ITMI20121241A1 - Composizione comprendente cenere pesante e suo utilizzo come carica per materiale plastico - Google Patents

Composizione comprendente cenere pesante e suo utilizzo come carica per materiale plastico Download PDF

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ITMI20121241A1
ITMI20121241A1 IT001241A ITMI20121241A ITMI20121241A1 IT MI20121241 A1 ITMI20121241 A1 IT MI20121241A1 IT 001241 A IT001241 A IT 001241A IT MI20121241 A ITMI20121241 A IT MI20121241A IT MI20121241 A1 ITMI20121241 A1 IT MI20121241A1
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Filippo Arena
Ercolino BERGAMINI
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Description

DESCRIZIONE
“COMPOSIZIONE COMPRENDENTE CENERE PESANTE E SUO UTILIZZO
COME CARICA PER MATERIALE PLASTICOâ€
La presente invenzione si riferisce in termini generali ad una composizione avente granulometria compresa tra 10 µm e 30 µm, comprendente cenere pesante prodotta dall’incenerimento di rifiuti, in miscela con un silicato alcalino o alcalino terroso, ed almeno un solfuro e/o fosfato alcalino o alcalino terroso, ed al suo utilizzo come carica per materiale plastico.
Stato dell’arte
Il trattamento dei rifiuti à ̈ un processo complesso che comprende diversi stadi e procedimenti, con lo scopo di assicurare che i rifiuti abbiano il minimo impatto sull’ambiente. In particolare, la gestione dei rifiuti coinvolge la raccolta, il trasporto, il trattamento ed anche il riutilizzo dei materiali di scarto, nel tentativo di ridurre i loro effetti sulla salute dell’uomo e sull’ambiente. Fra i processi di trattamento termico dei rifiuti, l’incenerimento rappresenta sicuramente la tecnica più utilizzata, che avviene attraverso inceneritori e termovalorizzatori. Tuttavia, gli inceneritori utilizzati per ridurre il volume dei rifiuti e per recuperare parte della loro energia termica, producono del materiale residuo di combustione (generalmente detto scorie pesanti) in quantità che può variare tra il 20% ed il 30% rispetto al peso del materiale incenerito. Dette scorie si possono generalmente classificare in scorie pesanti e scorie leggere. Le prime rappresentano la frazione più rilevante degli scarti prodotti dal processo di incenerimento mentre le scorie cosi dette leggere, invece, rappresentano la frazione minore, e derivano tipicamente da trattamenti di depurazione dei reflui gassosi e dalle ceneri di caldaie. Le scorie pesanti si presentano come una massa solida residua che comprende principalmente: ossidi di silicio, calcio, sodio, alluminio, ferro, ed anche ossidi di magnesio e potassio. Possono essere inoltre presenti tracce di metalli pesanti e di composti organici quali lignina, amminoacidi, carboidrati e composti derivanti dalla decomposizione termica di materiali organici, quali acidi alifatici ed aromatici, stirene, idrocarburi policiclici aromatici, cloro-organci e simili.
A titolo di esempio, il materiale residuo ottenuto al termine di un processo di incenerimento di rifiuti solidi (scorie pesanti) può contenere i seguenti componenti:
% in
componenti
peso
SiO, 40,0
CaO 20,0
Al2O3 12,0
Fe2O3 11,0
MgO 5
Na2O 5
K2O 2
Composti
3
organici
Generalmente, il materiale di cui sopra viene raccolto nel fondo della camera di combustione di un inceneritore, e raffreddato, ad esempio mediante l’utilizzo di vasche e trasportato a mezzo di catenarie. Il materiale così raffreddato viene quindi prelevato e poiché à ̈ classificato come rifiuto speciale il suo smaltimento deve avvenire in apposite discariche per rifiuti speciali.
