ITMO20130196A1 - Procedimento per la produzione di manufatti per l'isolamento termico. - Google Patents

Description

“PROCEDIMENTO PER LA PRODUZIONE DI MANUFATTI PER L'ISOLAMENTO TERMICO”.

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto un procedimento per la produzione di manufatti per l'isolamento termico.

E' noto da tempo l'impiego di aerogel nel settore dei manufatti per l'isolamento termico destinati a varie applicazioni tra cui quelle nel settore dell'edilizia, degli elettrodomestici, delle automobili, aero-spaziale e navale. L'aerogel, infatti, è una sostanza allo stato solido simile al gel, in cui il componente liquido è sostituito da gas ottenendo una schiuma solida con elevate proprietà di isolante termico.

In particolare, l'aerogel di silice presenta una struttura micro-porosa che consente di ottenere con ridotti spessori performance di isolamento termico molto maggiori rispetto ad altri materiali tradizionali.

L'aerogel può essere utilizzato singolarmente in lastre o, più spesso, abbinato ad altri materiali di supporto ad ottenere un manufatto multistrato più agevole da lavorare e da posare, come descritto, ad esempio, nella domanda di brevetto internazionale n. WO2013/014683 a nome dello stesso Richiedente.

Più nel dettaglio i manufatti multistrato prevedono l'abbinamento di una lastra di aerogel ad almeno uno strato in materiale di rinforzo, generalmente per interposizione di film adesivi. Tali manufatti multistrato vengono ottenuti mediante una fase di giustapposizione dei vari strati ad ottenere un manufatto semilavorato ed una fase di stampaggio a caldo all'interno di opportuni stampi del semilavorato.

L'impiego della tecnica di stampaggio consente di ottenere sia manufatti planari, che sagomati ed obbliga ad utilizzare materiali di rinforzo porosi, che consentano l'evacuazione dell'aria durante la fase di compressione dentro lo stampo tra matrice e punzone.

Infatti, lo strato in materiale di rinforzo può essere costituito da pannelli fibrosi ottenuti con miscele aggregate di fibre (di vetro, mais, canapa, polipropilene) ovvero da lastre metalliche microforate.

Questa metodologia operativa non è scevra di inconvenienti tra i quali va annoverato il fatto che la necessità di utilizzare materiali di rinforzo permeabili all'aria limita le possibilità di applicazione dei manufatti ottenuti, che possono non risultare idonei per talune applicazioni. Infatti a causa della porosità dello strato di materiale di rinforzo destinato a rimanere in vista, tali manufatti possono non risultare idonei in relazione alle caratteristiche estetiche di finitura superficiale e/o alle proprietà di permeabilità ai fluidi richieste dalla specifica applicazione.

Inoltre è noto che lo stampaggio, necessitando dell'impiego di semistampi maschio e femmina, limita le possibili geometrie ottenibili, che in particolare non devono includere sottosquadri.

Compito precipuo del presente trovato è quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati della tecnica nota escogitando un procedimento per la produzione di manufatti per l'isolamento termico che consenta di ottenere manufatti dotati di elevate caratteristiche estetiche di finitura superficiale, idonei anche per applicazioni in cui i manufatti stessi sono destinati a rimanere esposti a vista senza necessitare di ulteriori rivestimenti di finitura o di protezione.

Nell’ambito di tale compito tecnico, altro scopo del presente trovato è quello di permettere l'ottenimento di qualsivoglia sagoma tridimensionale, anche in presenza di sottosquadri o di dettagli di piccole dimensioni.

Ulteriore scopo del presente trovato è quello di non necessitare di attrezzature dedicate, in modo da ridurre i costi di produzione e aumentare le possibilità di applicazione.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di presentare una struttura semplice, di relativamente facile attuazione pratica, di sicuro impiego ed efficace funzionamento, nonché di costo relativamente contenuto.

Questo compito e questi scopi vengono tutti raggiunti dal presente procedimento per produzione di manufatti per l'isolamento termico caratterizzato dal fatto che comprende le seguenti fasi:

- una fase di fornitura di un semilavorato multistrato sostanzialmente lastriforme comprendente almeno uno strato in materiale isolante termico comprendente un aerogel ed almeno uno strato di supporto a base di materiale polimerico termoplastico impermeabile ai gas, tra loro accoppiati;

- una fase di preriscaldamento di detto semilavorato almeno in corrispondenza di detto strato di supporto ad ottenerne il rammollimento; - una fase di termoformatura di detto semilavorato ad ottenerne la deformazione plastica fino a posizionarsi con lo strato di supporto a contatto con una sagoma di forma corrispondente al manufatto da ottenere;

- una fase di raffreddamento del semilavorato termoformato ad ottenere un manufatto per l'isolamento termico.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di dettaglio di due forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, di un procedimento per la produzione di manufatti per l'isolamento termico, illustrate a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui:

la figura 1 è una schematica vista in assonometria parzialmente sezionata di un semilavorato multistrato impiegato per l'attuazione di un procedimento per la produzione di manufatti per l'isolamento termico secondo il trovato;

la figura 2 è una vista in sezione del semilavorato di figura 1;

la figura 3 è una vista schematica di una fase di preriscaldamento del procedimento secondo il trovato;

le figure 4 e 5 sono viste schematiche relative a successivi passaggi di una fase di termoformatura sottovuoto del procedimento secondo il trovato; la figura 6 è una schematica vista relativa ad una fase di termoformatura in pressione del procedimento secondo il trovato;

la figura 7 è una schematica vista in sezione di un manufatto per l'isolamento termico ottenuto mediante il procedimento secondo il trovato.

Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato globalmente con 1 un manufatto per l'isolamento termico ottenuto mediante un procedimento per la produzione secondo il trovato. Tale procedimento prevede una prima fase di fornitura di un semilavorato 2 multistrato avente conformazione sostanzialmente piana, in forma di lastra, e comprendente almeno uno strato in materiale isolante termico 3 comprendente un aerogel ed almeno uno strato di supporto 4 a base di materiale polimerico termoplastico impermeabile ai gas, tra loro accoppiati e solidali uno all'altro.

In particolare lo strato isolante 3 comprende un aerogel preferibilmente miscelato a fibre di rinforzo, quali fibre di vetro, fibre di polietilentereftalato (PET) o simili. Tale strato isolante 3 può essere realizzato con prodotti commerciali del tipo di Pyrogel®, Cryogel® o Spaceloft® della società Aspen Aerogel, Inc. (USA).

Il materiale costituente lo strato di supporto 4 è preferibilmente scelto nel gruppo comprendente: polistirene (PS), polietilene (PE), poliuretano (PU) a celle chiuse, poliuretano termoplastico (TPU), acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS), ABS con rivestimento di polimetilmetacrilato (PMMA), ABS con rivestimento di TPU, polivinilcloruro (PVC).

Lo strato isolante 3 e lo strato di supporto 4 sono tra loro solidalmente accoppiati mediante interposizione di una pellicola adesiva 5 (figure 1 e 2) in materiale idoneo per la termoformatura; in alternativa non si esclude che possano essere direttamente accoppiati mediante un opportuno procedimento di colaminazione.

Il procedimento secondo il trovato comprende una successiva fase di preriscaldamento (figura 3) del semilavorato 2 almeno in corrispondenza dello strato di supporto 4 ad ottenerne il rammollimento.

Preferibilmente tale fase di preriscaldamento consiste nel posizionare il semilavorato 2 in prossimità di fonti di calore 6, del tipo di lampade ad infrarossi o resistenze elettriche, con lo strato di supporto 4 ad esse direttamente affacciato. In considerazione delle elevate proprietà dell'aerogel come isolante termico, infatti, l'esposizione alle fonti di calore 6 dello strato isolante 3 non consentirebbe di trasmettere calore allo strato di supporto 4.

La fase di preriscaldamento prevede di ottenere il riscaldamento dell'intero spessore dello strato di supporto 4 fino ad una temperatura compresa tra 160°C e 350°C e la sua durata varia in funzione dello spessore e del materiale costituente lo strato stesso.

Successivamente viene eseguita una fase di termoformatura del semilavorato 2 preriscaldato ad ottenerne la deformazione plastica mediante l'ausilio di una sagoma 7 su cui viene portato a a contatto lo strato di supporto 4 in modo che il semilavorato 2 ne ricopi il profilo.

Più nel dettaglio tale fase di termoformatura può avvenire sotto vuoto ovvero in pressione mediante tecnologie note al tecnico del ramo e con l'ausilio di attrezzature di tipo convenzionale. L'utilizzo di uno strato di supporto 4 impermeabile ai gas crea una barriera al flusso d'aria tra le due facce del semilavorato 2 e permette di applicare tali tecniche di termoformatura ad un materiale multistrato comprendente un aerogel in quanto consente di ottenerne la deformazione plastica per effetto di una differenza di pressione applicata alle due facce principali del semilavorato stesso, che con i materiali porosi tradizionalmente abbinati all'aerogel non è applicabile.

Nella fase di termoformatura viene preferibilmente utilizzato uno stampo comprendente un primo ed un secondo semistampo rispettivamente 8a e 8b, tra cui è definita una camera di formatura 9 e di cui il primo 8a porta la sagoma 7. Il secondo semistampo 2 non presenta una forma complementare alla sagoma 7 come avviene nello stampaggio tradizionale, ma funge da elemento di chiusura della camera di formatura 9 e in alcuni casi può non essere previsto. Lo stampo 8 è, inoltre, dotato di una cornice 10 di trattenimento perimetrale del semilavorato 2 durante la deformazione plastica, che viene serrata tra i due semistampi 8a e 8b.

Il semilavorato 2 viene introdotto nello stampo 8 con lo strato di supporto 4 rivolto verso la sagoma 7.

Le fonti di calore 6 possono essere previste direttamente all'interno dello stampo 8.

Nel caso di termoformatura sottovuoto (figure 4 e 5) il primo semistampo 8a prevede almeno un canale di aspirazione 11 dell'aria connesso ad una pompa o simile, non rappresentata. L'aspirazione di aria dalla regione compresa tra il semilavorato 2 e il primo semistampo 8a fa sì che il semilavorato venga attratto verso la sagoma 7 fino a ricoprirla e ad assumerne la forma.

