ITPN20070004A1

ITPN20070004A1 - "PANEL FOR THE MANUFACTURE OF FURNISHING ITEMS AND ITS PRODUCTION METHOD"

Info

Publication number: ITPN20070004A1
Authority: IT
Inventors: Roberta Bas
Original assignee: P M A Res S R L
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2008-08-02

Description

Descrizione Description

del brevetto per invenzione avente per titolo: of the patent for an invention entitled:

“PANNELLO PER LA FABBRICAZIONE DI ARTICOLI DI “PANEL FOR THE MANUFACTURE OF ARTICLES OF

ARREDAMENTO E RELATIVO METODO DI PRODUZIONE” FURNITURE AND RELATIVE PRODUCTION METHOD "

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il presente trovato riguarda un pannello per la fabbricazione di articoli di arredamento quali ad esempio armadi, cucine componibili e articoli di mobilio in genere e riguarda inoltre un metodo di produzione di detto palmello. The present invention relates to a panel for the manufacture of furnishing articles such as for example wardrobes, modular kitchens and articles of furniture in general and also relates to a method of manufacturing said palmello.

E’ ben noto nel settore del mobile l'utilizzo di materiali sostitutivi del legno massello come i pannelli truciolari, i compensati e i pannelli in fibra di legno a bassa, alta e media densità, noti anche con le rispettive sigle LDF, HDF ed MDF. Questi tipi di pannelli sono prodotti con schegge di legno, dette “chips”, che vengono dapprima sottoposte a procedimenti di sfibratura e poi addizionati di segatura, colla e additivi come resine ureiche. Il materiale essiccato viene posto entro delle forme in modo da ottenere una sorta di materasso che viene pressato, squadrato, tagliato in lastre e sottoposto a levigatura. The use of solid wood substitute materials such as chipboard panels, plywoods and low, high and medium density wood fiber panels, also known by the respective abbreviations LDF, HDF and MDF, is well known in the furniture sector. These types of panels are produced with wood splinters, called "chips", which are first subjected to defibration processes and then added with sawdust, glue and additives such as urea resins. The dried material is placed inside the molds in order to obtain a sort of mattress which is pressed, squared, cut into slabs and subjected to polishing.

I chips di legno per la produzione di pannelli MDF provengono solo al 20% circa dal riciclo degli scarti di lavorazione. Ciò è dovuto non solo alla capacità di impiego del legno di recupero e ai quantitativi disponibili di tale materiale, ma anche alla necessità di ottenere pannelli finiti aventi buone caratteristiche meccaniche utilizzando fibre già impiegate per altri scopi e per buona parte denaturate. Only about 20% of the wood chips for the production of MDF panels come from the recycling of processing waste. This is due not only to the ability to use reclaimed wood and the available quantities of this material, but also to the need to obtain finished panels with good mechanical characteristics using fibers already used for other purposes and for the most part denatured.

E’ dunque esigenza sentita nell' industria del legno quella di rendere disponibili dei pannelli realizzati con materiali a base cellulosica, alternativi a quelli prodotti con chips di legno, che posseggano caratteristiche meccaniche uguali o addirittura superiori ai pannelli oggi noti. In particolare vi è la necessità di predisporre dei pannelli fabbricabili con metodi semplici che impieghino ridotte risorse economiche e materiali di scarto a basso costo. There is therefore a need felt in the wood industry to make available panels made with cellulose-based materials, alternative to those produced with wood chips, which have mechanical characteristics equal to or even superior to the panels known today. In particular, there is a need to prepare panels that can be manufactured with simple methods that use reduced economic resources and low-cost waste materials.

Compito della presente invenzione è quello di fornire un pannello impiegabile nel settore del mobile che presenti delle caratteristiche meccaniche uguali o superiori a quelle dei pannelli oggi conosciuti e che sia realizzato con materiali alternativi a quelli oggi impiegati per simili produzioni. The aim of the present invention is to provide a panel that can be used in the furniture sector which has mechanical characteristics equal to or superior to those of the panels known today and which is made with alternative materials to those used today for similar productions.

