre i 2MHz) e che operano sul jet all'uscita dall'ugello. Tali sistemi richiedono tuttavia decine di Watt di potenza, basse portate di liquido (al massimo di 400cc/ora) e non sono efficaci per vaporizzare sospensioni. In particolare si è sperimentalmente accertato che i trasduttori ultrasonici non sono adatti in sistemi spray per vaporizzare le SLMN poiché l'introduzione di particelle in sospensione o impedisce la formazione di gocce o causa la rapida occlusione degli ugelli.

Compito del presente trovato è quindi fornire un metodo per produrre rivestimenti funzionali di superfici solide che superi gli inconvenienti dell'arte nota.

Uno degli scopi è fornire un metodo per produrre rivestimenti funzionali di superfici solide a partire da sospensioni liquide contenenti microparticelle e/o nanoparticelle (SLMN) che permetta di ottenere rivestimenti uniformi in termini di spessore, densità e proprietà impartite alla superficie rivestita.

Un altro scopo è fornire un metodo come sopra che trasformi le SLMN in gocce mantenendo però l'omogeneità di distribuzione delle SLMN all'interno delle gocce, metodo che consenta di rivestire anche superfici poco accessibili per motivi geometrici, e che permetta di ottenere rivestimenti sia morbidi che duri; metodo che, senza ricorrere ad elevate pressioni di esercizio, trasformi le sospensioni in vapori di gocce dal diametro sufficientemente piccolo da evitare fenomeni di clustering o di formazione di porosità nel film finale, metodo che riduca al minimo gli sprechi di sospensione, che consenta di operare con portate di liquido compatibili con la pratica industriale, e che, se applicato a superfici vetrose, permetta se desiderato di mantenerne la trasparenza.

Ancora un altro scopo è fornire un metodo come sopra che consenta di produrre rivestimenti di spessore inferiore agli spessori attualmente ottenibili, rivestimenti multifunzionali sitospecifici (cioè in grado di impartire proprietà differenti a seconda dell'area )

Un altro scopo è fornire un'apparecchiatura per realizzare il metodo di cui sopra.

Un altro scopo è fornire un rivestimento preparato con il metodo di cui sopra.

Un altro scopo è fornire una superficie rivestita esternamente con uno rivestimento preparato con il metodo di cui sopra.

Questi e altri scopi sono raggiunti da un procedimento come definito nella rivendicazione 1.

Gli scopi dell'invenzione sono altresì raggiunti da un rivestimento come definito nella rivendicazione 13.

Gli scopi dell'invenzione sono altresì raggiunti da una superficie solida rivestita esternamente da un rivestimento come definita nella rivendicazione 15.

Gli scopi dell'invenzione sono altresì raggiunti da un'apparecchiatura come definita nella rivendicazione 18.

Si intende che qualunque caratteristica menzionata in merito ad uno solo degli aspetti del trovato ma riferibile anche ad altri aspetti, è da considerarsi ugualmente valida in merito a questi ultimi sebbene non esplicitamente ripetuta.

Il presente trovato verrà descritto con riferimento alle Figure 1-5, qui fornite a solo scopo esemplificativo e non limitativo, dove:

- la Figura 1 rappresenta in forma di schema a blocchi, una forma realizzativa di un'apparecchiatura per realizzare il metodo del trovato e da cui sono anche desumibili le fasi del metodo del trovato,

la Figura 2 rappresenta uno schema dei magneti ad anello utilizzati in una forma realizzativa preferita del trovato per polarizzare una sospensione SLMN, e

le Figure 3-5 rappresentano sezioni (Figura 5) e viste prospettiche (Figure 3 e 4) di uno schema del condensatore bicilindrico utilizzato in una forma realizzativa preferita del trovato per la produzione di ioni gassosi.

In un primo aspetto, il trovato riguarda un procedimento per realizzare rivestimenti funzionali su superfici solide, comprendente le fasi di:

i) polarizzare mediante uno o più campi magnetici una sospensione liquida comprendente almeno un mezzo sospendente liquido e almeno una tipologia di micro e/o nanoparticelle sospese in detto mezzo sospendente, ii) sottoporre un gas ionizzabile, preferibilmente aria, all'azione di uno o più campi elettrici al fine di ionizzare uno o più componenti presenti in tale gas,

iii) miscelare il gas ionizzato della fase ii) con la sospensione polarizzata della fase i) all'interno di uno o più contenitori ciascuno comprendente almeno un trasduttore ultrasonico,

dove le fasi i) e ii) possono avvenire in qualunque ordine reciproco, preferibilmente contemporaneamente ed in parallelo, la fase iii) deve avvenire successivamente alle due fasi precedenti, e dove la fase iii) determina la vaporizzazione della sospensione liquida.

Sebbene non ci si voglia vincolare ad alcuna particolare teoria o fenomeno fisico, ai fini di una completa comprensione del trovato, la Richiedente ritiene utile valutare quanto segue.

Un liquido di per sé già polare o polarizzabile, ha uno stato molecolare che, in condizioni normali, presenta i vettori polarizzazione delle singole molecole direzionati in modi caotico e casuale. Con il passaggio del liquido all'interno di forti campi magnetici, come nel presente trovato, la sua polarizzazione diviene però uniforme. L'intensità di tali campi magnetici può essere scelta a seconda del grado di polarizzazione che si vuole impartire alla sospensione, cioè del grado di "ordine" che si vuole creare all'interno della sospensione. A questo proposito si noterà che l'eventuale presenza di micro e nanoparticelle sospese nel liquido potrebbero interferire con il campo magnetico esterno a seconda delle proprietà dielettriche e paramagnetiche del materiale con cui sono realizzate. Per questioni di stabilità energetica però, i vettori polarizzazione delle nano e microparticelle tenderanno comunque a direzionarsi in maniera tale da sommarsi ed aumentare l'intensità del campo esterno.

La fase iii) come sopra descritta determina la vaporizzazione della sospensione in seguito all'impatto di natura meccanica, fisica e chimica tra gas ionizzato (preferibilmente aria ionizzata) contro il liquido polarizzato, in presenza degli ultrasuoni.

Nel trovato, con vaporizzazione o atomizzazione o nebulizzazione, si intende la trasformazione della sospensione in una nebbia composta da gocce aventi dimensioni preferibilmente comprese fra 0 micron e 3 micron, limite inferiore escluso.

L'impatto tra gas ionizzato e liquido polarizzato è favorito dagli ultrasuoni dell'uno o più contenitori che così diventano cavità risonanti attivate dal trasduttore ultrasonico. Tale trasduttore può, ad esempio, essere compreso nelle pareti del contenitore o sul fondo dello stesso.