In alternativa, il materiale residuo può venire ulteriormente trattato mediante un processo di elaborazione che comprende: passaggi di vagliatura, per una selezione iniziale del materiale in base alla sua granulometria; passaggi di estrazione di metalli quali: ferro (ad esempio con elettrocalamite), alluminio e acciaio; ed anche passaggi di estrazione di altri possibili materiali ancora presenti, quali ad esempio vetro, ceramiche, silicati e simili. Alla fine di tale processo si ottiene una così detta “cenere pesante†, che si presenta come un materiale solido con morfologia simile a quella di una cenere o di una polvere, avente particelle con granulometria variabile dal micron fino al centimetro.
Nonostante i passaggi di elaborazione di cui sopra, tuttavia, detta cenere pesante può contenere ancora tracce di metalli pesanti o di composti di altra natura (quali ad esempio cloruri), che rendono problematico il suo riutilizzo, senza ulteriori trattamenti di inertizzazione. A questo proposito, infatti, nel valutare potenziali recuperi della cenere pesante, bisogna porre particolare attenzione al possibile rilascio dalla cenere dei metalli pesanti e di altre eventuali sostanze in essa presenti.
Pertanto, a monte del processo di recupero e riutilizzo delle ceneri pesanti, derivanti cioà ̈ dal trattamento del materiale residuo di combustione (scorie pesanti) di processi di incenerimento di rifiuti, sono necessari degli ulteriori trattamenti così detti di stabilizzazione o inertizzazione, tali da rendere le ceneri pesanti una materia con caratteristiche chimicofisiche che ne permettono un suo riutilizzo. A questo proposito, sono noti nell’arte trattamenti che comprendono, ad esempio, processi di invecchiamento, di stabilizzazione e di vetrificazione, tutti intesi all’ottenimento di un materiale che non rilasci nel tempo alcun composto tossico o nocivo e che possa essere riutilizzato come materiale di recupero.
È altresì noto che la stabilizzazione e l’inertizzazione delle ceneri pesanti può avvenire anche mediante l’utilizzo di agenti organici scelti ad esempio tra: sostanze termoplastiche, polimeri organici, e composti macro incapsulanti in generale. Tuttavia, tali processi di stabilizzazione hanno una limitata applicazione su scala industriale a causa soprattutto degli elevati costi di messa in opera.
I richiedenti hanno ora trovato che quando la cenere pesante proveniente dal materiale residuo di combustione (scorie pesanti) ottenuto dall’incenerimento di rifiuti, preferibilmente solidi urbani (RSU), viene miscelata con uno specifico additivo stabilizzante inorganico e sottoposta a macinazione si ottiene una composizione solida granulare con granulometria compresa tra 10µm e 30µm (micron), che à ̈ inerte, stabile nel tempo, e che può essere convenientemente riutilizzata come carica per materie plastiche. È noto infatti che il materiale plastico comunemente utilizzato à ̈ un materiale comprendente almeno un componente polimerico in miscela con delle sostanze ausiliarie (dette cariche o additivi) scelte tipicamente a seconda dell’applicazione a cui à ̈ destinato il materiale. Tali sostanze ausiliarie hanno lo scopo di stabilizzare, preservare, proteggere dall’ossidazione, ed in generale di modificare la lavorabilità del materiale plastico risultante.
Vantaggiosamente, quando la presente composizione viene utilizzata come carica per materiale plastico, il materiale risultante presenta delle ottime caratteristiche di durezza e resistenza meccanica, che rendono la presente composizione una valida alternativa alle cariche comunemente utilizzate nella produzione di materiale plastico, quale ad esempio carbonato di calcio.
Sommario dell’invenzione
In un primo aspetto, l’invenzione si riferisce ad una composizione avente granulometria compresa tra 10µm e 30µm (micron), comprendente:
- cenere pesante, ed
- un additivo stabilizzante comprendente: un silicato alcalino o alcalino terroso, ed almeno un solfuro e/o un fosfato alcalino o alcalino terroso,
in cui detto additivo stabilizzante à ̈ presente in una quantità di almeno il 2% in peso.
