ITMO20110244A1 - Legante per la realizzazione di prodotti conglomerati oppure stratificati - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E
Campo di applicazione
L’invenzione riguarda un legante per la realizzazione di prodotti conglomerati oppure stratificati.
Stato della Tecnica
Nella realizzazione di prodotti conglomerati o stratificati, à ̈ noto l’utilizzo di leganti per la conglomerazione delle particelle di legno per produrre lastre e pannelli di truciolato, Mdf, compensati, Osb, listellari, ecc., che contengono urea-formaldeide, fenolo-formaldeide, melamina- formaldeide.
Queste sostanze incollano le particelle o le lamine da stratificare quando i conglomerati preparati con le sostanze indicate sopra sono sottoposti ad azione combinata di pressione e calore.
In alternativa à ̈ noto l’uso di un legante bicomponente poliuretanico che può reticolare spontaneamente a temperatura ambiente oppure che può essere accelerato nella reticolazione, sottoponendolo all'azione di microonde o radiofrequenza quando si trova in una condizione già stratificata, ma non ancora pressata, e sottoponendo successivamente la stratificazione i ad una azione di pressione.
In generale, questi leganti si differenziano sostanzialmente in due famiglie, precisamente una famiglia che comprende quelli che danno origine a conglomerati di particelle o stratificazioni di lamine non resistenti all'acqua, ed una famiglia di quelli resistenti all'acqua.
Tra questi ultimi, i più noti per il loro largo impiego sono il fenolo-formaldeide e la melamina formaldeide.
in aggiunta può essere utilizzato anche il poliuretano bicomponente o monocomponente (di-isocianato) che à ̈ resistente all'acqua, ma impiegato in modo più limitato per problemi di costo.
Il poliuretano bi-componente oppure mono che utilizza come secondo componente l'umidità residua contenuta nel legno da conglomerare e quella assorbita daH'aria nella fase aperta di miscelazione e stratificazione del cuscino da pressare.
I leganti che invece non resistono all'acqua sono l'urea-formaldeide ed i collanti vinilici: questi ultimi sono impiegati in minor quantità per il fatto che sono facilmente reversibili con l'umiditÃ
Una ulteriore discriminazione nell'uso dei leganti à ̈ determinata dal loro costo ed in base a questo parametro quello più economico risulta essere l'ureaformaldeide, che à ̈ il più impiegato per la costruzione di pannelli per mobili da arredo di interni.
Al contrario, quelli che hanno una elevata resistenza all'acqua sono notevolmente costosi e tra questi sono da segnalare la melaminaformaldeide, il fenolo -formaldeide, il poliuretano bicomponente e monocomponente.
I leganti che sono utilizzati in combinazione alla formaldeide, che à ̈ una sostanza notoriamente cancerogena, esalano formaldeide libera, in quanto questa, oltre ad essere già contenuta in natura nel legno di alberi, à ̈ impiegata in eccesso per favorire una più rapida polimerizzazione dei leganti per ottenere una maggiore capacità di produzione per ciascuna unità produttiva.
I leganti combinati con poliuretano bi-componente, oltre ad essere estremamente costosi come detto prima, rappresentano un pericolo, in caso di incendio oppure quando sono smaltiti, a fine della loro vita, mediante combustione, poiché ad una temperatura di combustione di 500°C ed oltre, generano cianuro altamente velenoso e paralizzante.
Allo stato attuale della tecnica nota si à ̈ verificata una stasi nel progresso e tutti i conglomerati derivanti dai processi industriali in uso sono principalmente quelli realizzati utilizzando come legante la formaldeide.
Ad esempio, nella realizzazione di laminati plastici decorativi ad alta pressione nei quali per la realizzazione della parte sottostante di maggior spessore vengono impiegati più fogli di carta Kraft impregnata di fenoloformaldeide, mentre per lo strato decorativo superficiale, sono intercalati prima un foglio di barriera, per non far alterare il colore dal fenolo, poi un foglio di carta decorativa unicolore o stampata generalmente con riproduzioni di legno, impregnata di melamina -formaldeide.
Secondo la tecnica nota sono anche realizzati prodotti laminati a bassa pressione, ottenuti in continuo in rotoli.
In pratica, questi prodotti laminati a bassa pressione sono realizzati con carta impregnata di melamina-formaldeide.
Per la realizzazione di altri prodotti conglomerati o stratificati che non prevedono l’uso di legno o di carta, ad esempio i conglomerali lapidei , sono utilizzati leganti che comprendono resine poliesteri in combinazione con stirolo monomero, oppure resine acriliche.
Anche in questo caso, le resine poliesteri in combinazione con lo stirolo monomero à ̈ il legante maggiormente impiegato per il suo costo minore, anche se esercita un rilevante e dannoso impatto ambientale a causa della emissione dello stirolo che à ̈ impiegato in dosi assai superiori a quelle stechiometriche per combinarsi con il poliestere, allo scopo di fluidificare e veicolare il legante nella miscela.