Un aspetto essenziale del presente trovato è costituito dal fatto di ottenere la vaporizzazione delle SLMN senza ricorrere ad ugelli o alle alte pressioni tipiche dei sistemi a spray così che non vi sia il rischio di provocare separazioni di fasi fra la componente liquida della sospensione e componente particellare che hanno densità diverse. Per far fluire la sospensione nelle condutture che scorrono attraverso i campi magnetici deputati alla polarizzazione della sospensione stessa, sono necessarie pressioni molto basse, non comparabili con le pressioni necessarie per la formazione del jet nei classici sistemi a spray.

In una forma realizzativa del trovato, il metodo comprende una ulteriore fase iv), successiva alla fase iii), di convogliare e depositare la sospensione nebulizzata su una superficie solida da rivestire .

In una forma realizzativa, il metodo del trovato comprende una ulteriore fase v), successiva alla fase iv), di determinare la solidificazione della sospensione SLMN deposta sulla superficie solida da rivestire. Le sospensioni liquide SLMN possono essere fatte solidificare ad esempio per semplice raffreddamento in quanto il diametro delle gocce è talmente piccolo da causare una rapidissima evaporazione del mezzo sospendente in esse contenuto.

In alternativa è possibile determinare la solidificazione attraverso l'innesco, ad esempio mediante radiazioni termiche o UV, di reazioni chimiche (catalisi) che coinvolgono uno o più componenti eventualmente aggiunti in fase iniziale alle sospensioni stesse e vaporizzati insieme alle nano e microparticelle. Tali reazioni creano una matrice al cui interno rimangono poi inglobate le micro e le nanoparticelle. Nella forma realizzativa in cui si desideri ottenere la solidificazione attraverso reazione chimica, è quindi vantaggioso aggiungere alla sospensione almeno un ingrediente opzionale che, se adeguatamente sollecitato (per esempio attraverso raffreddamento, irraggiamento termico o irraggiamento UV), dia luogo alla reazione di solidificazione. Tali ingredienti opzionali sono ad esempio selezionati fra monomeri e prepolimeri (omo e co-prepolimeri), liquidi e non, in grado di polimerizzare una volta deposti se sottoposti a radiazioni (quali UV e termiche). Eventualmente, è anche possibile favorire la polimerizzazione anche con l'aggiunta di catalizzatori chimici anch'essi da aggiungere in fase iniziale alla sospensione.

In alternativa è possibile evitare di aggiungere altri ingredienti alla sospensione e scegliere un mezzo sospendente dotato di una struttura chimica in grado di solidificare se adeguatamente sollecitato (per esempio attraverso raffreddamento, irraggiamento termico o irraggiamento UV) .

Con il metodo del trovato si arriva quindi a produrre rivestimenti funzionali di spessori uniformi preferibilmente compresi fra 5 nanonetri e 6 micron, denotati da completa assenza di porosità.

Con "funzionali" si intende che il rivestimento del trovato impartisce particolari proprietà fisiche o chimiche alla superficie rivestita dove tali proprietà sono funzione della quantità e della qualità delle nano e microparticelle depositate. A questo riguardo si deve notare che il metodo del trovato rende possibile impartire diverse proprietà ad una medesima superficie in modo regiospecifico. In altri termini, variando la quantità e la qualità della composizione di nano e microparticelle depositata da zona a zona della superficie, sarà possibile non solo modificare lo spessore del rivestimento - e quindi la "quantità" o intensità della proprietà impartita - ma anche modificare la "qualità" della proprietà stessa. Ad esempio, sarà possibile ottenere superfici rivestite in cui una parte è resistente all'acqua, una parte presenta proprietà di resistenza alla corrosione acida e una terza parte ha le proprietà di cattura dell'energia solare tipiche di un pannello fotovoltaico.

Con "ionizzare un gas", nel trovato si intende caricare negativamente uno o più componenti di tale gas. Nel caso preferito in cui il gas sia aria, la ionizzazione coinvolge ossigeno. La ionizzazione di uno o più componenti dipende essenzialmente dall'intensità scelta del campo elettrico generato dal o dai condensatori, come verrà descritto più in dettaglio infra .

Con superficie o superficie solida da rivestire si intende una superficie di elementi in plastica (anche plastiche trasparenti), metallo, ceramica, e preferibilmente vetro, di qualunque foggia, forma e dimensione .

Con sospensioni liquide contenenti microparticelle e/o nanoparticelle si intende una sospensione comprendente uno o più mezzi liquidi sospendenti e almeno una tipologia di microparticelle o nanoparticelle.

Con mezzo sospendente si indica un liquido non in grado di sciogliere le particelle che si intende utilizzare. Una volta scelta la tipologia di particella che si intende utilizzare, il tecnico del ramo saprà immediatamente e con facilità scegliere di conseguenza il mezzo o la miscela di mezzi sospendenti adatta. Un mezzo sospendente preferito è acqua o miscele contenenti acqua. Si noti che il mezzo sospendente deve essere polarizzabile ma non è necessario che esso presenti già di per sé polarità in quanto l'azione dei campi magnetici a cui viene sottoposta la sospensione è in grado oltre che di orientare dipoli già presenti anche di generare dipoli indotti in mezzi normalmente apolari.

Con micro e nanoparticelle si intende particelle di dimensioni micrometriche e nanometriche metalliche, organiche o ceramiche, come per esempio possono essere i pigmenti delle vernici. Tipologie di particelle preferite sono particelle di ITO, ATO, TiO2, CaCO3, silice, silicio e loro miscele. Tipologie preferite di micro e nanoparticelle sono micro e nanoparticelle convenzionali per la produzione di rivestimenti per pannelli fotovoltaici, particolarmente micro e nanoparticelle utilizzate nella tecnologia cosiddetta "quantum dots".

Con polarizzazione di una sospensione SLMN si intende l'orientazione indotta dei dipoli presenti nella sospensione, siano essi propri delle molecole di mezzo sospendente (come ad esempio nel caso di acqua) siano essi propri delle nano e microparticelle sospese (come nel caso in cui il mezzo sospendente sia di per sé apolare).

Con "campi magnetici" si intende campi magnetici generati da mezzi I) come descritti più avanti in riferimento all'apparecchiatura del trovato.

Con "campi elettrici" si intende campi elettrici generati da uno o più condensatori II) come descritti più avanti in riferimento all'apparecchiatura del trovato.

In una forma altamente vantaggiosa del trovato, l'intervallo di percentuali in volume delle particelle che si possono usare nelle SLMN è compresa tra 10% e 74% sul volume complessivo della sospensione. Qualora si desideri ottenere rivestimenti trasparenti, è preferibile ricorrere a percentuali basse, vantaggiosamente comprese fra 10% e 20% in volume sul volume complessivo della sospensione.

