ITMO20080330A1 - Procedimento per realizzare piastrelle ad alta resistenza destinate al rivestimento di pavimentazioni e di pareti interne o esterne. - Google Patents

Procedimento per realizzare piastrelle ad alta resistenza destinate al rivestimento di pavimentazioni e di pareti interne o esterne. Download PDF

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Description

D E S C R I Z IO N E
annessa a domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: "PROCEDIMENTO PER REALIZZARE PIASTRELLE AD ALTA RESISTENZA DESTINATE AL RIVESTIMENTO DI PAVIMENTAZIONI E DI PARETI INTERNE O ESTERNE. ".
Forma oggetto della presente invenzione un procedimento per realizzare piastrelle ad alta resistenza destinate al rivestimento di pavimentazioni e di pareti interne o esterne.
Specificamente, ma non esclusivamente, essa trova utile impiego nel settore delle piastrelle ceramiche che hanno conquistato il mercato dei pavimenti e dei rivestimenti negli edifici residenziali e negli spazi pubblici grazie alle loro caratteristiche di durabilità e di igiene, oltre naturalmente alla infinita possibilità di espressione decorativa.
Le moderne piastrelle ceramiche note sono caratterizzate da elevatissima resistenza meccanica, chimica, alla abrasione superficiale, sono facili da pulire e per questo hanno raggiunto una grandissima diffusione.
Tuttavia il materiale ceramico è intrinsecamente fragile, per cui le piastrelle ceramiche, anche se manifestano valori di carico di rottura molto alti, sono intrinsecamente poco resistenti agli urti, in quanto il meccanismo di propagazione della frattura è quello tipico dei materiali duri ma fragili: quando vengono sottoposte ad uno sforzo raggiungono rapidamente il limite di rottura anche per deformazioni molto piccole.
Per questo motivo le piastrelle ceramiche devono essere incollate su di un supporto molto rigido che ne impedisca la deformazione. La tecnica nota di installazione delle piastrelle prevede la cosiddetta "posa" su di una soletta, la cosiddetta "caldana", che deve essere il più rigida possibile. Secondo i dettami della posa a regola d'arte, la caldana deve essere rinforzata con una rete di ferro, in modo da renderla ancora più rigida. In questo modo si impediscono quelle minime deformazioni che portano alla rottura delle piastrelle, anche in seguito ad urti o carichi intensi .
Nei pavimenti sopraelevati, le piastrelle vengono incollate su di un supporto rigido di diversi centimetri di spessore, che ne impedisca la flessione.
Le piastrelle ceramiche, quindi, per garantire buoni risultati, devono essere, secondo la tecnica nota, incollate su di un substrato molto rigido. I substrati che vengono normalmente utilizzati nella tecnica nota per la posa a secco, quando sono sottili, non sono sufficientemente rigidi, per cui non garantiscono la resistenza alla rottura in caso di urto. Per garantire la resistenza all'urto sono normalmente necessari spessori di oltre 5 mm.
La posa o il rifacimento di un pavimento secondo lo stato dell'arte, sono quindi operazioni complesse e costose.
Negli ultimi anni, però, si sono affermati sul mercato i pavimenti laminati in materiali resilienti che non richiedono particolare precauzioni e che possono essere facilmente posati anche da persone senza esperienza e senza particolari mezzi tecnologici. Sull'onda del successo di questi materiali che si posano senza colla anche sopra pavimenti preesistenti, si è creata una forte domanda per un pavimento di piastrelle ceramiche che possa essere posato nello stesso modo: senza essere incollato alla soletta e che possa essere installato anche da personale non esperto .
Esistono già esempi di realizzazioni note che prevedono il pre-montaggio della piastrella ceramica tramite incollaggio su supporti di vario genere, ad esempio di plastica ( v. WO 2005/052279 Al- Della Pepa), di poliuretano (v. WO 2006/042148 A2 - Mohawk), di masonite (v. US 2007251172 AlEdge Flooring), oppure di lamiera metallica (v. WO 2008/056382 Al - Planium), e ancora di ceramica (v. W02004090257 Al - System).