In un altro aspetto, la presente invenzione riguarda un processo per la preparazione della composizione di cui sopra, detto processo comprendente:
- la miscelazione della cenere pesante, con almeno il 2% di un additivo stabilizzante comprendente: un silicato alcalino o alcalino terroso, ed almeno un solfuro e/o un fosfato alcalino o alcalino terroso; e
- la successiva macinazione, preferibilmente a secco. Costituisce un ulteriore aspetto dell’invenzione, l’utilizzo della presente composizione come carica per materiale plastico.
Infine, in un ultimo aspetto, l’invenzione si riferisce ad un materiale plastico comprendente almeno un componente polimerico in miscela con la presente composizione.
Descrizione dettagliata
Se non altrimenti specificato, con il termine “percentuale in peso†di un componente, si intende la quantità del singolo componente rispetto al peso totale della composizione.
Con i termini silicato, solfuro e fosfato “alcalino o alcalino terroso†si intende un sale formato dall’anione silicato (cioà ̈ SiO3<-->), o dall’anione solfuro (S<-->) o dall’anione fosfato (PO4<--->), o fosfato acido (HPO4<-->), o anche diidrogeno fosfato (H2PO4-) rispettivamente, con un metallo del gruppo I o II della tavola periodica, quale ad esempio: sodio, litio, potassio, calcio, magnesio, bario e stronzio.
Per “cenere pesante†si intende quel residuo solido, tipicamente avente una morfologia simile ad una polvere o ad una cenere, ottenuto per trattamento del materiale residuo di combustione (scorie pesanti), derivante dall’incenerimento di rifiuti solidi. Tipicamente, detto trattamento comprende passaggi di vagliatura, passaggi di rimozione di metalli quali ferro, alluminio ed acciaio, e di rimozione di altri materiali quali ceramica e vetro. Al termine di tale trattamento si ottiene un materiale granulare, con particelle di dimensioni variabili comprese tra 0,1 mm e 10 mm, noto al tecnico del ramo come cenere pesante. I richiedenti hanno ora trovato che quando la cenere pesante di cui sopra viene miscelata con almeno il 2% di un additivo stabilizzante comprendente un silicato alcalino o alcalino terroso ed almeno un solfuro e/o fosfato alcalino o alcalino terroso, lasciata riposare e quindi macinata ad una granulometria compresa tra 10µm e 30µm, si ottiene una composizione stabile, facilmente maneggiabile e riutilizzabile come carica per materiale plastico. A questo proposito, con il termine “materiale plastico†si intende indicare quei materiali artificiali con struttura macromolecolare che in determinate condizioni di temperatura e pressione subiscono variazioni permanenti di forma. Essi si dividono in termoplastici, termoindurenti ed elastomeri, e sono generalmente ottenuti della polimerizzazione di una quantità di molecole base (monomeri). Esempi di materiale plastico sono: polipropipelene (PP), polivinil coloruro (PVC), nylon, teflon, plexiglas e simili.
In una forma preferita, l’additivo stabilizzante della presente composizione comprende un silicato alcalino o alcalino terroso scelto tra: silicato di sodio, silicato di potassio, silicato di calcio e silicato di magnesio, essendo il silicato di sodio (Na2SiO3, CAS No. 6834-92-0) particolarmente preferito. Oltre a detto silicato alcalino o alcalino terroso, l’additivo stabilizzante comprende almeno un solfuro e/o un fosfato alcalino o alcalino terroso. A questo proposito, esempi di solfuri e fosfati preferiti sono sali di: calcio, sodio, potassio, magnesio, ancor più preferibilmente, sodio o calcio. Ugualmente preferiti sono i fosfati acidi (HPO4<—->o H2PO4-) di sodio o di calcio. In una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa, l’additivo stabilizzante dell’invenzione, comprende: un silicato alcalino o alcalino terroso, preferibilmente di sodio (Na2SiO3), ed almeno un solfuro e/o un fosfato di calcio o di sodio, eventualmente in miscela con un fosfato acido, preferibilmente di sodio o di calcio.
Il solfuro e/o il fosfato alcalino o alcalino terroso possono essere presenti in quantità compresa tra 1% e il 10% rispetto alla quantità di silicato alcalino o alcalino terroso utilizzato.