In un ulteriore aspetto, il trovato riguarda un'apparecchiatura per realizzare il metodo sopra descritto, detta apparecchiatura comprendendo:

I) mezzi, preferibilmente uno o più magneti, atti a generare campi magnetici per polarizzare una sospensione liquida contenente nano e/o microparticelle (SLMN) come sopra definita,

II) uno o più condensatori atti a generare campi elettrici per ionizzare un gas,

III) uno o più contenitori comprendenti almeno un trasduttore ultrasonico, e

IV) mezzi atti a connettere i mezzi I), II) e III) sopra menzionati e a convogliare la sospensione liquida polarizzata e il gas ionizzato nell'uno o più contenitori III),

dove i mezzi I) e II) sono preferibilmente posizionati in parallelo e i mezzi III) sono posizionati a valle di entrambi i mezzi I) e II).

In una forma realizzativa, l'apparecchiatura comprende anche mezzi V) posizionati a valle dei mezzi III), atti a convogliare la sospensione SLMN nebulizzata su una superficie solida da rivestire. La superficie da rivestire può assumere qualunque posizione reciproca rispetto alla direzione del fluido di gocce uscente dal contenitore IV) ma preferibilmente è in posizione verticale.

In una forma realizzativa, l'apparecchiatura comprende anche mezzi VI), posizionati a valle dei mezzi V), atti a determinare la solidificazione forzata della sospensione SLMN deposta sulla superficie solida da rivestire. Ad esempio, i mezzi VI) possono essere mezzi per riscaldare la superficie solida da rivestire o mezzi per irraggiare la superficie solida da rivestire con radiazioni UV.

In una forma realizzativa, l'apparecchiatura comprende anche mezzi VII), posizionati a monte dei mezzi II) e ad essi collegati, atti a introdurre forzatamene il gas da ionizzare all'interno dei mezzi II) per ionizzare. I mezzi VII) sono ad esempio costituiti da un sistema di pompaggio. I mezzi VII) possono anche essere utilizzati per favorire l'uscita della sospensione atomizzata dall'uno o più contenitori indirizzandola verso una superficie solida da rivestire.

A scopo esemplificativo, l'apparecchiatura verrà ora descritta con particolare riferimento alla Figura 1, in cui il gas da ionizzare è aria (e dove quindi la ionizzazione determina la produzione di ozono carico) in cui:

l'elemento 1 è un contenitore ove è contenuta la SLMN dopo la fase di miscelazione (non mostrata) di nano e/o microparticelle con il mezzo liquido sospendente, e opzionalmente con gli altri ingredienti eventualmente necessari per l'indurimento fisico o chimico del rivestimento finale;

- gli elementi 2 e 3 sono rispettivamente magneti 2 atti a generare il campo magnetico che determina la polarizzazione della SLMN, e condotti 3 di trasporto della sospensione polarizzata al contenitore 7 in cui la sospensione verrà miscelata con l'aria ionizzata. Lungo i condotti 3 la polarizzazione può essere mantenuta o, se desiderato, anche aumentata attraverso la presenza di ulteriori magneti opzionali (non indicati in figura);

- gli elementi 4 e 5 rappresentano una forma realizzativa molto vantaggiosa di un condensatore del trovato, in cui tale condensatore è diviso in due regioni distinte (rispettivamente, 4 e 5). Tale forma realizzativa verrà dettagliatamente descritta più sotto;

l'elemento 6, rappresenta mezzi per il controllo della percentuale di aria entrante nel condensatore bicilindrico e la percentuale di ozono carico uscente dall'ozonizzatore. L'elemento 6 è di preferenza un circuito elettronico;

l'elemento 7 rappresenta il contenitore al cui interno è posizionato il trasduttore ultrasonico 8, e in cui avviene l'impatto tra la sospensione liquida polarizzata proveniente dall'elemento 3 e l'aria ionizzata proveniente dall'elemento 5;

- l'elemento 9 rappresenta la superficie solida da rivestire su cui viene fatta convogliare la sospensione SLMN nebulizzata in uscita dal contenitore 7 ad esempio attraverso un'apertura nel contenitore 7, vantaggiosamente di forma circolare e di diametro compréso fra circa 2 e 3cm.

In figura 1 non è mostrato il sistema di pompaggio, ad esempio composto da almeno un ventilatore e almeno una pompa dosatrice a bassa pressione, che introduce aria da ionizzare negli elementi 4 e 5. Tale sistema di pompaggio può inoltre favorire anche l'uscita della sospensione atomizzata dal contenitore 7 indirizzando il flusso di gocce verso la superficie 9.

Una volta che è avvenuta la deposizione della SLMN sulla superficie solida, l'essiccazione può avvenire per semplice evaporazione ed in tempi rapidissimi vista la ridotta dimensione delle gocce generate, soprattutto nella forma realizzativa vantaggiosa in cui il mezzo sospendente sia acqua. Alternativamente, la solidificazione può essere forzata per via chimica o fisica (ad esempio per irraggiamento termico o UV). In questo caso l'apparecchiatura deve comprendere mezzi atti a forzare la solidificazione e, opzionalmente, la sospensione vaporizzata può contenere uno o più ingredienti in grado di polimerizzare o indurire se sottoposti ad esempio a irraggiamento termico o UV.

A scopo esemplificativo, una forma realizzativa vantaggiosa dei mezzi I) verrà ora descritti con particolare riferimento ai magneti della Figura 2.

In Figura 2 sono indicati quattro magneti ad anello (rispettivamente indicati con 10, 11, 12 e 13) posizionati in serie. Le specifiche tecniche di tali magneti, quali l'intensità dei campi generati, dipendono da svariati fattori, quali:

il grado di polarizzazione che si desidera impartire alla sospensione del liquido, e

- l'eventuale contributo magnetico conferito alla sospensione dalle proprietà elettriche delle nano e microparticelle che, come detto, possono modificare le energie in gioco.

In figura 2, oltre ai magneti 10, 11, 12 e 13, si nota anche l'elemento 14, che rappresenta un condotto, preferibilmente in rame, in cui scorre la sospensione liquida ad una data portata. La scelta della portata rientra tra le decisioni che un tecnico del ramo potrà prendere facendo riferimento alla normale conoscenza nel settore a seconda, ad esempio, della specifica applicazione e/o dello spessore desiderato del rivestimento. La conduttura 14 è preferibilmente ubicata al centro dei magneti 10, 11, 12 e 13.

In una forma realizzativa assai preferita, i magneti 10, 11, 12 e 13 sono atti a generare campi magnetici di intensità compresa fra 200J/cm<3>·10<-3>e 300J/cm<3>·10<-3>. Tali magneti sono vantaggiosamente ottenuti per sinterizzazione di neodimio. Esempi commerciali di magneti utili sono ad esempio quelli acquistabili con il nome di MagNEO®. In maniera preferita, nel contesto del presente trovato si possono utilizzare magneti MagNEO® da grado N30 a grado N43, preferibilmente magneti di grado N38, dove N indica il numero magnetico ed è quindi indice dell'intensità del campo da esso generato.