Nel documento WO 2008/056382 Al - (Planium) si fa riferimento all'utilizzo di una lamina metallica, allo solo scopo di creare un ancoraggio tra le piastrelle adiacenti.
Altri sistemi prevedono il rinforzo di una lastra di pietra naturale di forte spessore (13-17 mm) (brevetto EP1329568A1 - Bresciana Graniti) o di una piastrella ceramica (brevetto JP 2005002646) utilizzando però caratteristiche e metodi di fabbricazione piuttosto complessi
Tutti questi sistemi noti hanno dimostrato di avere delle limitazioni nell'utilizzo pratico nel campo della edilizia civile a causa della scarsa resistenza all'urto della pavimentazione essenzialmente a causa della intrinseca fragilità della piastrella ceramica. In particolare la tecnica nota presenta il problema irrisolto, non solamente per le piastrelle ceramiche, ma specialmente per loro, di non consentire la realizzazione di pavimenti ceramici posati a secco i quali siano dotati di una sufficiente resistenza agli urti.
Il presente ritrovato si propone di ovviare agli inconvenienti sopramenzionati della tecnica nota risolvendo il problema della fragilità del materiale ceramico secondo quanto esposto nelle rivendicazioni.
Il risultato è ottenuto dal trovato con la realizzazione di una piastrella ad alta resistenza in grado di resistere e a urti molto maggiori di quelli che possono normalmente essere sopportati dalle piastrelle ceramiche tradizionali senza peraltro ricorrere ad aumenti di spessore delle stesse.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione meglio appariranno dalla descrizione dettagliata che segue di alcune forme preferite, ma non esclusive di realizzazione dell'invenzione in oggetto, illustrate qui di seguito a titolo esemplificativo ma non limitativo nelle allegate figure in cui:
- la figura 1 mostra una schematica vista in prospettiva di un manufatto realizzato secondo 1<1>invenzione;
- la figura 2 mostra, in scala ingrandita, parte di una schematica sezione in esploso del manufatto realizzato secondo l'invenzione di figura 1.
Facendo riferimento alle allegate figure il procedimento oggetto per realizzare lastre o piastrelle ad alta resistenza destinate al rivestimento di pavimentazioni e di pareti interne o esterne, oggetto del trovato comprende le seguenti fasi principali:
- predisporre una lastra o piastrella 1 presentante una faccia a vista (faccia bella);
- predisporre almeno una sottile lastra o lamina di supporto 2 avente la caratteristica di possedere un coefficiente di dilatazione termica maggiore di quello della detta prima lastra o piastrella 1, detta sottile lastra o lamina di supporto 2 essendo caratterizzata da buona tenacità e resistenza alla frattura fragile;
- operare l'incollaggio a caldo della prima lastra o piastrella 1 sulla detta sottile lastra o lamina di supporto 2, o viceversa, per tramite di un collante appropriato adatto ad aderire alle superfici da incollare;
- lasciare raffreddare fino a temperatura ambiente in modo che a causa della diversa dilatazione termica (contrazione) la detta sottile lastra o lamina di supporto 2 induca nella prima lastra o piastrella 1, alla quale è saldamente incollata, uno stato di compressione a partire dalla faccia inferiore opposta a quella a vista .
La lastra o piastrella 1 è di materiale ceramico o simile che può essere smaltato e decorato. Essa inoltre è preferibilmente di piccolo spessore, pochi millimetri, rispetto allo spessore normalmente utilizzato per le piastrelle da pavimenti .