In ogni caso, la percentuale di additivo stabilizzante presente in miscela con la cenere pesante della composizione dell’invenzione, à ̈ pari ad almeno il 2% del peso totale della composizione, preferibilmente in una quantità percentuale in peso fino al 20%, preferibilmente compresa tra 5% e 10%, ancor più preferibilmente compresa tra 2% e 5%. Si à ̈ notato infatti che quantità superiori al 20% possono risultare in un aumento indesiderato dei costi di preparazione della composizione, mentre percentuali inferiori al 2% potrebbero portare ad un effetto stabilizzante della cenere troppo basso per essere utilizzata ad esempio nella preparazione di materiale plastico per uso comune, quale bottiglie o contenitori in generale. L’additivo stabilizzante comprendente silicato ed almeno un solfuro e/o fosfato di cui sopra, può essere precedentemente preparato ed aggiunto alla cenere pesante, oppure può essere preparato in situ, cioà ̈ miscelando tutti i componenti della presente composizione insieme, in un unico passaggio. La cenere pesante della presente invenzione può derivare dal residuo di combustione di rifiuti solidi urbani (RSU), o dalla frazione non degradabile della raccolta differenziata (CDR,) o anche dall’incenerimento dei rifiuti industriali, quali fanghi, o può anche derivante dal residuo proveniente dalla combustione di rifiuti in termovalorizzatori in generale o anche dal residuo di combustione dalle centrali termoelettriche.
Preferibilmente, la cenere pesante della presente composizione à ̈ ottenuta dal residuo di combustione (scorie pesanti) ottenuto dall’incenerimento di rifiuti solidi urbani (RSU).
In una forma di realizzazione, la composizione dell’invenzione può eventualmente comprendere anche ulteriori componenti, quali ad esempio: tensioattivi, coloranti, agenti fluidificanti, a seconda tipicamente dell’uso a cui la composizione à ̈ destinata. Quando presenti, detti ulteriori componenti sono preferibilmente utilizzati in una percentuale in peso compresa tra il 5 ed il 20% in peso, preferibilmente compresa tra il 10 ed il 15% in peso.
In un aspetto aggiuntivo, l’invenzione si riferisce ad un processo per la preparazione della composizione dell’invenzione, detto processo che comprende la miscelazione e la macinazione, preferibilmente a secco, della cenere pesante, avente dimensioni delle particelle comprese tra 0,1 mm e 10 mm, preferibilmente comprese tra 0,1 mm e 6 mm, con almeno il 2% di un additivo stabilizzante comprendente un silicato alcalino o alcalino terroso ed almeno un solfuro e/o un fosfato alcalino o alcalino terroso, eventualmente in presenza di ulteriori componenti come sopra indicato. Preferibilmente, la cenere pesante può venire miscelata con almeno il 2% dell’additivo stabilizzante, lasciata riposare, e quindi macinata, ottenendo la composizione dell’invenzione con una granulometria definita. La miscelazione può avvenire mediante l’utilizzo di un miscelatore dinamico di tipo a palette o a vomeri, a basso costo e facilmente applicabile su scala industriale. Come anticipato sopra, in una forma di realizzazione preferita la miscelazione della cenere pesante e dell’additivo stabilizzante à ̈ seguita da un fase di riposo della composizione così ottenuta. Detta fase di riposo, che avviene preferibilmente dopo miscelazione e prima della macinazione, può venire effettuata lasciando la composizione ad un temperatura compresa tra 15 e 40° C, tipicamente per un periodo di qualche giorno, preferibilmente compreso tra 5 e 10 giorni, al fine di permettere una completa interazione tra l’additivo stabilizzante e la cenere pesante, intimamente miscelati tra loro, garantendo in questo modo una completa stabilizzazione ed inertizzazione della cenere pesante. Dopo detta fase di riposo, la composizione dell’invenzione può essere sottoposta alla macinazione, al fine di ottenere un prodotto con granulometria definita, particolarmente utile ad esempio come carica per materiale plastico. In particolare, la cenere pesante può venire miscelata insieme ad almeno il 2% dell’additivo stabilizzante, e macinata ottenendo la composizione dell’invenzione con una granulometria (intesa come diametro medio delle particelle che compongono la composizione solida dell’invenzione) compresa tra 10µm e 30µm.
