ITMI20081918A1 - Pietra artificiale, metodo ed impianto per ottenerla. - Google Patents
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Description
La presente invenzione riguarda una pietra artificiale, in particolare riguarda una pietra artificiale adatta all?uso in edilizia, ad esempio per la copertura di tetti, per il rivestimento di pareti, per la pavimentazione di superfici, per la costruzione di manufatti, ecc. La presente invenzione riguarda inoltre un impianto e un metodo per ottenere tale pietra artificiale. Le pietre naturali tradizionalmente usate in edilizia hanno ottime caratteristiche sia in termini estetici, sia in termini di durata e di resistenza agli agenti ambientali.
L?uso in edilizia di pietre naturali, pur ampiamente apprezzato, non ? esente da svantaggi e inconvenienti.
Innanzitutto le cave di pietra naturale sono limitate e l?estrazione di materiale le porta prima o poi ad esaurimento. Tale fenomeno si registra in particolar modo nelle zone in cui l?impiego della pietra naturale ha una tradizione consolidata. In queste zone infatti le nuove costruzioni vengono spesso realizzate con materiali tradizionali al fine di mantenere un?estetica compatibile con l?ambiente circostante. Per questo motivo, in tali zone, le cave autoctone sono state quasi completamente esaurite.
L?uso della pietra naturale, dunque, a fronte dell?esaurimento delle cave locali, richiede necessariamente lo sfruttamento di altre cave, in particolare di cave lontane. Tale fornitura della pietra naturale richiede dunque un grande dispendio di energia per il trasporto della materia prima.
Inoltre, la pietra naturale ? un materiale irregolare e non sempre omogeneo.
Da ci? deriva che una certa percentuale di materiale viene scartata nelle fasi di lavorazione preliminari alla posa, fasi durante le quali si ottengono lastre e/o blocchi il pi? possibile omogenei e quindi il pi? possibile adatti alla posa. La percentuale di pietra che viene scartata ? pari a circa il 20%-30%. In alcuni Stati infine, le normative per la salvaguardia dell?ambiente stanno diventando sempre pi? stringenti e spesso le cave di pietra vengono chiuse in ottemperanza a tali normative.
Da tutto quanto evidenziato sopra, si pu? capire quanto la pietra naturale sia al giorno d?oggi una scelta costosa in termini economici ed ambientali. Per cercare di ovviare agli inconvenienti evidenziati con riferimento alla pietra naturale, sono state sviluppate diverse tipologie di pietre artificiali: pietre artificiali a base ceramica, a base di cemento e a base di resine. La produzione di ciascuna di queste tipologie di pietra artificiale necessita innanzitutto di grandi investimenti iniziali per l?installazione di imponenti impianti industriali. Inoltre, ? necessario un grande dispendio di energia per l?alimentazione di tali impianti, tipicamente per fondere e/o cuocere le materie prime o pressarle. Di conseguenza, il bilancio energetico ed economico risulta piuttosto sfavorevole alle pietre artificiali. In altri termini, i costi delle pietre artificiali ne rendono proibitivo l?impiego su grandi superfici quali tetti o pavimentazioni all?aperto.
Si consideri inoltre che con molte delle pietre artificiali citate sopra non si riesce a simulare efficacemente l?aspetto delle differenti tipologie di pietre naturali. Ad esempio, nel caso delle pietre artificiali a base cemento, l?aspetto estetico pu? essere soddisfacente ma una eventuale rottura o scheggiatura mette in evidenza che il cuore del materiale ? differente dalla crosta superficiale. Ancora, nel caso delle pietre artificiali a base di resine, l?aspetto estetico pu? essere soddisfacente a distanza, ma ad una vista ravvicinata e al tatto il materiale appare innaturale. Infine, nel caso delle pietre artificiali a base di ceramica, l?effetto di un urto ? quello di rompere in molti pezzi la pietra.
Le pietre artificiali note implicano anche un notevole impatto ambientale. L?impiego del cemento ad esempio ? causa di enormi emissioni di CO2, uno dei gas considerati pi? nocivi per l?effetto serra. Si consideri ad esempio che nella produzione di una tonnellata di cemento Portland, viene liberata una tonnellata di anidride carbonica. Per quanto riguarda le resine, esse sono di derivazione petrolchimica ed implicano quindi l?uso del petrolio e di lavorazioni e impianti a forte impatto ambientale. Infine, le ceramiche richiedono un grande dispendio di energia per la pressatura e per la cottura (che avviene a 1400?C circa).