A scopo esemplificativo, verrà ora descritta una forma realizzativa preferita dell'uno o più condensatori II). In tale forma realizzativa, i campi elettrici sono vantaggiosamente generati da un condensatore bicilindrico costituito da cilindri coassiali entrambi internamente cavi, in cui i cilindri a diametro inferiore sono inseriti all'interno di un cilindro a diametro maggiore, lasciando però un'intercapedine fra i cilindri coassiali.

I due cilindri comprendono lamine, preferibilmente in rame, che rappresentano le due armature del condensatore.

Con superficie (o lamina o parete) interna del cilindro esterno e superficie (o lamina o parete) esterna del cilindro interno si intendono, se non diversamente indicato, le aree dei cilindri che si affacciano sull'intercapedine fra i due cilindri.

Come detto, tra la superficie interna del cilindro esterno (a diametro maggiore) e la superficie esterna del cilindro interno (a diametro inferiore), vi è un'intercapedine in cui scorre il gas da ionizzare. L'intercapedine è in collegamento fluido con un punto di ingresso nel condensatore e con un punto di uscita, così da consentire l'alimentazione del gas e la sua uscita dall'intercapedine una volta ionizzato .

La lamina esterna del cilindro a diametro inferiore è rivestita di un materiale isolante, preferibilmente vetro, così da evitare scariche elettriche tra le due pareti del condensatore senza intaccare il campo elettrico generato tra le due armature del condensatore.

Nel caso di un generico gas, tra le armature del condensatore cilindrico si avrà una differenza di potenziale atta a generare un campo elettrico sufficiente a ionizzare negativamente almeno parte delle molecole di gas che passano nell'intercapedine. Il valore di tale differenza di potenziale potrà agevolmente essere calcolata caso per caso dal tecnico del ramo sulla base della normale conoscenza nel settore una volta scelto il gas da utilizzare.

All'uscita del condensatore cilindrico si avrà quindi un flusso gassoso contenente ioni negativi, flusso che verrà successivamente direzionato e fatto collidere con la sospensione polarizzata.

Nella forma realizzativa preferita in cui il gas è aria, il condensatore bicilindrico è come rappresentato nelle Figure 3-5. Il condensatore 24 è diviso in due regioni 26 e 27, fisicamente distinte, posizionate in serie in modo coassiale e separate da un setto forato 25 elettricamente isolante. Ognuna delle due regioni 26, 27 è a sua volta costituita da due cilindri cavi coassiali 15, 16, e 15', 16', come sopra descritti e mantenuti uniti da una struttura 17 esterna di raccordo. Le coppie di cilindri coassiali 15, 16, 15' e 16' definiscono due intercapedini 18 e 18' che sono fra loro in comunicazione fluida. In particolare, la porzione distale dell'intercapedine 18 nella regione prossimale 26 del condensatore rispetto alla direzione di scorrimento del gas, è in comunicazione fluida con la porzione prossimale dell'intercapedine 18' della regione distale 27 del condensatore tramite il foro 21 nel setto isolante 25.

I due cilindri esterni 16 e 16' delle due regioni 26, 27 hanno diametro fra loro identico, così come i due cilindri interni 15 e 15'. Per semplicità, si indicheranno qui le due regioni del condensatore bicilindrico rispettivamente come regione "ionizzante" (26) e regione "ozonizzante" (27), dove la regione ionizzante 26 è posizionata a monte della regione ozonizzante 27 rispetto alla direzione del flusso di aria.

La porzione prossimale dell'intercapedine 18 nella regione ionizzante 26 contiene un punto di ingresso 22 del gas all'interno del condensatore 24 ed è in comunicazione fluida con il sistema opzionale di pompaggio che forza il gas da ionizzare all'interno del condensatore 24 stesso.

La porzione distale dell'intercapedine 18' nella regione ozonizzante 27 contiene un punto di uscita 23 del gas ionizzato dal condensatore 24 ed è in comunicazione fluida con i mezzi IV) atti a connettere il condensatore bicilindrico 24 stesso con l'uno o più contenitori III).

Nel caso in cui il gas è aria, si è trovato che la ionizzazione coinvolge l'ossigeno in essa presente, creando ozono carico negativamente. In questa forma realizzativa, le due regioni, ionizzante 26 e ozonizzante 27 hanno voltaggi differenti l'una dall'altra, nel senso che la differenza di potenziale fra la lamina 19 o 19' del cilindro esterno 16 o 16' e la lamina 20 o 20' del cilindro interno 15 o 15' è diversa a seconda del fatto che ci si trovi nella regione 26 o nella regione 27. Infatti, nella prima regione 26 (ionizzatore), la differenza di potenziale fra le due piastre del condensatore è (in modulo) pari a 15KV o superiore. Nella seconda regione 27 (ozonizzatore) invece, la differenza di potenziale fra le due piastre del condensatore è (in modulo) pari a 40KV o superiore. Il risultato di questa combinazione è che all'uscita della seconda regione 27 del condensatore cilindrico 24 si ottiene un flusso di aria in cui parte dell'ossigeno è stato trasformato in ozono carico negativamente.

È possibile ricorrere a qualunque soluzione tecnica nota per ottenere le differenze di potenziale sopra indicate. Tuttavia, in una forma realizzativa assai vantaggiosa, per ottenere un potenziale negativo e pari ad almeno -15KV a livello della lamina del cilindro interno dello ionizzatore, tale lamina è collegata all'uscita di un normale circuito elettrico alimentato con un basso voltaggio (ad esempio circa pari a 10 volt), dove però tale circuito comprende un trasformatore e stadi moltiplicatori di tensione posizionati all'uscita del secondario del trasformatore stesso. Selezionando semplicemente il numero di moltiplicatori, questa soluzione permette di aumentare la bassa tensione in entrata fino al valore desiderato (preferibilmente almeno -15KV).

In una forma realizzativa preferita, per ottenere un potenziale positivo e pari ad almeno 40KV a livello della lamina del cilindro interno dell'ozonizzatore, tale lamina è collegata all'uscita di un circuito elettrico convenzionale alimentato con un basso voltaggio (ad esempio circa pari a 10 volt). Il circuito comprende un normale generatore di impulsi elettrici collegato a valle ad una bobina. Il generatore di impulsi è anche in grado di amplificare il basso voltaggio in entrata al circuito. La bobina è posizionata subito a monte dell'uscita del circuito stesso. Selezionando semplicemente la caratteristiche strutturali della bobina e le capacità di amplificazione del generatore di impulsi, questa soluzione permette di ottenere in uscita dal circuito un'alta tensione positiva, ad esempio pari ad almeno 40KV.