In una forma preferita, la presente composizione viene ottenuta per miscelazione, con l’additivo stabilizzante scelto, essendo quest’ultimo aggiunto in forma di soluzione acquosa. A questo proposito, infatti, l’additivo stabilizzante può essere convenientemente ottenuto preparando una soluzione acquosa di un silicato alcalino o alcalino terroso, ed aggiungendo ad essa il solfuro e/o il fosfato scelto. In un’ulteriore forma di realizzazione, la soluzione acquosa di silicato, preferibilmente di sodio, ha una concentrazione compresa tra il 15% ed il 35%, preferibilmente compresa tra 28% e 32%, mentre il solfuro e/o il fosfato, entrambi preferibilmente di sodio o di calcio, sono aggiunti a detta soluzione acquosa in una quantità compresa tra 1% ed il 10%, preferibilmente compresa tra 1% e 4%. La soluzione acquosa comprendente l’additivo di cui sopra, viene quindi miscelata alla cenere pesante preferibilmente mediante l’utilizzo di un miscelatore dinamico di tipo a palette o vomeri, e quindi macinata in modo da ottenere la presente composizione avente granulometria compresa tra 10 micron e 30 micron (µm). In una forma di realizzazione preferita, la miscelazione della cenere pesante e dell’additivo stabilizzante à ̈ seguita da un fase di riposo della composizione così ottenuta. Detta fase di riposo, che avviene preferibilmente dopo miscelazione e prima della macinazione, può venire effettuata lasciando la composizione ad un temperatura compresa tra 15 e 40° C, tipicamente per un periodo di qualche giorno, preferibilmente compreso tra 5 e 10 giorni, al fine di permettere una completa interazione tra l’additivo stabilizzante e la cenere pesante, intimamente miscelati tra loro.
La successiva macinazione può avvenire mediante l’utilizzo di macchinari noti nel settore, quali ad esempio, presse, mulini o simili, preferibilmente mediante l’utilizzo di un mulino tubolare ad asse orizzontale.
Dopo macinazione si ottiene la composizione dell’invenzione con la granulometria desiderata compresa tra 10µm ed 30µm, stabilizzata dall’additivo che viene praticamente inglobato ed assorbito dalla cenere pesante di partenza. La composizione macinata à ̈ quindi pronta per l’uso come carica per materiale plastico, o anche per un suo eventuale stoccaggio. A questo proposito, infatti, la presente composizione, grazie alla sua elevata stabilità e carattere inerte, può essere convenientemente stoccata o trasferita, senza particolari accorgimenti o rischi ambientali.
Dai dati indicati nella qui acclusa parte sperimentale, si evince che il materiale plastico comprendente la composizione dell’invenzione à ̈ caratterizzato da un’elevata resistenza meccanica, da un maggior allungamento a rottura e da una maggior tenacità all’intaglio rispetto ad un corrispondente materiale plastico (ad esempio polipropilene PP) contenete carbonato di calcio come carica. A questo proposito, i richiedenti hanno notato che granulometrie maggiori di 30 µm della presente composizione portano a risultati scarsamente riproducibili su scala industriale, ed a prodotti con caratteristiche fisico-meccaniche poco apprezzabili e poco convenienti rispetto ai materiali plastici addizionati con cariche tradizionali.
Pertanto, in un ulteriore aspetto, la presente invenzione si riferisce ad un materiale plastico comprendente almeno un componente polimerico in miscela con la presente composizione, caratterizzata da una granulometria compresa tra 10 e 30 µm.