Scopo della presente invenzione ? pertanto quello si superare almeno parzialmente gli inconvenienti riportati sopra con riferimento alla tecnica nota.
In particolare, un compito della presente invenzione ? quello di rendere disponibile un metodo di produzione della pietra artificiale che consenta di sostituire efficacemente la pietra naturale nell?uso edilizio.
Inoltre, un compito della presente invenzione ? quello di rendere disponibile un metodo di produzione della pietra artificiale che consenta di contenere i costi sia in termini economici, sia in termini ambientali.
Lo scopo e i compiti sopra indicati sono raggiunti da un metodo secondo la rivendicazione 1, da un impianto di produzione secondo la rivendicazione 9 e da una pietra artificiale secondo la rivendicazione 10.
Le caratteristiche e gli ulteriori vantaggi dell?invenzione risulteranno dalla descrizione, fatta qui di seguito, di alcuni esempi di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati.
- La figura 1 rappresenta una vista schematica di un impianto per la produzione di pietra artificiale secondo l?invenzione;
- Le figure 2 rappresentano schematicamente alcune possibili fasi di una forma di realizzazione del metodo secondo l?invenzione;
- Le figure 3 rappresentano schematicamente alcune possibili forme di realizzazione di un telaio di rinforzo per una pietra artificiale secondo l?invenzione;
- La figura 4 rappresenta schematicamente (in una scala diversa dalle figure 3) alcune possibili forme di realizzazione di aghi di rinforzo per una pietra artificiale secondo l?invenzione.
Con riferimento alla figura 1 allegata, con 10 ? indicato nel suo complesso un impianto per la produzione di pietra artificiale secondo l?invenzione. L?impianto 10 comprende una prima tramoggia 12 adatta ad erogare un predeterminato quantitativo di sabbia; una seconda tramoggia 14 adatta ad erogare un predeterminato quantitativo di geopolimero; un miscelatore 16 adatto a miscelare la sabbia e il geopolimero cos? da ottenere un impasto base morbido; una macchina 18 adatta a degasare l?impasto base; una stazione di formatura 20 di manufatti con l?impasto base; e una stazione 21 di polimerizzazione dei manufatti. L?impianto comprende inoltre una ulteriore stazione 22 (descritta pi? in dettaglio oltre) per il dosaggio e l?aggiunta di cariche di rinforzo all?impasto base.
Qui e di seguito con il termine sabbia si intende un materiale minerale granulare formato da particelle di differente granulometria. Non ci si limita quindi alle granulometrie normalmente considerate per la sabbia propriamente detta (dimensioni del granulo comprese tra i 4 e i 0,025 millimetri). Al contrario, si comprendono qui col termine sabbia anche altri materiali di granulometria minore (ad esempio il limo o i fanghi della lavorazione dei lapidei) o maggiore (ad esempio il pietrisco, il ghiaino e la ghiaia).
In accordo con le differenti forme di realizzazione dell?invenzione, la sabbia utilizzata ? maggiormente a base quarzosa, maggiormente a base silicea o maggiormente a base feldspatica. Tali sabbie possono essere selezionate in tutta la gamma di colori disponibili in natura e/o sul mercato. La sabbia costituisce la maggior parte dell?impasto base per la realizzazione della pietra artificiale secondo l?invenzione. In particolare, la sabbia costituisce vantaggiosamente una percentuale dell?impasto base compresa tra circa il 65% e circa il 95%.
I geopolimeri o polimeri minerali sono catene o reti di molecole minerali collegate tra loro mediante legami covalenti, come ad esempio gli alluminosilicati. Essi, mescolati in un impasto ad esempio con la sabbia, sono in grado di svolgere la funzione di legante, cos? da polimerizzare e rendere compatto l?impasto.