In una forma realizzativa preferita, è possibile allestire in parallelo più condensatori bicilindrici alimentati da un unico condotto del gas entrante e i cui condotti di uscita sono fatti collimare in un unico condotto che convoglierà il gas verso il contenitore o contenitori in cui avverrà l'impatto con la sospensione polarizzata. Questa forma realizzativa consente di moltiplicare le lamine dei due cilindri del condensatore bicilindrico, offrendo una significativa versatilità operativa. Infatti, le differenze di potenziale dei vari condensatori in parallelo potrebbero essere differenti in modo da avere la possibilità di controllare in modo ancora più fine la quantità e qualità della ionizzazione del gas adattandola ad esempio in base al tipo di micro e nanoparticelle da depositare.

Il flusso del gas nell'intercapedine 18 e 18' presente tra le piastre del condensatore cilindrico 24 è opzionalmente ma vantaggiosamente controllato da un circuito elettronico 6. Il circuito 6 è stato progettato e realizzato per poter variare la quantità (portata) di gas in ingresso nel condensatore 24 e quindi in definitiva la percentuale di ioni ionizzati in uscita dal condensatore 24. Si nota infatti che facendo variare la quantità di ioni è possibile modificare la forza di impatto sulla sospensione e quindi il grado di atomizzazione della sospensione stessa. Nel caso di un condensatore cilindrico diviso in due sezioni come quello qui descritto qualora il gas sia aria, il circuito 6 controlla sia la portata dell'aria in entrata nello ionizzatore, sia la portata del gas ionizzato passante tra ionizzatore e ozonizzatore .

Riguardo alla forza di impatto tra gas e sospensione, si nota che la quantità di moto trasferita dagli ioni sulla superficie della sospensione da nebulizzare è direttamente funzione della loro carica e, ovviamente, della loro massa. Pertanto, a parità di carica, lavorare con ozono carico invece che con il più leggero ossigeno (o addirittura con ioni ancora più pesanti dell'ozono), ha consentito in termini pratici incrementare la forza di impatto tra ioni e sospensione. È così possibile variare a piacere la rapidità di vaporizzazione, la quantità di sospensione vaporizzata per unità di tempo e, soprattutto, la dimensione delle gocce, semplicemente variando la percentuale di ioni prodotti o utilizzando gas diversi in fasi successive di uno stesso ciclo di deposizione o, ancora, miscelando in quantità adatte gas ionizzabili differenti così da creare flussi di ioni ad ampio spettro di pesi. Infatti, la maggiore o minore energia trasferita da ioni a peso molecolare diverso alla sospensione o a gocce già formatesi, determinerà un più facile o difficile superamento delle forze di attrazione superficiale che agiscono all'interfase aria/liquido e che tendono ad opporsi alla vaporizzazione della sospensione o alla ulteriore rottura delle gocce.

Un altro parametro che influisce sulla scelta del peso degli ioni da utilizzare è la percentuale e la natura chimica delle particelle sospese. Infatti, una delle conseguenze della presenza di particelle nano o micrometriche all'interno della sospensione è la riduzione delle forze di tensione superficiale proprie del liquido puro, privo cioè di particelle in sospensione. L'effetto di tale diminuzione è quello di rendere ancora più difficile la vaporizzazione del liquido, in quanto una maggior tensione superficiale tenderebbe a favorire l'immediata formazione di gocce a seguito dell'impatto con gli ioni. Modificando la composizione del gas (scegliendo ad esempio di usare ioni più pesanti) si può così agevolmente superare tale inconveniente, ottenendo la vaporizzazione della sospensione a dispetto delle forze che normalmente vi si oppongono.

A scopo esemplificativo, verrà ora descritta una forma realizzativa preferita del trasduttore ultrasonico (elemento 8 in figura 1).

Come detto, il trasduttore è posizionato nel contenitore 7 ove vengono fatti scontrare la sospensione polarizzata in uscita dai campi magnetici e il gas ionizzato uscente dai campi elettrici.

L'impatto fra i due è favorito dall'attrazione elettrica fra la parte positiva dei dipoli della sospensione e la carica negativa fissa degli ioni gassosi. In questa situazione, si è però inspiegabilmente e sorprendentemente trovato che gli ultrasuoni determinano una accelerazione degli ioni causando la rapida atomizzazione della sospensione. Durante questo processo, la sospensione viene sottoposta a stress fisici talmente bassi da mantenere una perfetta omogeneità e uniformità di dispersione di nano e microparticelle all'interno delle gocce formatesi. In altri termini, la combinazione di ultrasuoni, polarizzazione preventiva della sospensione e ionizzazione negativa preventiva di un flusso gassoso, consente l'atomizzazione di parte della sospensione in gocce caratterizzate da diametro medio uguale o inferiore a 3 micron e da una concentrazione uniforme di nano e microparticelle all'interno delle gocce stesse. L'atomizzazione avviene in conseguenza dell'impatto degli ioni sulla superficie della sospensione. In una forma realizzativa preferita, il condotto che convoglia il gas ionizzato verso il contenitore o i contenitori in cui avviene l'impatto con la sospensione polarizzata, si inserisce in una zona posizionata verso il fondo del contenitore o contenitori stessi. Nel caso in cui nel contenitore sia già presente della sospensione e il punto di innesto del condotto che convoglia il gas ionizzato si trovi sotto il livello della sospensione stessa, il flusso continuo di gas impedisce alla sospensione di entrare all'interno del condotto.

Trasduttori preferiti che si sono dimostrati utili ai fini della nebulizzazione sono traduttori con potenza compresa fra 30 e 100 Watt, con frequenza di risonanza compresa fra 1,4 e 2,0 MHz, con impedenza di risonanza compresa fra 2,0 e 4,0 R, con capacità misurata a 1 KHz pari a 2.000 pF, con durata compresa fra 6.000 e 10.000 ore (valori forniti dal costruttore S.Square Enterprise Company Ltd., ProWave Electronics Corporation - Taiwan). Le onde generate da trasduttori rientranti nelle specifiche tecniche sopra evidenziate, esercitano mediamente una pressione di circa 1,2gr/cm<2>e si sono dimostrate adatte a nebulizzare in gocce di diametro inferiore a 3 micron circa tra 400 e 600cc di sospensione/ora .