Detta miscela contiene preferibilmente almeno il 30% in peso della presente composizione, preferibilmente almeno il 50%, ancor più preferibilmente almeno il 65%. Detto materiale plastico, preferibilmente per uso industriale, à ̈ ottenuto per polimerizzazione di un opportuno monomero, mediante tecniche note quali estrusione, colaggio, soffiaggio, calandratura e simili, e può essere sagomato in varie forme ed oggetti quali ad esempio: lastre, tubi, profilati, imballaggi, supporti e contenitori in generale. Preferibilmente, detto materiale plastico comprende almeno un componente polimerico scelto tra: polipropilene (PP), polivinilcloruro (PVC), polietilene (PE), polietilene tereftalato (PET), poliammide (PA), poliestere (PS), nylon e teflon. Vantaggiosamente, e come illustrato nella parte sperimentale qui acclusa, il materiale plastico che si ottiene utilizzando la presente composizione come carica, presenta delle caratteristiche fisico-meccaniche migliorate rispetto ad un materiale plastico comunemente utilizzato, mantenendo tuttavia inalterato il processo per la sua preparazione.
La presente invenzione verrà ora descritta con la seguente parte sperimentale, senza limitarne in alcun modo la portata.
Parte sperimentale.
Esempio 1
Prove di lisciviazione
Sono stati eseguiti esperimenti di lisciviazione della presente composizione e della cenere pesante non stabilizzata, per contatto con acqua come riportati nei
seguenti esperimenti 2a e 2b, eseguiti in linea con la
normativa europea UNI ENV 12920.
Per lisciviazione (o estrazione solido-liquido) si
intende il processo consistente nella separazione di uno
o più componenti solubili da una massa solida mediante
acqua.
Esempio 1a: prova di lisciviazione della cenere pesante
non stabilizzata.
Un campione di 100g di cenere pesante ottenuta dopo
trattamento del materiale residuo di combustione di RSU
à ̈ stato sottoposto ad una prova di lisciviazione con
acqua secondo la norma europea UNIENV12920, analizzando
la quantità di sostanze rilasciate dalla cenere e
presenti nell’eluato. I risultati sono riassunti nella
Tabella 1a, in relazione ai limiti richiesti dalla
normativa per l’utilizzo della cenere come materia prima
secondaria (MPS):
Tabella 1a: prove di lisciviazione con acqua di una
cenere pesante, non stabilizzata.
Cenere Limiti
pesante richiesti
mg/l mg/l
COD<(*)>161 30
Cloruri 453 100
pH 12,2 12
Bario 1,6 1
Cromo 0,1 0,05
Piombo 0,8 0,05
Mercurio 0,075 0,001
Rame 1,7 0,5
Zinco 5 3
Fluoruri 0,8 1,5
<(*)>COD: domanda chimica di ossigeno
Come si evince dai dati in Tabella 1a, la cenere pesante
non stabilizzata, presenta dei valori di componenti
nell’eluato che non rispettano i limiti imposti dalla
normativa vigente.
Esempio 1b: prova di lisciviazione con acqua della
cenere pesante stabilizzata secondo la presente
invenzione
Un campione di 100 g di cenere pesante viene miscelato
in un miscelatore dinamico a palette con una soluzione
acquosa contenente il 30% di silicato di sodio, a cui
viene aggiunto solfuro di sodio e fosfato acido di sodio
(2% in peso).
Dopo miscelazione, la composizione viene lasciata
riposare a temperatura ambiente per 8 giorni. Trascorso
tale periodo, la composizione à ̈ sottoposta a macinazione
a secco, mediante mulino tubolare ad asse orizzontale,
ottenendo la composizione dell’invenzione con
granulometria di 10 µm. I risultati sono indicati nella
Tabella 1b.
Tabella 1b: prova di lisciviazione con acqua di un
campione di cenere stabilizzata secondo la presente
invenzione
Cenere
stabilizzata
Limiti
(presente
composizione)
mg/l mg/l
COD<(*)>< 30 30
Cloruri 90 100
pH 11,2 12
Bario 0,2 1
Cromo <0,001 0,05
Piombo <0,1 0,05
Mercurio <0,001 0,001
Rame 0,1 0,5
Zinco 0,25 3
Fluoruri 0,3 1,5
<(*)>COD: domanda chimica di ossigeno
Come si può vedere, i risultati ottenuti dimostrano che
la composizione dell’invenzione rispetta i limiti
richiesti dalle normative e quindi può essere
considerata inerte e riutilizzabile nel ciclo produttivo
ad esempio come carica per materiale plastico.