I geopolimeri sono stati studiati in particolare da Joseph Davidovits alle cui pubblicazioni si rimanda per una spiegazione dettagliata della geopolimerizzazione, mentre di seguito viene riportata una breve introduzione per sommi capi. Per la comprensione dell?invenzione si rimanda in particolare alla pubblicazione brevettuale WO 03/040054 a nome Davidovits, in cui viene affrontato l?uso dei geopolimeri per la produzione di pietra artificiale per uso archeologico o di restauro.
Esisitono differenti tipi di geopolimeri. Essi comprendono le seguenti unit? molecolari o gruppi chimici:
-Si-O-Si-O- silosso, poli(silosso)
-Si-O-Al-O- sialato, poli(sialato)
-Si-O-Al-O-Si-O- sialato-silosso, poli(sialato-silosso)
-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O- sialato-disilosso, poli(sialato-disilosso)
-P-O-P-O- fosfato, poli(fosfato)
-P-O-Si-O-P-O- fosfo-silosso, poli(fosfo-silosso)
-P-O-Si-O-Al-O-P-O- fosfo-sialato, poli(fosfo-sialato)
-(R)-Si-O-Si-O-(R) organo-silosso, poli-silicone.
I geopolimeri sono attualmente sviluppati e applicati industrialmente in 9 classi principali di materiali:
- Geopolimero a base di silicato di sodio, poli(silossonato), silicato solubile, con il rapporto Si:Al=1:0;
- Geopolimero a base di Caolinite/Idrosodalite, poli(sialato), rapporto Si:Al=1:1;
- Geopolimero a base di Metacaolino, poli(sialato-silosso), rapporto Si:Al=2:1
- Geopolimero a base di Calcio, (Ca, K, Na)-sialato, rapporto Si:Al=1, 2, 3 - Geopolimero a base di roccia, poli(sialato-multisilosso); rapporto 1< Si:Al<5
- Geopolimero a base di silicio, legame sialato e legame silosso in poli(silossonato); rapporto Si:Al>5
- Geopolimero a base di cenere volatile
- Geopolimero a base di fosfato
- Geopolimero organico-minerale.
Ai fini dell?invenzione risulta particolarmente vantaggioso l?impiego di un geopolimero a base di (K-Ca) poli(sialato-silosso). Geopolimeri di questo tipo sono disponibili commercialmente con i nomi di Davya 30, Davya 20xt e Davya 60, commercializzati dall?Institut G?opolym?re di Saint-Quentin, Francia. I prodotti Davya sono venduti sotto forma bicomponente: una polvere e un reagente liquido da miscelare al momento dell?applicazione. Al momento della miscelazione ha inizio la polimerizzazione del geopolimero e quindi dell?impasto. L?impasto ha inizialmente la consistenza di un fluido denso e viscoso (come la barbottina), poi assume una consistenza non pi? fluida ma ancora modellabile e plasmabile (come la plastilina), fino ad arrivare, completato l?indurimento, ad una consistenza compatta e dura (esattamente come una pietra). Questa prima fase di indurimento si completa in un intervallo di tempo compreso tra circa 20 e circa 60 minuti.
A tale fase ne segue un?altra, detta di maturazione, in cui il geopolimero sviluppa ulteriori legami e in cui avviene la reticolazione delle catene, fino a consolidare definitivamente la struttura. Tale fase di maturazione pu? durare alcuni giorni (ad esempio 5 o 6).
Il geopolimero completa, insieme alla sabbia, l?impasto base per la realizzazione della pietra artificiale secondo l?invenzione e ne costituisce la parte minore. In particolare, il geopolimero costituisce vantaggiosamente una percentuale dell?impasto base compresa tra circa il 5% e circa il 35%. A valle delle tramogge 12 e 14, l?impianto 10 secondo l?invenzione comprende poi un miscelatore 16 adatto a miscelare la sabbia e il geopolimero. Tale miscelatore 16 pu? essere del tipo comunemente utilizzato in edilizia per miscelare malta da intonaco, cemento, colla per pavimenti, gesso, vernici, resine, e simili. Tali miscelatori comprendono solitamente una vasca di miscelazione e uno o pi? elementi di miscelazione motorizzati quali palette girevoli o fruste. Il miscelatore pu? essere dimensionato (in termini di vasca, frusta e/o motore) in modo da consentire la miscelazione dell?impasto base nelle diverse quantit? desiderate.