Lo stirolo monomero inoltre à ̈ notoriamente cancerogeno almeno quanto lo à ̈ il benzene.
Scopi del’invenzione
Uno scopo dell’invenzione à ̈ la realizzazione di un nuovo legante atossico, che sia privo di emissioni o di tossicità , che sia contemporaneamente resistente agli agenti atmosferici esterni ed anche a trattamenti prolungati di sollecitazione termica, come ad esempio una bollitura, che sia economico, non derivante dal petrolio e, pertanto, ecologico perchà ̈ i prodotti realizzati con il legante secondo l’invenzione a fine vita possono anche essere ridotti in polvere e dispersi nei campi come fertilizzante o apportatori di minerali alle colture agricole.
Il legante secondo l’invenzione à ̈ in grado di sostituire i leganti noti della famiglia dei leganti resistenti all'acqua, pur avendo un costo ridotto e simile a quello deH'urea-formaldeide rispetto alla quale, tuttavia, non ha tossicità e sviluppa caratteristiche fisiche e meccaniche sensibilmente migliori.
Un ulteriore scopo à ̈ quello di poter impiegare il legante secondo l’invenzione per sostituire i leganti per inerti lapidei noti .
Un ulteriore scopo à ̈ quello di poter impiegare il legante secondo l’invenzione per costruire pannelli di barriera al fuoco, in sostituzione, ad esempio, dei pannelli di lana di roccia le cui fibre sono legate da fenolo formaldeide e che sono utilizzati, ad esempio, nel settore navale nel quale, a causa delle vibrazioni a cui sono sottoposti, tendono a polverizzare ed a lasciare scoperta la parte superiore del pannello che, pertanto, può lasciare passare il fuoco ed essere un serio pericolo nella demolizione, a causa di una sospetta cancerosità , sostanzialmente simile a quella deH'amianto. Un ulteriore scopo à ̈ quello di impiegare il legante secondo l'invenzione per realizzare intonaci isolanti, miscelandolo con sabbia frammista ad altri inerti inorganici espansi, come, ad esempio, la perlite, la pomice, ia vermiculite, il vetro poroso espanso, le celliti.
Un ulteriore scopo à ̈ quello di impiegare il legante secondo l’invenzione per ottenere conglomerati lapidei contenenti quarzo, vetro di riciclo, chamotte (cioà ̈ frammenti e polveri di ceramica), marmo.
Un ulteriore scopo à ̈ quello di utilizzare il legante secondo l’invenzione almeno negli strati di supporto dei laminati plastici decorativi, in modo tale da abbassare in questi il contenuto di formaldeide libera.
Un ulteriore scopo à ̈ quello di poter utilizzare il legante secondo l’invenzione per la realizzazione di elementi compensati e stratificati con fogli di legno, come, ad esempio, ma non solo, quelli impiegati nella costruzione di sedute sagomate per sedie da rivestire con imbottiture nelle quali, dove a causa dei numerosi strati di collante necessario per realizzare la stratificazione delle sedute, la formaldeide libera e cancerogena à ̈ presente in quantitativi difficilmente contenibili entro i valori stabiliti dalle norme di legge.
Secondo un aspetto dell’invenzione à ̈ previsto un legante per la realizzazione di prodotti conglomerati oppure stratificati in accordo con le caratteristiche della rivendicazione 1.
L’invenzione consente pertanto di ottenere i seguenti vantaggi: realizzare un legante che può essere riscaldato rapidamente anche con dispositivi riscaldanti che emettono microonde o radiofrequenze:
realizzare un legante che à ̈ privo di emissioni o di tossicità , che à ̈ contemporaneamente resistente agli agenti atmosferici esterni ed anche a trattamenti prolungati di sollecitazione termica, come ad esempio una bollitura, che à ̈ economico, e non deriva dal petrolio e che, pertanto, à ̈ ecologico:
realizzare prodotti conglomerati oppure stratificati che a fine vita possono anche essere ridotti in polvere e dispersi nei campi come fertilizzante o apportatori di minerali alle colture agricole:
sostituire i leganti noti della famiglia dei leganti resistenti all'acqua, seppure ad un costo ridotto e simile a quello deH'urea-formaldeide rispetto alla quale, tuttavia, non ha tossicità e sviluppa caratteristiche fisiche e meccaniche sensibilmente migliori;
realizzare un legante che possa essere utilizzato per conglomerare e stratificare inerti lapidei;
ottenere prodotti conglomerati oppure stratificati in forma di pannelli per realizzare barriere al fuoco, sicure e non cancerose;
realizzare un legante che permetta di ottenere intonaci isolanti, miscelandolo con sabbia frammista ad altri inerti inorganici espansi, come, ad esempio, la perlite, la pomice, la vermiculite, il vetro poroso espanso, le celliti;
realizzare un legante che permetta di ottenere prodotti conglomerati oppure stratificati lapidei contenenti quarzo, vetro di riciclo, chamotte, marmo;
realizzare un legante che sia utilizzabile negli strati di supporto dei laminati plastici decorativi, in modo tale da abbassare in questi il contenuto di formaldeide libera;
ottenere elementi compensati e stratificati con fogli di legno, senza l’uso di formaldeide libera e cancerogena.