Esempio 2: prove fisico-meccaniche di materiale plastico
(polipropilene) addizionato con carbonato di calcio
(30%), rispetto al materiale plastico addizionato con la
composizione dell’invenzione (30%).
Sono state misurate alcune caratteristiche fisico-
meccaniche di un materiale plastico a base di
polipropilene (PP) caricato rispettivamente con
carbonato di calcio, e con la composizione
dell’invenzione (30% in peso) dell’esempio 1b
(granulometria di circa 10µm e contenente silicato di
sodio in miscela con solfuro di sodio e fosfato acido di
sodio (2%)).
I risultati sono riassunti nelle seguenti tabelle, in
cui:
“MFI†: indica il Melt Low Index, noto nell’arte come strumento di base per il controllo della qualità e indicante il peso di un polimero fuso che scorre attraverso un ugello standardr (2,095 x 8mm) ad una data temperatura e con un peso standard applicato al pistone che spinge il campione.
“Allungamento a rottura†: à ̈ una misura della duttilità di un materiale ottenuta in una prova di trazione. Allungamento maggiore, indica maggiore duttilità.
“Modulo elastico a flessione†: à ̈ il rapporto tra lo stress massimo delle fibre e la deformazione massima, entro il limite elastico del diagramma tensionedeformazione ottenuto nella prova di flessione.
“Resilienza Izod con intaglio†: à ̈ un metodo standard per la determinazione della tenacità all’intaglio di un materiale.
Tabella 2a: materiale plastico (polipropilene) contenente carbonato di calcio.
Unità di
proprietà metodo valore misura
MFI ISO1133 gr/10’ 11 (230°C/2,16)
Allungamento
a rottura
ISO527 % 15 (velocità 50
mm/min)
Modulo
elastico a
ISO178 MPa 1878 flessione
(velocità 2
mm/min)
Resilienza
Izod con ISO180 Kj/m<2>3.0 intaglio
% residuo
(650° C per Met. interno % 16
1 ora)
Tabella 2b: materiale plastico (PP) addizionato con la composizione dell’invenzione (30%), comprendente un additivo contenente silicato di sodio in miscela con solfuro e fosfato di sodio (2%).
Unità di
proprietà metodo valore misura
MFI ISO1133 Gr/10’ 11 (230°C/2,16)
Allungamento
a rottura
ISO527 % 21 (velocità 50
mm/min)
Modulo
elastico a
flessione ISO178 MPa 1441 (velocità 2
mm/min)
Resilienza
Izod con ISO180 Kj/m<2>4.0 intaglio
% residuo Met. interno % 17 (650° C per
1 ora)
Come si può notare dalle tabelle di cui sopra, a parità di peso di MFI, il materiale polipropilene caricato con la presente composizione (30%) presenta un maggior allungamento a rottura, una maggior robustezza (corrispondente ad un minor modulo elastico a flessione) ed una maggior tenacità all’intaglio (indicata con la resilienza Izod) rispetto allo stesso materiale plastico caricato con la stessa quantità di carbonato di calcio.
Simili risultati si possono ottenere anche utilizzando la presente composizione avente granulometria di circa 30 µm.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Una composizione avente granulometria compresa tra 10µm e 30µm, comprendente: - cenere pesante, ed - un additivo stabilizzante comprendente: un silicato alcalino o alcalino terroso, ed almeno un solfuro e/o un fosfato alcalino o alcalino terroso, in cui detto additivo stabilizzante à ̈ presente in una quantità di almeno il 2% in peso.
  2. 2. La composizione secondo la rivendicazione 1, in cui detta cenere pesante à ̈ ottenuta per trattamento del materiale derivante dall’incenerimento di rifiuti solidi urbani.