In una forma realizzativa preferita, trasduttori convenzionali reperibili sul mercato e aventi le specifiche tecniche sopra riportate possono essere parzialmente modificati strutturalmente. In particolare, è stata verificata l'utilità di munire i traduttori con un piedistallo di alluminio che li tenga sollevati rispetto al fondo del contenitore in cui si trovano. Questa soluzione ha consentito di far funzionare i trasduttori evitando che in conseguenza degli ultrasuoni la temperatura della sospensione polarizzata salisse oltre i 50°C, temperatura sopra la quale le prestazioni elettriche della sospensione sono risultate peggiorare rapidamente.

Qualora si desideri aumentare la quantità di sospensione nebulizzata per unità di tempo, è possibile posizionare in parallelo più di un contenitore per poi convogliare in un unico flusso di uscita le gocce prodotte nei diversi contenitori. Infatti, si è trovato che il tasso di nebulizzazione dipende essenzialmente dalla densità della sospensione e quindi dalla quantità presente di nano e microparticelle per unità di volume. Da questo fatto discende che lo sdoppiamento o la suddivisione in generale della portata di sospensione in uscita dai campi magnetici e afferente a più di un contenitore non inficia il tasso di nebulizzazione, ma anzi lo aumenta in modo direttamente proporzionale al numero di contenitori posizionati in parallelo. In una forma preferita, sono presenti due contenitori.

Si è anche sorprendentemente constatato che le gocce ottenute con il metodo del trovato, mantengono una parziale carica, positiva o negativa a seconda dei casi (ad esempio in funzione del liquido sospendente e delle nano e microparticelle contenute), così che la loro successiva deposizione su una superficie solida da rivestire possa essere velocizzata impartendo a tale superficie una carica di segno opposto a quella recata dalle gocce.

Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione delle seguenti forme realizzative preferite, intese esclusivamente a scopo esemplificativo e non limitativo.

Esempio 1

Sono state svolte prove con la sospensione idrofobica Nanotop® della ditta Flexotec® atta ad impartire facilità di pulizia a superfici rivestite. La sospensione comprende nanoparticelle di cristalli di rame di dimensioni comprese fra 10 e 20nm, associati a strutture di particelle più complesse, sempre nanometriche ma spugnose. Le particelle sono sospese in quantità compresa fra 10% e 20% in volume in un liquido composto da due fasi. La prima fase è un solvente polarizzabile a bassa tensione di vapore mentre la seconda è un liquido, anch'esso polarizzabile, che solidifica non appena il solvente è evaporato.

Il rivestimento di una superficie vetrosa con tecniche tradizionali con lo scopo di mantenere la trasparenza del vetro, ha prodotto strati non omogenei per quantità di nanoparticelle deposte e spessori troppo elevati che in taluni punti impartivano opacità. In più si è riscontrata una scarsa stabilità chimica.

Successivamente si è quindi ripetuto l'esperimento utilizzando però l'apparecchiatura del presente trovato. Utilizzando aria come gas da ionizzare, ricorrendo tra l'altro a campi elettrici pari a -15Kv, e campi elettrici pari a 40Kv applicati in successione lungo il percorso dell'aria come mostrato in figura 5, la sospensione è stata vaporizzata in gocce di diametro medio inferire a 3 micron e ad un tasso di 400cc/ora .

La superficie vetrosa è stata interamente rivestita in circa 10 minuti, e il tempo di evaporazione del solvente è stato inferiore a 10s. Le gocce, dato il diametro estremamente piccolo hanno consentito di depositare le nanoparticelle in aree solitamente inaccessibili quali porosità o micro fessure della superficie vetrosa. Il risultato è stato quello di rendere la lastra vetrosa idrofoba (esprimenti successivi alla ricopertura hanno mostrato la formazione di gocce con angoli di contatto maggiori di 130°) e resistente al cosiddetto "finger printing", proprietà anche questa molto richiesta. Inoltre, data la sottigliezza del rivestimento, è stata mantenuta la trasparenza. Il rivestimento mostrava una rimarchevole stabilità chimica al trattamento con prodotti chimici aggressivi quali quelli adoperati per asportare il calcare.

Infine si è anche notato un forte risparmio di sospensione grazie alla possibilità di direzionale il flusso di gocce verso la superficie posta in posizione verticale rispetto alla direzione del flusso stesso.

Esempio 2

Sono state svolte due tipologie di prove, la prima per ottenere rivestimenti con proprietà idrofobiche ed anticalcare per vetri specificatamente per bagni-doccia (ridurre al massimo la pulizia di manutenzione) e la seconda per ottenere rivestimenti con proprietà di impermeabilità all'ossigeno per materiali polimerici di utilizzo comune nel food packaging.

La sospensione è commercialmente acquistabile con il nome di Tecnoclean® della ditta Tecnocer®. La sospensione contiene nanoparticelle cristalline di rame e nanoparticelle di CaCO3(caolino), entrambe di dimensioni dichiarate comprese fra circa 10 e 20nm. Il liquido sospendente è una miscela di decametilciclopentasilossano ed un solvente a bassa tensione di vapore prodotto dalla Union Carbide e/o dalla Dow Corning.

Utilizzando tecnologie attuali quali la deposizione per spray o semplice spalmatura (sia con panni o per spinning), si sono ottenuti rivestimenti di uniformità di spessore e che presentavano variazioni anche significative in termini di prestazioni. In particolare, in alcune aree si sono ottenuti rivestimenti dotati di scarsa stabilità chimica e bassa adesione al substrato da rivestire. La fragilità del rivestimento ha costretto a ripetere il trattamento con elevata frequenza periodica al fine di ripristinare deterioramenti del rivestimento stesso. Inoltre, in ogni processo d rivestimento vi sono state perdite di sospensione anche pari al 30% in volume sul volume totale originario.

Successivamente si è ripetuto l'esperimento utilizzando però l'apparecchiatura del presente trovato con le stesse specifiche tecniche dell'esempio 1. In questo caso il solvente è evaporato pressoché immediatamente (nell'ordine di centesimi di secondo) dopo la deposizione delle gocce e il decametilciclopentasilossano ha polimerizzato fino a dare uno strato solido dello spessore di circa 2 micron che incorporava circa il 5% in peso di nanoparticelle sul peso totale del rivestimento.

Il rivestimento è risultato completamente asciutto dopo alcuni minuti .

Al microscopio è stato verificato che le nanoparticelle di caolino erano entrate nei pori e nelle rugosità superficiali dei materiali rivestiti dando un rivestimento che, nel tempo, non ha dato luogo a fenomeni di delaminazione dalla superficie per effetto ad esempio di sbalzi termici (che possono ad esempio gelare l'acqua accumulatasi in superficie e che trasformandosi in ghiaccio determina una pressione di distacco all'interfaccia rivestimento-superficie).

Esempio 3

Sono state svolte prove con una vernice a base di un solvente polare per applicazioni trasparenti su superfici plastiche per componenti di autoveicoli.