Il secondo semistampo 8b è munito di almeno un condotto di richiamo 12 di aria di compensazione dall'esterno durante l'aspirazione per consentire la deformazione del semilavorato 2.

Si fa notare che il secondo semistampo 8b potrebbe non essere previsto in quanto la cornice 10 crea una tenuta ermetica tra il semilavorato 2 e il primo semistampo 8a.

Qualora, invece, la termoformatura avvenga in pressione (figura 6) viene utilizzato uno stampo 8 in cui il secondo semistampo 8b è dotato di almeno un canale di mandata 13 di un flusso d'aria in pressione associato ad un compressore o simile, non rappresentato. L'invio di aria in pressione nella regione compresa tra il semilavorato 2 e il secondo stampo 8b fa sì che il semilavorato stesso venga premuto sulla sagoma 7 assumendone la forma. Il primo semistampo 8a è munito di almeno un condotto di evacuazione 14 dell'aria trattenuta tra di esso ed il semilavorato 2 per consentirne la deformazione.

A seguire è prevista una fase di raffreddamento del semilavorato termoformato 2' ad ottenere un manufatto 1 della forma desiderata.

Si è in pratica constatato come il trovato descritto raggiunga gli scopi proposti ed in particolare si sottolinea il fatto che il procedimento secondo il trovato consente di applicare la tecnica della termoformatura ad un materiale multistrato comprendente un aerogel, con la possibilità di ottenere manufatti aventi qualsivoglia forma tridimensionale e con la superficie in vista di buona finitura.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo.

Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall’ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Procedimento per la produzione di manufatti per l'isolamento termico caratterizzato dal fatto che comprende le seguenti fasi: - una fase di fornitura di un semilavorato (2) multistrato sostanzialmente lastriforme comprendente almeno uno strato in materiale isolante termico (3) comprendente un aerogel ed almeno uno strato di supporto (4) a base di materiale polimerico termoplastico impermeabile ai gas, tra loro accoppiati; - una fase di preriscaldamento di detto semilavorato (2) almeno in corrispondenza di detto strato di supporto (4) ad ottenerne il rammollimento; - una fase di termoformatura di detto semilavorato (2) ad ottenerne la deformazione plastica fino a posizionarsi con lo strato di supporto (4) a contatto con una sagoma (7) di forma corrispondente al manufatto da ottenere; - una fase di raffreddamento del semilavorato termoformato (2') ad ottenere un manufatto (1) per l'isolamento termico.
2. 2) Procedimento, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta fase di termoformatura avviene sottovuoto.
3. 3) Procedimento, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta fase di termoformatura avviene mediante l'ausilio di uno stampo (8) comprendente un primo ed un secondo semistampo (8a, 8b), di cui il primo (a) portante detta sagoma (7) e tra cui è definita una camera di formatura (9) in cui viene posizionato detto semilavorato (2), l'aspirazione di aria tra il semilavorato (2) e il primo semistampo (8a) essendo atta ad ottenere la deformazione del semilavorato stesso e il posizionamento di detto strato di supporto (4) a contatto con la sagoma (7).
4. 4) Procedimento, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta fase di termoformatura avviene in pressione.
5. 5) Procedimento, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta fase di termoformatura avviene mediante l'ausilio di uno stampo (8) comprendente un primo ed un secondo semistampo (8a, 8b), di cui il primo (8a) portante detta sagoma (7) e tra cui è definita una camera di formatura (9) in cui viene posizionato detto semilavorato (2), l'invio di aria in pressione tra il semilavorato (2) e il secondo semi-stampo (8b) essendo atto ad ottenere la deformazione del semilavorato stesso e il posizionamento di detto strato di supporto (4) a contatto con la sagoma (7).
6. 6) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto materiale polimerico termoplastico impermeabile ai gas è scelto nel gruppo comprendente: polistirene (PS), polietilene (PE), poliuretano (PU) a celle chiuse, poliuretano termoplastico (TPU), acrilonitrile-butadienestirene (ABS), ABS con rivestimento di polimetilmetacrilato (PMMA), ABS con rivestimento di TPU, polivinilcloruro (PVC).
7. 7) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di preriscaldamento prevede il riscaldamento dello strato di supporto (4) di detto semilavorato (2) fino ad una temperatura compresa tra 160°C e 350°C.
8. 8) Procedimento, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto semilavorato (2) comprende uno strato isolante (3) ed uno strato di supporto (4) resi tra loro solidali per interposizione di una pellicola adesiva (5).
9. 9) Procedimento, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto semilavorato (2) comprende uno strato isolante (3) ed uno strato di supporto (4) direttamente accoppiati.
10. 10) Manufatto (1) per l'isolamento termico caratterizzato dal fatto che è ottenuto mediante termoformatura di un semilavorato (2) multistrato sostanzialmente lastriforme comprendente almeno uno strato in materiale isolante termico (3) comprendente un aerogel ed almeno uno strato di supporto (4) a base di materiale polimerico termoplastico impermeabile ai gas, tra loro accoppiati.