La almeno una sottile lastra o lamina di supporto 2 è preferibilmente di metallo o lega metallica. In particolare è vantaggiosamente realizzata in ferro zincato e presenta uno spessore sottile compreso tra 0,lmm e Imm, preferibilmente tra 0,3mm e 0,5mm. L'incollaggio a caldo è eseguito ad una temperatura maggiore di una entità prestabilita ΔΤ rispetto alla temperatura prevista di esercizio e di utilizzo. Preferibilmente il ΔΤ indicato ha un valore di almeno 40°C e l'incollaggio a caldo della prima lastra o piastrella 1 sulla sottile lastra o lamina di supporto 2, o viceversa, comprende la stesura di uno strato di collante su almeno una delle due superficie da incollare seguita da una fase di pressatura durante la quale la prima lastra o piastrella 1 viene premuta, con una pressione prestabilita, contro la sottile lastra o lamina di supporto 2.
La prima lastra o piastrella 1 è una piastrella ceramica di spessore sottile (qualche millimetro), solitamente non superiore a 4-5 mm, mentre la sottile lastra o lamina di supporto 2 ha uno spessore preferibilmente compreso tra 0,25mm e 0,5mm.
Condizione importante è comunque che il materiale di cui è costituita la sottile lastra o lamina di supporto 2 oltre ad essere un materiale non fragile abbia un coefficiente di dilazione (contrazione) termica e un modulo di elasticità decisamente maggiori di quello della lastra o piastrella 1. Materiali utilizzabili sono oltre al ferro zincato, l'acciaio e leghe di alluminio.
Il collante mediante il quale la lastra o piastrella 1 viene saldamente incollata a caldo sulla sottile lastra o lamina di supporto 2, o viceversa, è costituito da una resina acrilica, poliuretanica, poliestere o epossidica.
In questo modo, durante il raffreddamento, la lastra o lamina di supporto 2 subirà una contrazione termica superiore a quella della lastra o piastrella 1 mettendo in compressione la faccia inferiore della lastra o piastrella 1 alla quale aderisce solidalmente per tramite del collante.
L'elevato modulo di elasticità del materiale della lastra o lamina di supporto 2 garantisce che questo elevato livello di compressione diventi permanente all'interno dell'accoppiamento, impedendo la formazione di fessurazioni durante una sollecitazione da urto nella faccia inferiore della piastrella, che porterebbero inevitabilmente alla rottura del pezzo.
La piastrella composita così ottenuta è ad alta resistenza ed è essenzialmente caratterizzata dal fatto di comprendere una lastra o piastrella 1 presentante una faccia a vista la quale è saldamente vincolata su una sottile lastra o lamina di supporto 2 dotata di buona tenacità e resistenza alla frattura fragile in modo da risultare sottoposta ad uno stato di compressione, a partire dalla faccia inferiore opposta alla detta faccia a vista, su di essa indotto dalla detta sottile lastra o lamina di supporto 2 che è ad essa saldamente incollata.. Infatti è in grado di sopportare un urto senza fessurarsi fino al punto che la superficie quando cede, cede per compressione e si forma tipica frattura hertziana. In altre parole si ammacca, ma non va in pezzi.
Un esempio di questa invenzione si riferisce alla applicazione sulla faccia inferiore della lastra o piastrella ceramica di una lamina di acciaio zincato con modulo di elasticità di 200 GPa dello spessore di 0,5 mm, utilizzando come incollaggio una resina poliuretanica in uno stampo riscaldato a 70 °C. Lo stampo è utilizzato per mantenere posizionate relativamente la piastrella ceramica e la lamina in acciaio zincato. Una volta che la resina abbia completato l'indurimento il manufatto può essere estratto dallo stampo e il raffreddamento a temperatura ambiente 20-30°C porta ad uno stato di compressione della faccia inferiore che ne aumenta enormemente la resistenza agli urti. A titolo di esempio, si consideri il seguente esempio per fornire una quantificazione dei risultati raggiungibili dal procedimento oggetto del trovato applicato ad una normale piastrella in gres porcellanato nel formato 60x60 con spessore 12 mm, assorbimento d'acqua pari a 0,012 % , coefficiente di dilatazione OÌ(20-1001 = 7,5 xlO<-6>K<-1>e modulo di rottura 55 MPa. Una piastrella di questo tipo, quando non è incollata al pavimento, se viene colpita da una sfera di acciaio del peso di 510 grammi, dall'altezza di 100 mm, si frantuma in molti frammenti. Se invece la stessa piastrella è incollata a regola d'arte al pavimento con un adesivo ad alta resistenza (Mapei Kerabond) può sopportare un urto con la stessa biglia dall'altezza di 800 mm. (Certifications et classements des produits du batiment - Revetementes de sol ceramiques - Cahiers du CSTB, cahier 3503 annexe 6 choc lourd - Janiver 2005) Oltre questa altezza, la piastrella incollata al pavimento inizia ad ammaccarsi, ma non va in frantumi.