Le vernici utilizzate sono prodotte dalla Dupont e dalla PPG. Il mezzo sospendente delle vernici ha proprietà di polarizzazione simili a quelle dell'acqua e in esso sono sospesi pigmenti organici ed inorganici di dimensioni comprese fra 100 e 200nm.

Utilizzando tecnologie attuali quali la deposizione per spray con ugelli di dimensioni 0,8-0,6 miti sottoposti a pressione di circa 3bar e velocità di flusso delle vernici di circa 13-15m/sec, sono state prodotte microgocce con diametri medi di circa 15 micron. Il costo della verniciatura è risultato molto elevato in quanto va perso oltre il 30% in volume sul volume della sospensione. Il rivestimento ottenuto presentava però scarsa uniformità di spessore e aree di opacità. Un ulteriore problema è stata la necessità di smaltire la sospensione persa durante la fase di rivestimento. Data la tossicità della sospensione in oggetto, è stato infatti necessario affrontare gli ingenti costi propri di uno smaltimento compatibile con le normative vigenti in fatto di rifiuti ecologicamente pericolosi.

Successivamente si è ripetuto l'esperimento utilizzando però l'apparecchiatura del presente trovato con le stesse specifiche tecniche dell'esempio 1. L'uso del trovato ha consentito di ottenere i seguenti vantaggi:

- riduzione dei tempi globali di lavorazione grazie alla maggior rapidità di applicazione e al tempo, quasi impercettibile, di asciugatura della vernice. Si noti che un'ulteriore riduzione dei tempi di lavorazione può essere ottenuta applicando l'apparecchiatura del trovato anche alle fasi propedeutiche alla verniciatura vera e propria. Ad esempio, la fase di prelavaggio della superficie, da realizzarsi con semplice acqua, viene di molto accelerata se fatta secondo il metodo qui descritto. In particolare, non solo la durata del lavaggio verrà accorciata ma la successiva fase di asciugatura diventerà del tutto inutile grazie all'evaporazione pressoché istantanea dell'acqua depositata sulla superficie;

- netta riduzione dei costi di lavorazione, soprattutto grazie alla riduzione dei tempi, degli sprechi di sospensione e dell'energia elettrica utilizzata per la verniciatura;

- possibilità di realizzare l'intera applicazione come un solo procedimento in linea.

Esempio 5

Sono state svolte prove con vernici trasparenti polimerizzanti al calore per rivestimento di superfici di svariati materiali di diversa natura.

Ripetendo due serie di esperimenti, la prima con tecniche spray convenzionali, e la seconda con un'apparecchiatura secondo il presente trovato con le stesse specifiche tecniche dell'esempio 1, si sono evidenziati i seguenti vantaggi dell'invenzione qui descritta:

- miglior deposizione della vernice, fornendo un rivestimento di spessore inferiore e più uniforme;

- minor impiego di energia termica per la polimerizzazione del rivestimento;

- il rivestimento presentava una maggior resistenza ai graffi;

- il rivestimento presentava una maggior facilità di pulizia;

riduzione degli sprechi e dei costi poiché il processo di atomizzazione richiede nel suo complesso un minor dispendio energetico.

Esempio 6

Per dimostrare l'utilità del trovato nell'ottenimento di rivestimenti IR cutting nel campo dei vetri cosiddetti "solar control", si è proceduto a depositare su una lastra di vetro adatta alla realizzazione di pannelli fotovoltaici, una miscela composta da nanoparticelle ITO, ATO e di tipo organico molecolare, aventi dimensione media pari a 20nm. Tale miscela si è mostrata in grado, una volta depositata sulla superficie del vetro, di trasmettere la luce solare sul visibile TV (400-750nm di lunghezza d'onda) per oltre il 75% e di assorbire o disperdere (per fenomeni di scattering) la luce solare infrarossa IR. In tal modo l'energia totale solare trasmessa TE da un vetro rivestito con tale miscela non ha superato il 40%, ben lontano quindi dai valori di 60-70% propri di pannelli convenzionali. Conseguentemente, il rapporto TV/TE (coefficiente di efficienza solar control) è risultato essere maggiore o uguale a 1,9-2, comportando notevoli risparmi energetici dei consumi di luce ed energia elettrica.

Esempio 7

Sono state svolte prove con una sospensione di nanoparticelle ITO (ossido di indio e stagno) mescolate ad un alcossido liquido contenente silice e altri metalli quali titanio e nichel che fungeva da solvente tipo sol-gel. La superficie rivestita era una lastra in vetro di tipo "float".

L'apparecchiatura del trovato ha consentito di depositare le particelle in modo uniforme e, sorprendentemente, evitando il fenomeno della cosiddetta clusterizzazione (agglomerazione) delle particelle stesse che invece si verificava immancabilmente con deposizioni convenzionali di tipo spray, rolling, deeping, spinning o blading.

La deposizione delle microgocce aventi diametro inferiore a 3 micron e la susseguente evaporazione quasi immediata del mezzo sospendente hanno quindi consentito di ottenere una deposizione delle nanoparticelle di ITO (non ancora in forma definitiva di rivestimento solido e compatto in quanto la sospensione non conteneva anche componenti in grado di polimerizzare e dar luogo alla formazione di un rivestimento definitivo) sulla superficie del vetro in cui le agglomerazioni più significative comprendevano al massimo tre nanoparticelle, valore ben la di sotto del grado di agglomerazione proprio di tecniche convenzionali.

Sebbene nel testo siano state illustrate solo alcune forme realizzative preferite del trovato, il tecnico del ramo comprenderà immediatamente come apportare alcune semplici modifiche al trovato ottenendo comunque altre forme realizzative ugualmente vantaggiose e preferite.

Claims (28)

1. Procedimento per realizzare rivestimenti funzionali su superfici solide, comprendente le fasi di: i) polarizzare mediante uno o più campi magnetici una sospensione liquida comprendente almeno un mezzo sospendente liquido e almeno una tipologia di micro e/o nanoparticelle sospese in detto mezzo sospendente, ii) sottoporre un gas ionizzabile all'azione di uno o più campi elettrici al fine di ionizzare uno o più componenti presenti in tale gas, iii) miscelare il gas ionizzato della fase ii) con la sospensione polarizzata della fase i) all'interno di uno o più contenitori ciascuno comprendente almeno un trasduttore ultrasonico, dove le fasi i) e ii) possono avvenire in qualunque ordine reciproco, la fase iii) deve avvenire successivamente alle due fasi precedenti, e dove la fase iii) determina la vaporizzazione della sospensione liquida.

2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, dove tipologie di micro e/o nanoparticelle sono selezionate fra micro e/o nanoparticelle di ITO, ATO, Tio2, CaCO3, silice, silicio, micro e nanoparticelle per la produzione di rivestimenti per pannelli fotovoltaici, e loro miscele.