  3. 3. La composizione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto additivo stabilizzante comprende silicato di sodio ed un solfuro e/o fosfato di calcio.
  4. 4. La composizione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto almeno un additivo stabilizzante à ̈ presente in quantità compresa tra 2 e 30%, preferibilmente compresa tra 10% e 20%, ancor più preferibilmente compresa tra 2% e 5%.
  5. 5. La composizione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente anche: tensioattivi, coloranti o agenti fluidificanti.
  6. 6. Un processo per la preparazione della composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, detto processo comprendente: la miscelazione della cenere pesante, con almeno il 2% di un additivo stabilizzante comprendente: un silicato alcalino o alcalino terroso, ed almeno un solfuro e/o un fosfato alcalino o alcalino terroso e la successiva macinazione, preferibilmente a secco.
  7. 7. Il processo secondo la rivendicazione 6, in cui dopo la miscelazione e prima della successiva macinazione, la composizione viene lasciata riposare, preferibilmente per un periodo compreso tra 5 e 10 giorni.
  8. 8. Il processo secondo le rivendicazioni 6 o 7, in cui detta miscelazione avviene mediante miscelatore dinamico a palette o vomeri e detta successiva macinazione avviene mediante l’utilizzo di un mulino tubolare ad asse orizzontale.
  9. 9. Uso della composizione in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5 come carica per materiale plastico.
  10. 10. Materiale plastico comprendente la composizione come definita in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, in miscela con almeno un componente polimerico scelto tra: polipropilene (PP), polivinilcloruro (PVC), polietilene (PE) polietilene tereftalato (PET), poliammide (PA), poliestere (PS), nylon e teflon, essendo polipropilene preferito.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10981831B2 (en) 2017-09-21 2021-04-20 Crown Products & Services, Inc. Dry mix and concrete composition containing bed ash and related methods

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999037592A1 (en) * 1998-01-26 1999-07-29 Board Of Control Of Michigan Technological University Processed fly ash as a filler in plastics
WO2001014014A1 (en) * 1999-08-20 2001-03-01 Duos B.V. Process for immobilising toxic metals in solid industrial residues
US20040266933A1 (en) * 2003-06-27 2004-12-30 Certainteed Corporation Compositions comprising mineralized ash fillers
US20060183957A1 (en) * 2005-02-14 2006-08-17 Forrester Keith E Method for heavy metals stabilization and agglomeration of flyash and scrubber residues
DE102007006916A1 (de) * 2007-02-13 2008-08-14 GFR Gesellschaft für die Aufbereitung und Verwertung von Reststoffen mbH Verfahren zur Behandlung oder Stabilisierung von Kesselaschen und silikatischen Filterstäuben und Klärschlammverbrennungsrückständen zur Ablagerung in ober- oder untertägigen Deponien und/oder zur Verwertung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070265363A1 (en) * 2006-05-15 2007-11-15 Tai-Long Huang Foamable composition and method for making a foam material therefrom, and an architectural material made from the foam material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999037592A1 (en) * 1998-01-26 1999-07-29 Board Of Control Of Michigan Technological University Processed fly ash as a filler in plastics
WO2001014014A1 (en) * 1999-08-20 2001-03-01 Duos B.V. Process for immobilising toxic metals in solid industrial residues
US20040266933A1 (en) * 2003-06-27 2004-12-30 Certainteed Corporation Compositions comprising mineralized ash fillers
US20060183957A1 (en) * 2005-02-14 2006-08-17 Forrester Keith E Method for heavy metals stabilization and agglomeration of flyash and scrubber residues
DE102007006916A1 (de) * 2007-02-13 2008-08-14 GFR Gesellschaft für die Aufbereitung und Verwertung von Reststoffen mbH Verfahren zur Behandlung oder Stabilisierung von Kesselaschen und silikatischen Filterstäuben und Klärschlammverbrennungsrückständen zur Ablagerung in ober- oder untertägigen Deponien und/oder zur Verwertung

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