A valle del miscelatore 16, l?impianto 10 comprende una macchina 18 adatta a degasare l?impasto base. Lo scopo dell?azione di degasare ? quello di rimuovere la maggior parte delle bolle d?aria o gas che vengono inevitabilmente a formarsi nell?impasto base in fase di miscelazione. Le inclusioni d?aria e le bolle di gas costituiscono infatti dei punti di indebolimento della struttura della pietra artificiale secondo l?invenzione. La rimozione delle bolle d?aria consente quindi di ottenere una pietra artificiale di migliore qualit?. La necessit? di degasare accuratamente l?impasto si scontra per? con la necessit? di una lavorazione relativamente rapida, imposta dai tempi di polimerizzazione piuttosto veloci.
Al fine di degasare rapidamente ed efficacemente l?impasto, sono state individuate macchine 18 di due possibili categorie.
Una prima categoria ? quella delle impastatrici-degasatrici sottovuoto. Tali macchine comprendono una camera cilindrica sottovuoto all?interno della quale gira una coclea che muove l?impasto fluido. Il movimento imposto dalla coclea fa fuoriuscire le bolle d?aria interne all?impasto e l?impianto a vuoto le rimuove. Tale tipologia di macchina ? comunemente utilizzata per degasare impasti ceramici.
Una seconda categoria ? quella delle autoclavi vibranti o vibrocompattatrici sottovuoto. Tali macchine comprendono una camera sottovuoto nella quale ? contenuta una vasca vibrante. La vibrazione imposta dalla vasca fa fuoriuscire le bolle d?aria interne all?impasto fluido e l?impianto a vuoto le rimuove. Tale tipologia di macchina ? utilizzata per degasare impasti per pietra artificiale a base di resine.
A valle della impastatrice-degasatrice o dell?autoclave vibrante c?? una stazione di formatura 20 adatta a modellare l?impasto base nelle forme desiderate per i manufatti in produzione. La stazione di formatura 20 pu? essere di tipo statico o rotativo; essa pu? ad esempio comprendere una serie di stampi adatti a conferire all?impasto la forma di blocchi, lastre regolari o irregolari, cordoli, vasche, tombini, coppi, tegole e simili. Inoltre la stazione di formatura comprender? stampi per conferire alle superfici dei manufatti l?aspetto desiderato.
In accordo con una forma di realizzazione del metodo, la fase di degasare l?impasto base e la fase di formare i manufatti coincidono. Infatti gli stampi in cui ? colato l?impasto base possono essere vantaggiosamente inseriti nell?autoclave vibrante cos? da ottenere contemporaneamente il duplice effetto di degasare l?impasto e di formare il manufatto.
Differenti finiture superficiali possono infatti essere ottenute per soddisfare differenti esigenze d?impiego dei manufatti in pietra artificiale. Diverse finiture superficiali della pietra artificiale sono infatti destinate a simulare le finiture della pietra naturale che si ottengono a seguito delle differenti lavorazioni. La superficie della pietra pu? ad esempio avere un aspetto levigato, martellato, bocciardato, naturale, ecc.
Con riferimento alla formatura e alla finitura superficiale occorre tenere presente che in questa fase l?impasto base ha una consistenza ancora fluida o comunque molto morbida e modellabile. A motivo di ci? le macchine necessarie per conferire la forma e la finitura superficiale ai manufatti sono molto semplici. ? sufficiente ad esempio una serie di forme nelle quali possa essere colato o posto l?impasto base liquido gi? degassato. Inoltre un tampone o un rullo, con una leggera pressione, possono conferire la finitura desiderata alla superficie superiore quando l?impasto base ? pi? denso. In uscita da questa stazione di formatura 20, l?impianto 10 comprende una stazione 21 di polimerizzazione dei manufatti. In accordo con alcune forme di realizzazione dell?invenzione, la stazione di polimerizzazione 21 ? semplicemente un ambiente controllato nel quale i manufatti possono essere disposti per il tempo necessario alla polimerizzazione (30 minuti, circa). Tale stazione si riduce quindi ad un deposito temporaneo, nel quale semplicemente sia garantita l?assenza di contatti accidentali che possano deformare inavvertitamente i manufatti. In accordo con altre forme di realizzazione dell?invenzione, la stazione di polimerizzazione 21 comprende invece mezzi di trasporto (ad esempio nastri trasportatori) che sfruttano il tempo della polimerizzazione per portare i manufatti ad altre stazioni successive quali quella di maturazione, di confezionamento e/o stoccaggio.