Breve descrizione delle illustrazioni
Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di realizzazione di un legante per la realizzazione di prodotti conglomerati oppure stratificati, illustrato a titolo indicativo, e non limitativo, nelle unite fotografie, ottenute utilizzando un microscopio elettronico a scansione modello SEM XL20 prodotto dalla Società Philips ed in cui:
la Figura 1 Ã ̈ una vista di una microstruttura di un legante convenzionale totalmente privo di soia, utilizzando 50 ingrandimenti;
la Figura 2 Ã ̈ una vista della microstruttura di Figura 1 ottenuta utilizzando 100 ingrandimenti;
la Figura 3 à ̈ una vista di una microstruttura di un legante secondo l’invenzione che contiene una percentuale di soia del 25%, ottenuta utilizzando 50 ingrandimenti;
la Figura 4 Ã ̈ una vista delia microstruttura di Figura 3, ottenuta utilizzando 100 ingrandimenti;
la Figura 5 à ̈ una vista di una microstruttura di un legante secondo l’invenzione che contiene una percentuale di soia del 50%, ottenuta utilizzando 50 ingrandimenti;
la Figura 6 Ã ̈ una vista della microstruttura di Figura 5, ottenuta utilizzando 100 ingrandimenti;
la Figura 7 à ̈ una vista di una microstruttura di un legante secondo l’invenzione che contiene una percentuale di soia del 75%, ottenuta utilizzando 50 ingrandimenti;
la Figura 8 Ã ̈ una vista della microstruttura di Figura 7, ottenuta utilizzando 100 ingrandimenti.
Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito. il legante à ̈ ottenuto miscelando in dosi diverse di almeno tre componenti indicati di seguito brevemente con le lettere A, B, C.
Il componente A comprende una farina naturale proteica che, nel caso visibile nelle fotografie, Ã ̈ una farina di Soia, mentre il componente B comprende ossido di magnesio e, infine, il componente C comprende una soluzione a 32° BÃ ̈ (a 15°C) di cloruro di magnesio o di solfato di magnesio, oppure una combinazione libera dei due.
Alla miscela di questi componenti A, B, C viene successivamente aggiunta una quantità di acqua per fluidificare il legante.
Per avere il migliore rendimento di realizzazione del legante secondo l'invenzione à ̈ preferibile aggiungere alla miscela dei componenti A, B, C, la minore quantità possibile di acqua per evitare di dover spendere successivamente molta energia per eliminarla dai prodotti conglomerati oppure stratificati realizzati.
Preferibilmente, il rapporto in peso tra il componente B e la soluzione C Ã ̈ di 1:1.
Tuttavia, sono anche possibili rapporti con minori quantità di componente C.
Nel seguito, per semplicità verrà indicato il componente B, intendendosi che questo implica la presenza del componente C nei rapporto indicato in precedenza.
Questo legante secondo l'invenzione, in una prima versione di attuazione, può realizzare incollaggi rigidi e prodotti conglomerati oppure stratificati che resistono al fuoco ed alla bollitura prolungata.
In questa prima versione, nella miscela che forma il legante à ̈ nettamente predominante il componente B, compreso in un intervallo tra il 70% ed il 95% mentre il componente A à ̈ presente in quantitativi compresi in un intervallo tra il 5% ed il 30%.
In una seconda possibile versione di attuazione, il legante secondo l'invenzione consente di realizzare incollaggi più flessibili che hanno una maggiore resistenza a carico di rottura a flessione.
In questa seconda versione attuativa, le percentuali dei componenti A e B sono sostanzialmente invertite rispetto alla precedente versione e cioà ̈ il componente A à ̈ presente in quantità comprese tra il 70% ed il 95% mentre il componente B à ̈ presente in quantità comprese tra il 5% ed il 30%.
In questa seconda versione attuativa, il legante permette di realizzare prodotti conglomerati oppure stratificati che resistono all'acqua, ma non al fuoco.
Il legante secondo l’invenzione può anche essere realizzato in una terza versione, in modo tale da realizzare prodotti conglomerati oppure stratificati che hanno caratteristiche e prestazioni intermedie rispetto a quelle delle due versioni precedenti, con combinazioni di percentuali tra i componenti A e B secondo i rapporti 69% di componente A e 31% di componente B, fino gradualmente ad invertire completamente il rapporto.