La stessa tipologia di piastrella viene poi incollata a caldo alla temperatura di 50 °C con un adesivo poliuretanico reattivo termofusibile applicato a rullo sulla faccia inferiore della piastrella ad una lamiera di ferro zincato dello spessore di 0,5 mm, con coefficiente di dilatazione or(20-100)= 12,5 xl0<~6>K<_1>e modulo di elasticità pari a 190 MPa. Il manufatto viene poi lasciato raffreddare. L'aumento di spessore dell'intero manufatto rispetto alla piastrella originale è pari a 1,5 mm. Questo manufatto che costituisce il ritrovato di questa invenzione viene appoggiato su di un pavimento rigido di cemento armato senza alcun adesivo. Il ritrovato è in grado di sopportare l'urto della stessa sfera di acciaio del peso di 510 grammi da una altezza di 800 mm che colpisce il centro della piastrella. Oltre questa altezza la superficie del manufatto inizia ad ammaccarsi. Il comportamento è del tutto simile a quello della piastrella incollata alla soletta di cemento .
A titolo di esempio di applicazione del trovato si consideri l'utilizzo di una lastra o piastrella ceramica 1 del formato 60x60 con uno spessore di soli 3 mm realizzata in gres porcellanato non smaltato. Questa piastrella possiede una assorbimento d'acqua pari a 0,01%, un Coefficiente di dilatazione α<20-100)= 7,2 xlO<-6>K<-1>e un modulo di rottura di 60 MPa. Appoggiata sul pavimento va in frantumi se viene colpita dalla sfera di acciaio del peso di 510 grammi che cade da una altezza di 50 millimetri. Se la piastrella è incollata a regola d'arte sul pavimento con un adesivo ad alta resistenza può sopportare l'urto di una sfera di acciaio del peso di 510 grammi che cade da una altezza di 800 millimetri. Se la sfera cade da altezze maggiori la piastrella si ammacca, ovvero cede per schiacciamento.
La stessa tipologia di piastrella viene poi, secondo il procedimento oggetto del presente trovato incollata a caldo, alla temperatura di 50°C su di una lamiera di acciaio inossidabile AISI 430 con Coefficiente di dilatazione o£(20-100)<= '>10 xlO<-6>K<-1>, modulo di elasticità pari a 200 MPa, carico di rottura di 50 MPa , dello spessore di 0,4 mm. Il collante utilizzato è un collante epossidico bicomponente a presa rapida con uno spessore di 0,4 mm. Segue la fase di raffreddamento. Il manufatto ottenuto ha uno spessore totale di 3,8 mm, superiore a quello della piastrella 1 originale di solo 0,8 mm. ed è costituito da una piastrella ad alta resistenza caratterizzata dal fatto di comprendere una lastra o piastrella (1) presentante una faccia a vista la quale è saldamente vincolata su una sottile lastra o lamina di supporto (2) dotata di buona tenacità e resistenza alla frattura fragile in modo da risultare sottoposta ad uno stato di compressione, a partire dalla faccia inferiore opposta alla detta faccia a vista, su di essa indotto dalla detta sottile lastra o lamina di supporto (2) che è ad essa saldamente incollata. Semplicemente appoggiato su di pavimento in cemento armato senza alcun collante è in grado si sopportare un urto con una sfera di acciaio del peso di 510 grammi che colpisce il centro della piastrella cadendo da una altezza di 800 millimetri e soltanto per altezze superiori inizia ad ammaccarsi per schiacciamento.