Si noti che la polimerizzazione del geopolimero avviene spontaneamente in condizioni di pressione e temperatura ambiente, essa non necessita quindi di condizioni ambientali particolari.
In accordo con alcune forme di realizzazione dell?invenzione, pu? essere vantaggioso introdurre un controllo sulla temperatura e sull?umidit? ambientale all?interno della stazione di polimerizzazione 20, al fine di avere tempi di polimerizzazione costanti.
In accordo con altre forme di realizzazione dell?invenzione, pu? essere opportuno dotare la stazione di polimerizzazione 21 di veri e propri elementi riscaldanti adatti ad innalzare la temperatura (fino a circa 600-800?C) al fine di velocizzare la polimerizzazione e di conferire un effetto vetrificato alla superficie della pietra artificiale.
L?impianto 10 secondo l?invenzione comprende inoltre una ulteriore stazione 22 per il dosaggio e l?aggiunta di cariche di rinforzo all?impasto base. Tale stazione 22 pu? assumere conformazioni differenti a seconda del tipo di carica che deve essere aggiunta all?impasto base. ? possibile infatti, per soddisfare esigenze diverse, aggiungere cariche di rinforzo estremamente diverse: polveri minerali sottili e filamentose, spezzoni di fibre di rinforzo o ancora rinforzi rigidi.
Nel primo caso, la carica di rinforzo ? costituita da polveri di origine minerale in cui ciascuna particella ha una conformazione allungata. Tipicamente le particelle hanno un diametro dell?ordine della decine di micron e lunghezza dell?ordine delle centinaia di micron. Tali polveri sono disperse uniformemente nell?impasto.
Nel secondo caso, la carica ? presente sotto forma di spezzoni di fibra, detta anche convenzionalmente fibra corta. Tali spezzoni (detti a volte anche whiskers o chopped strands) hanno solitamente lunghezze comprese tra pochi millimetri e alcuni centimetri e sono dispersi nell?impasto con orientazione casuale. Tali spezzoni di fibra possono vantaggiosamente essere in vetro, basalto, ceramica, boro, etc.
Nel terzo caso, con rinforzo rigido ci si riferisce a piccole strutture in vetro, in materiale ceramico o in materiale geopolimerico. Tali strutture possono essere simili a degli aghi oppure simili a telai. Gli aghi (si veda figura 4) hanno lunghezze fino a 5-10 cm e orientamento casuale all?interno dell?impasto. I telai sono invece griglie di dimensioni simili a quelle del manufatto finito e orientamento predeterminato al momento della produzione del manufatto. Figura 3.a mostra (in scala diversa da figura 4) schematicamente un primo tipo di telaio con sviluppo sostanzialmente piano, mentre figura 3.b mostra schematicamente un secondo tipo di telaio con sviluppo tridimensionale. In accordo con alcune forme di realizzazione, i telai di rinforzo sono preferibilmente realizzati con forme meno regolari o meno squadrate di quanto illustrato nelle figure 3.
I rinforzi rigidi, aghi o telai, sono preferibilmente realizzati con un materiale avente lo stesso colore o gli stessi colori della pietra artificiale finita. Come la persona esperta pu? facilmente capire, la stazione 22 per il dosaggio e l?aggiunta di cariche di rinforzo assume conformazioni diverse a seconda che si tratti di polvere, fibra corta o rinforzi rigidi.
Nel caso della polvere, della fibra corta o degli aghi, la stazione 22 pu? comprendere semplicemente una ulteriore tramoggia posizionata prima del miscelatore 16. La polvere, la fibra corta e/o gli aghi devono infatti essere impastati assieme agli altri componenti dell?impasto base cos? da garantire una dispersione pressoch? omogenea all?interno del volume dell?impasto. Nel caso dei telai o griglie, invece, la stazione 22 pu? comprendere una sottostazione di deposito dei telai negli stampi della stazione di formatura 20. Tale forma di realizzazione della stazione 22 deve dunque essere collocata a livello della stazione di formatura 20 e con essa deve collaborare. Infatti gli strati di rinforzo a telaio devono essere disposti in modo da risultare interni e mai sporgenti dai manufatti.