Secondo l’invenzione à ̈ anche possibile realizzare miscele nelle quali il contenuto del componente A oppure del componente B sono inferiori al 5%, in ogni caso, la miscela di componenti per realizzare il legante secondo l'invenzione ha in comune, per tutte le versioni attuative, la presenza di tutti tre i componenti A, B, C ed il rapporto tra componente B e componente C indicato in precedenza, e cioà ̈ di una parte di componente B ed una parte, o poco meno, di componente C.
Nel componente A à ̈ anche possibile, ancora secondo l’invenzione, sostituire la farina di soia con altre farine vegetali contenente elevate quantità di proteine, come ad esempio la farina di fave o altre farine leguminose, oppure farine di origine animale come ad esempio la caseina acida.
Si deve sottolineare che la preparazione del legante secondo l'invenzione deve avvenire sostanzialmente al momento dell'uso, in quanto esso reticola anche a temperatura ambiente in un intervallo di tempo di circa 24 ore.
La preparazione può avvenire mescolando tra loro le polveri di ossido di magnesio e di farina di soia e, successivamente, idratando la miscela ottenuta con il componente C, ossia la soluzione a 32° Bà ̈ (a 15°C) di cloruro di magnesio o di solfato di magnesio, oppure una combinazione libera dei due, nei rapporti indicati in precedenza e aggiungendo acqua nella quantità sufficiente per ottenere una miscela in forma di una pasta fluida, scorrevole o spruzzabile.
Nel caso in cui durante la preparazione della miscela di componenti accadesse di eccedere nel quantitativo di componente A, cioà ̈ con la farina di soia, à ̈ possibile aggiungere facoltativamente piccole percentuali di solfato di rame o solfuro di carbonio o fluosilicato di magnesio o di zinco o di alluminio, solfato di alluminio o altri prodotti antisettici innocui agli animali .
Il legante fluidificato ottenuto può essere aggiunto alle particelle da conglomerare all’interno di miscelatori, oppure può essere spruzzato in una corrente di aria che trasporta in sospensione una quantità nota di particelle quando queste sono leggere come chips di legno o fiocchi di fibre.
Il legante in forma fluida può anche essere spalmato su lamine da stratificare per ottenere compensati oppure laminati, per mezzo di un rullo dosatore.
Il legante allo stato fluido può essere applicato immergendo ad esempio la carta da impregnare o i fogli di legno sfogliato per formare prodotti stratificati e poi strizzandola tra due rulli pressori.
Si à ̈ constatato come l’invenzione descritta raggiunga gli scopi prefissati.
L’invenzione à ̈ suscettibile di modifiche e varianti, tutte rientranti nei concetto inventivo.
Inoltre, tutti i dettagli sono sostituibili con altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica, i materiali impiegati nonché le forme e le dimensioni potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze, senza per questo uscire dall'ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1) Un legante per la realizzazione di prodotti conglomerati oppure stratificati, caratterizzato dal fatto che comprende una miscela di almeno tre componenti A, B, C, un primo componente A comprendendo una farina naturale proteica, un secondo componente B comprendendo un ossido di magnesio, un terzo componente C comprendendo una soluzione a 32° BÃ ̈ (a 15°C) di cloruro di magnesio o di solfato di magnesio, oppure una combinazione libera dei due.
- 2) Un legante secondo la rivendicazione 1 , in cui detta farina naturale proteica comprende una farina di soia.
- 3) Un legante secondo la rivendicazione 1, in cui detta farina naturale proteica à ̈ scelta tra una farina di fave, una farina di legumi, una farina di origine animale, una farina di caseina acida.
- 4) Un legante secondo la rivendicazione 1, in cui il rapporto tra detti componenti B e C in detta miscela à ̈ sostanzialmente di 1:1.
- 5) Un legante secondo la rivendicazione 1 , in cui in detta miscela detto componente C Ã ̈ leggermente inferiore a detto componente B.
- 6) Un legante secondo la rivendicazionel, in cui detta miscela comprende ulteriormente un liquido idratante e/o fluidificante.
- 7) Un legante secondo la rivendicazione 1, in cui detta miscela comprende dal 95% al 70% di detto componente A e dal 5% al 30% di detto componente B.
- 8) Un legante secondo la rivendicazione 1, in cui detta miscela comprende dal 75% al 65% di detto componente A e dal 25% al 35% di detto componente B.
- 9) Un prodotto ottenuto con un legante secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto prodotto à ̈ in forma di conglomerato oppure di materasso rigido comprendenti particole legate di materiali, scelti tra: materiali legnosi diretti oppure derivati, fibre naturali derivate da processi agricoli, materiali inorganici, materiali vetrosi, materiali lapidei, materiali ceramici.
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