3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, dove le micro e/o nanoparticelle sono micro e nanoparticelle per la produzione di rivestimenti per pannelli fotovoltaici.

4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, dove il mezzo sospendente liquido è acqua.

5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, dove l'uno o più campi magnetici hanno intensità compresa fra 200J/cm<3>·10<-3>e 300J/cm<3>·10<-3>.

6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, dove il gas ionizzabile è aria.

7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, dove l'uno o più campi elettrici consistono di un primo campo elettrico generato da una differenza di potenziale in modulo pari ad almeno 15KV e un secondo campo elettrico generato da una differenza di potenziale in modulo pari ad almeno 40KV.

8. Procedimento secondo la rivendicazione 1, dove le fasi i) e ii) avvengono contemporaneamente e in parallelo.

9. Procedimento secondo la rivendicazione 1, dove la fase iii) determina la vaporizzazione della sospensione liquida in gocce di diametro compreso fra 0 micron, limite escluso, e 3 micron.

10. Procedimento secondo la rivendicazione 1, ulteriormente comprendente una fase iv), successiva alla fase iii), di convogliare e depositare la sospensione liquida vaporizzata su una superficie solida da rivestire.

11. Procedimento secondo la rivendicazione 10, ulteriormente comprendente una fase v), successiva alla fase iv), di determinare la solidificazione della sospensione liquida deposta sulla superficie solida da rivestire.

12. Procedimento secondo la rivendicazione 1, dove la sospensione liquida contiene micro e/o nanoparticelle sospese in quantità compresa fra 10% in volume e 74% in volume, sul volume totale della sospensione.

13. Rivestimento funzionale ottenibile con il procedimento secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 12.

14. Rivestimento funzionale secondo la rivendicazione 13, avente spessore uniforme compreso fra 5 e 6 nanometri e privo di porosità.

15. Superficie solida rivestita con un rivestimento funzionale definito secondo una o più delle rivendicazioni da 13 a 14.

16. Superficie solida rivestita secondo la rivendicazione 15, selezionata dal gruppo consistente di superfici di elementi in plastica, metallo, ceramica e vetro.

17. Superficie solida rivestita secondo la rivendicazione 16, dove la superficie è di un elemento in vetro.

18. Apparecchiatura per realizzare un procedimento come definito secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 12, detta apparecchiatura essendo caratterizzata dal fatto di comprendere: I) mezzi atti a generare campi magnetici per polarizzare una sospensione liquida contenente nano e/o microparticelle, II) uno o più condensatori atti a generare rispettivi campi elettrici per ionizzare un gas, III) uno o più contenitori comprendenti almeno un trasduttore ultrasonico e posizionati a valle dei mezzi I) e II), e IV) mezzi atti a connettere i mezzi I), II) e III) sopra menzionati e a convogliare la sospensione liquida polarizzata in uscita dai mezzi I) e il gas ionizzato in uscita dall'uno o più condensatori II) all'interno dell'uno o più contenitori III).

19. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 18, caratterizzata dal fatto di comprendere ulteriormente mezzi V), posizionati a valle dei mezzi III), atti a convogliare la sospensione vaporizzata in uscita dai mezzi III) su una superficie solida da rivestire.

20. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 19, caratterizzata dal fatto di comprendere ulteriormente mezzi VI), posizionati a valle dei mezzi V), atti a determinare la solidificazione forzata della sospensione deposta sulla superficie solida da rivestire.

21. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 18, caratterizzata dal fatto di comprendere ulteriormente mezzi VII), posizionati a monte dei mezzi II) e ad essi collegati, atti a introdurre forzatamene il gas da ionizzare all'interno dei campi elettrici generati nei mezzi II).

22. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 18, caratterizzata dal fatto che i mezzi I) sono quattro magneti ad anello posizionati in successione rispetto ad un percorso di una sospensione liquida da polarizzare contenente nano e/o microparticelle, un condotto essendo previsto passante attraverso gli anelli dei magneti nel quale scorre detta sospensione liquida.

23. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 22, caratterizzata dal fatto che i quattro magneti hanno numero magnetico compreso fra N30 e N43.

24. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 18, caratterizzata dal fatto che l'uno o più condensatori sono del tipo bicilindrico, in cui tra i due cilindri coassiali comprendenti le armature dell'uno o più condensatori è presente un'intercapedine in cui scorre il gas da ionizzare.

25. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 24, caratterizzata dal fatto che il condensatore bicilindrico è costituito due regioni una prossimale e una distale rispetto alla direzione del flusso del gas, dove le due regioni sono fisicamente distinte, posizionate in serie rispetto al flusso del gas e separate da un setto forato elettricamente isolante; ulteriormente caratterizzata dal fatto che ognuna delle due regioni è a sua volta costituita da due cilindri internamente cavi, in cui il cilindro a diametro inferiore è inserito all'interno del cilindro a diametro maggiore, dove fra i due cilindri coassiali è presente un'intercapedine in cui scorre il gas da ionizzare; ulteriormente caratterizzata dal fatto che la porzione distale dell'intercapedine nella regione prossimale del condensatore è in comunicazione fluida con la porzione prossimale della regione distale tramite il foro nel setto isolante, la porzione prossimale dell'intercapedine nella regione prossimale contenendo un punto di ingresso del gas all'interno del condensatore, la porzione distale dell'intercapedine nella regione distale contenendo un punto di uscita del gas ionizzato dal condensatore ed essendo in comunicazione con i mezzi IV); ulteriormente caratterizzata dal fatto che i due cilindri esterni delle regioni ionizzante e ozonizzante hanno diametro fra loro identico e i due cilindri interni delle regioni ionizzante e ozonizzante hanno diametro fra loro identico.

26. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 24 o la rivendicazione 25, caratterizzata dal fatto che le superfici del cilindro esterno e del cilindro interno ciascuna comprendono una lamina in rame, e dove la lamina compresa nel cilindro interno è rivestita con vetro.

27. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 26 quando dipendente dalla rivendicazione 25, caratterizzata dal fatto che la differenza di potenziale fra le lamine comprese nei cilindri nella regione prossimale è, in modulo, almeno pari a 15KV, mentre la differenza di potenziale fra le lamine comprese nei cilindri nella regione distale è, in modulo, almeno pari a 40KV.

28. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 18, caratterizzata dal fatto che il trasduttore compreso nell'uno o più contenitori III) è un trasduttore con potenza compresa fra 30 e 100 Watt, con frequenza di risonanza compresa fra 1,4 e 2,0 MHz, con impedenza di risonanza compresa fra 2,0 e 4,0 R, con capacità misurata a 1 KHz pari a 2.000 pF, con durata compresa fra 6.000 e 10.000 ore.