In accordo con una possibile forma di realizzazione, la stazione 22 comprende anche una sottostazione per la rullatura della superficie superiore del manufatto. Qualora la carica di rinforzo sia costituita da telai, la sottostazione di rullatura ? adatta a distribuire meglio l?impasto all?interno del telaio. Qualora invece la carica di rinforzo sia costituita da aghi, la sottostazione di rullatura ? adatta a spianare la superficie dell?impasto. Infatti, soprattutto se la carica di rinforzo comprende aghi, ? possibile che al termine della formatura del manufatto alcuni aghi fuoriescano dalla superficie dall?impasto. In tal caso la sottostazione di rullatura garantisce che gli aghi vengano inglobati all?interno dell?impasto e siano posizionati il pi? possibile orizzontalmente, cos? da aumentarne la resistenza a flessione.
In accordo con una forma di realizzazione dell?invenzione, l?impianto 10 comprende entrambe le tipologie di stazioni 22 per il dosaggio e l?aggiunta di cariche di rinforzo.
La carica di rinforzo pu? essere aggiunta all?impasto base in una percentuale variabile tra lo 0% e il 100% in peso. In altre parole l?impasto rinforzato, comprendente l?impasto base e le cariche di rinforzo, pu? comprendere fino ad una percentuale del 50% di carica di rinforzo in peso. La carica di rinforzo utilizzata nell?invenzione ? preferibilmente inorganica, ancor pi? preferibilmente inorganica, non-metallica, inerte e di origine minerale. Ad esempio, la carica di rinforzo pu? essere scelta nel gruppo delle fibre e/o delle polveri ottenute comunemente da uno o pi? dei seguenti materiali: vetro, ceramiche tecniche, fibre di boro, allumina e simili, silice, fibra basalto, wollastonite, mullite, mica, olivina, e simili.
In accordo con una forma di realizzazione dell?invenzione, l?impianto 10 comprende inoltre una stazione 24 per il dosaggio di pigmenti (inorganici). La stazione 24 pu? vantaggiosamente essere disposta a monte del miscelatore 16, cos? da poter aggiungere i pigmenti all?impasto base prima o durante la miscelazione.
Viene di seguito riportata una breve descrizione del metodo per ottenere la pietra artificiale per uso edilizio mediante l?impianto 10 descritto sopra secondo l?invenzione. Il metodo per ottenere la pietra artificiale, comprende le fasi di:
- predisporre un predeterminato quantitativo di sabbia;
- predisporre un predeterminato quantitativo di geopolimero;
- miscelare la sabbia e il geopolimero cos? da ottenere un impasto base morbido;
- degasare l?impasto base;
- formare manufatti con l?impasto base; e
- attendere la polimerizzazione.
Il metodo comprende inoltre la fase di predisporre un predeterminato quantitativo di carica di rinforzo e di aggiungere tale carica all?impasto base. Come descritto sopra con riferimento all?impianto 10, la fase di aggiungere la carica di rinforzo all?impasto base pu? precedere la fase di miscelare la sabbia a e il geopolimero (nel caso ad esempio di aggiunta di polvere, fibra corta o aghi) oppure pu? affiancare la fase di formare i manufatti con l?impasto base (nel caso ad esempio di aggiunta di telai). Come gi? indicato sopra, ? anche possibile prevedere diverse fasi di aggiunta di cariche, nel caso ad esempio di aggiunta sia di polvere sia di rinforzi rigidi.
Con riferimento alle figure 2, vengono di seguito descritte per sommi capi le fasi di formatura e aggiunta di cariche di rinforzo nel caso si desideri ottenere una lastra quadrata di lato l e spessore importante rinforzata con telai simili a quello rappresentato in figura 3.a. Predisposta la forma adatta, tipicamente una teglia 26, viene colata una frazione del volume totale di impasto base 28 necessario per ottenere il manufatto (figura 2.a). Tale frazione pu? ad esempio essere pari a ?.