Il manufatto ottenuto costituente una piastrella ad alta resistenza, solamente appoggiato sul pavimento, si comporta come se fosse saldamente incollato al pavimento medesimo.
Mediante il trovato è pertanto possibile realizzare la posa di pavimenti in ceramica senza il fissaggio mediante colla o adesivo.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per realizzare lastre o piastrelle ad alta resistenza, destinate al rivestimento di pavimentazioni e di pareti interne o esterne caratterizzato per il fatto che comprende le seguenti fasi: predisporre una lastra o piastrella (1) presentante una faccia a vista; - predisporre almeno una sottile lastra o lamina di supporto (2) avente la caratteristica di possedere un coefficiente di dilatazione termica maggiore di quello della detta prima lastra o piastrella (1), detta sottile lastra o lamina di supporto (2) essendo caratterizzata da buona tenacità e resistenza alla frattura fragile; - operare l'incollaggio a caldo della prima lastra o piastrella (1) sulla detta sottile lastra o lamina di supporto (2), o viceversa, per tramite di un collante appropriato adatto ad aderire alle superfici da incollare; - lasciare raffreddare fino a temperatura ambiente in modo che a causa della diversa dilatazione termica (contrazione) la detta sottile lastra o lamina di supporto (2) induca nella prima lastra o piastrella (1), alla quale è saldamente incollata, uno stato di compressione a partire dalla faccia inferiore opposta a quella a vista .
  2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta lastra o piastrella (1) è di materiale ceramico o simile.
  3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che almeno una sottile lastra o lamina di supporto (2) è preferibilmente di metallo o lega metallica.
  4. 4.. Procedimento secondo la rivendicazione 1, 2 o 3 caratterizzato dal fatto che il detto incollaggio a caldo è eseguito ad una temperatura maggiore di una entità prestabilita ΔΤ rispetto alla temperatura prevista di esercizio.
  5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'incollaggio a caldo della prima lastra o piastrella (1) sulla detta sottile lastra o lamina di supporto (2), o viceversa, comprende la stesura di uno strato di collante su almeno una delle due superfici da incollare seguita da una fase di pressatura durante la quale la prima lastra o piastrella (1) viene premuta, con una pressione prestabilita, contro la detta sottile lastra o lamina di supporto (2).
  6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta prima lastra o piastrella (1) è una piastrella ceramica da pavimento o da rivestimento di spessore inferiore a 4 mm .
  7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la detta sottile lastra o lamina di supporto (2), preferibilmente di metallo o lega metallica, è realizzata in acciaio e presenta uno spessore compreso tra 0,25 mm e 0,5mm.
  8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la detta sottile lastra o lamina di supporto (2), preferibilmente di metallo o lega metallica, è realizzata in ferro zincato e presenta uno spessore compreso tra 0,25 mm e 0,5mm.
  9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il collante mediante il quale la detta prima lastra o piastrella (1) viene incollata a caldo sulla detta sottile lastra o lamina dì supporto (2), o viceversa, è costituito da una resina acrilica, poliuretanica, poliestere o epossidica .
  10. 10. Lastra o piastrella ad alta resistenza caratterizzata dal fatto di comprendere una lastra o piastrella (1) presentante una faccia a vista la quale è saldamente vincolata su una sottile lastra o lamina di supporto (2) dotata di buona tenacità e resistenza alla frattura fragile in modo da risultare sottoposta ad uno stato di compressione, a partire dalla faccia inferiore opposta alla detta faccia a vista, su di essa indotto dalla detta sottile lastra o lamina di supporto (2) che è ad essa saldamente incollata.
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