Occorre quindi (figura 2.b) predisporre un primo telaio 30? di rinforzo e deporlo sulla superficie dell?impasto. Il telaio di rinforzo pu? essere composto da una griglia di elementi in vetro, ceramica tecnica o geopolimero. In tal modo l?impasto base pu? incorporare completamente il telaio. Il telaio di rinforzo 30 ? preferibilmente pi? corto del lato l della teglia 26, cos? da rimanere completamente inglobato all?interno dell?impasto base 28.
Dopo la deposizione del primo telaio di rinforzo 30?, occorre colare un?altra frazione di impasto base 28 (figura 2.c). Tale seconda frazione pu? ad esempio essere pari ad ?.
Occorre quindi, analogamente a quanto descritto sopra, predisporre un secondo telaio di rinforzo 30? (figura 2.d).
Infine si versa una terza frazione di impasto base 28 necessaria a completare il volume della teglia 26 (figura 2.e). Nel presente esempio, tale frazione sar? pari a ?.
Si ottiene cos? una lastra (figura 2.f) in cui i telai di rinforzo 30 sono prossimi alle superfici esterne e quindi contribuiscono al meglio alla resistenza meccanica del materiale. Allo stesso tempo per? i telai 30 sono mantenuti sufficientemente all?interno del materiale da non rischiare di essere esposti da eventuali scheggiature accidentali della superficie.
Altrimenti, un telaio del tipo di quello rappresentato in figura 3.b ? destinato ad essere utilizzato in un solo esemplare come rinforzo per una lastra simile alla precedente ma con spessore inferiore. In tal caso quindi, alla colatura di una prima frazione dell?impasto base necessario (ad esempio ?) seguir? l?immersione del telaio nell?impasto. Per ottenere o facilitare l?immersione, pu? essere utilizzata la rullatura e/o la vibrazione della teglia 26. Infine sar? colata la frazione rimanente di impasto (ad esempio ?).
Si ottiene anche in questo caso una lastra in cui il telaio di rinforzo 30 ? mantenuto sufficientemente all?interno del materiale da non rischiare di essere esposto da eventuali scheggiature accidentali della superficie.
Nel caso in cui la lastra debba essere adattata in opera, ? possibile utilizzare le medesime tecniche comunemente utilizzate con la pietra naturale. Tali tecniche prevedono tipicamente opportuni colpi di martello per rifilare, riconfigurare o adattare la pietra alla sua posizione in opera. In tal caso i telai di rinforzo 30 si rompono in corrispondenza della superficie di frattura, apparendo come dei veri e propi cristalli a composizione vetrosa della pietra. A motivo di ci?, soprattutto se il telaio 30 ha gli stessi colori della pietra artificiale, la superficie di frattura appare esattamente come le altre superfici prefinite e la pietra artificiale mantiene un aspetto paragonabile a quello della pietra naturale.
L?impianto 10 e il metodo secondo l?invenzione descritti sopra, consentono di ottenere una pietra artificiale per uso edilizio comprendente sabbia, geopolimeri e cariche di rinforzo.
Da quanto sopra descritto, la persona esperta pu? facilmente comprendere come la pietra artificiale secondo l?invenzione sia un materiale lapideo sostanzialmente indistinguibile dalla pietra naturale per composizione, aspetto e caratteristiche meccaniche.
In particolare, a seconda del tipo di sabbia impiegata ed eventualmente a seconda del tipo di pigmenti, la pietra artificiale ottenuta ha l?apparenza di arenarie, quarziti, ardesie, serizzo, serpentino, gneiss, porfido, marmo, granito, beola o altre pietre comunemente usate in edilizia.
Ancora, a seconda del tipo di geopolimero e di carica di rinforzo impiegati, la pietra artificiale ottenuta ha una resistenza a flessione (calcolata secondo la norma UNI EN ISO 178) compresa tra 10 MPa e 90 MPa, ampiamente allineata dunque alla resistenza a flessione delle pietre naturali.
Inoltre, i manufatti di pietra artificiale secondo l?invenzione hanno caratteristiche macroscopicamente omogenee lungo l?intero spessore. Questa caratteristica consente, ad esempio di lavorare i manufatti, ad esempio tagliandoli, martellandoli e adattandoli in opera, ottenendo superfici di qualit? e aspetto sostanzialmente omogeneo, esattamente come avviene per la pietra naturale.
La pietra artificiale secondo l?invenzione ? inoltre assolutamente inerte ed ecologica. Tutti i componenti sono infatti di origine minerale: la sabbia, le cariche e il geopolimero. Da ci? deriva che la pietra artificiale secondo l?invenzione non rappresenta, durante la sua produzione e una volta prodotta, una minaccia per l?ambiente. Essa ? assolutamente equiparabile ad una pietra naturale.
Si noti che la produzione di una tonnellata di geopolimero come quelli impiegati nel metodo secondo l?invenzione (ad esempio del tipo Davya) implica l?immissione in atmosfera di soli 160 Kg di CO2.
Si noti inoltre che le fibre considerate respirabili e pericolose dall?Organizzazione Mondiale della Sanit? hanno grandezze caratteristiche notevolmente inferiori (pochi micron) rispetto alle polveri fibrose impiegate nella realizzazione dell?invenzione.
Alle forme di realizzazione del metodo, dell?impianto e della pietra artificiale descritte sopra, la persona esperta potr?, al fine di soddisfare specifiche esigenze, apportare modifiche e/o sostituzioni di elementi descritti con elementi equivalenti, senza per questo uscire dall?ambito delle rivendicazioni allegate.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo per ottenere pietra artificiale per uso edilizio, comprendente le fasi di: - predisporre un predeterminato quantitativo di sabbia; - predisporre un predeterminato quantitativo di geopolimero; - miscelare la sabbia e il geopolimero cos? da ottenere un impasto base morbido; - degasare l?impasto base; - formare manufatti con l?impasto base; e - attendere la polimerizzazione, in cui il metodo comprende ulteriori fasi di predisporre un predeterminato quantitativo di carica di rinforzo e di aggiungere tale carica all?impasto base.
- 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 in cui il geopolimero ? a base di (K-Ca) poli(sialato-silosso).
- 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2 in cui la carica di rinforzo comprende polveri minerali sottili e filamentose, spezzoni di fibre di rinforzo e/o rinforzi rigidi.
- 4. Metodo secondo una qualsiasi rivendicazione precedente in cui la carica di rinforzo ? realizzata in un materiale scelto nel gruppo comprendente: vetro, ceramiche tecniche, geopolimeri, boro, allumina, silice, basalto, wollastonite, mullite, mica, olivina.
- 5. Metodo secondo una qualsiasi rivendicazione precedente in cui la carica di rinforzo comprende strutture rigide quali aghi o telai.
- 6. Metodo secondo la rivendicazione 5 in cui la fase di aggiunta della carica di rinforzo comprende la fase rullare la superficie superiore del manufatto cos? da distribuire meglio l?impasto all?interno del telaio di rinforzo e/o da spianare la superficie dell?impasto e inglobare orizzontalmente gli aghi di rinforzo all?interno dell?impasto.
- 7. Metodo secondo una qualsiasi rivendicazione precedente in cui la fase di attendere la polimerizzazione comprende la fase di scaldare i manufatti ad una temperatura compresa tra la temperatura ambiente e 800?C circa.
- 8. Metodo secondo una qualsiasi rivendicazione precedente in cui la fase di formare manufatti con l?impasto base comprende la fase di colare in forme o stampi l?impasto base liquido e/o la fase di conferire mediante un tampone o un rullo la finitura desiderata alla superficie superiore dell?impasto base denso.
- 9. Impianto (10) per ottenere pietra artificiale secondo il metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
- 10. Pietra artificiale per uso edilizio comprendente sabbia, geopolimero e carica di rinforzo, ottenuta secondo il metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8.
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Citations (5)
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2008
- 2008-10-30 IT ITMI2008A001918A patent/IT1391751B1/it active
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| DATABASE EPODOC EUROPEAN PATENT OFFICE, THE HAGUE, NL; 12 March 2008 (2008-03-12), HUO LIANQUAN: "Artificial Stone based on geopolymeric material and producing method thereof", XP002542590, Database accession no. CN101138859 A 20080312 * |
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| Publication number | Publication date |
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| IT1391751B1 (it) | 2012-01-27 |
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