Nell’ambito del compito sopra esposto, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un pannello fabbricato a partire da materiale cellulosico riciclabile. Within the scope of the aforementioned task, an object of the present invention is to provide a panel manufactured from recyclable cellulosic material.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un pannello dotato di una migliore lavorabilità rispetto ai pannelli in materiale fibroso di tipo noto. A further object of the present invention is to provide a panel with better workability than panels made of fibrous material of the known type.

Ancora uno scopo del presente trovato è quello di fornire un metodo di produzione di pannelli per l’impiego nel settore della costruzione di elementi di arredo che permetta di ridurre il consumo di risorse economiche ed energetiche rispetto ai metodi di produzione di pannelli ad oggi noti. Another object of the present invention is to provide a method of producing panels for use in the sector of construction of furniture elements that allows to reduce the consumption of economic and energy resources compared to the production methods of panels known today.

Il compito e gli scopi sopra esposti vengono raggiunti da un pannello avente le caratteristiche enunciate nella allegata rivendicazione 1 e da un metodo avente le caratteristiche riportate nella rivendicazione 10. Caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno evidenti dalla descrizione che segue. The above aim and objects are achieved by a panel having the characteristics set out in the attached claim 1 and by a method having the characteristics set out in claim 10. Characteristics and advantages of the invention will become evident from the following description.

Un pannello realizzato secondo il presente trovato prevede la preparazione di una massa composta sostanzialmente da materiale fibroso, da materiale polimerico e da un agente legante. A panel made according to the present invention provides for the preparation of a mass substantially composed of fibrous material, polymeric material and a binding agent.

Le quantità dei diversi materiali che compongono i pannelli realizzati secondo il presente trovato, e che verranno riportate qui di seguito, sono da intendersi riferite alla produzione di un metro cubo di prodotto finito. The quantities of the different materials that make up the panels made according to the present invention, and which will be reported hereinafter, are to be understood as referring to the production of one cubic meter of finished product.

La produzione di pannelli secondo l’invenzione richiede l' impiego di una quantità compresa tra 450 Kg e 700 Kg di fanghi di cartiera “secchi” in cui la lunghezza delle fibre cellulosiche è troppo corta per essere riutilizzate per la produzione di carta. Per ottenere fanghi cosiddetti “secchi”, i fanghi estratti dalle linee produttive delle cartiere vengono essiccati mediante un procedimento di strizzatura che riduce la componente acquosa nei fanghi al 30 - 40% in peso ed un successivo procedimento di asciugatura che permette di ridurre ulteriormente quelle percentuali a circa il 5% in peso. Con un valore di umidità inferiore o uguale al 5% in peso i fanghi vengono definiti “secchi”. The production of panels according to the invention requires the use of a quantity between 450 kg and 700 kg of "dry" paper mill sludge in which the length of the cellulosic fibers is too short to be reused for the production of paper. To obtain so-called "dry" sludge, the sludge extracted from the production lines of paper mills is dried by means of a wringing process that reduces the aqueous component in the sludge to 30 - 40% by weight and a subsequent drying process that allows to further reduce those percentages. about 5% by weight. With a humidity value lower than or equal to 5% by weight, the sludge is defined as “dry”.

Al termine dell’essicatura, i fanghi secchi si presentano nella forma di blocchetti cilindrici che all’atto del loro utilizzo dovranno essere sfibrati in macchine dotate di dischi adiacenti rotanti la cui posizione può essere regolata per modificare la lunghezza ed il diametro delle fibre. At the end of drying, the dried sludge is presented in the form of cylindrical blocks which, when used, must be defibrated in machines equipped with adjacent rotating discs whose position can be adjusted to change the length and diameter of the fibers.

Un quantitativo compreso tra 70 Kg e 250 Kg di materiale polimerico naturale e/o sintetico comprendente una miscela di diverse tipologie di polimeri termoplastici e/o termoindurenti come ad esempio ABS (Acrilonitrile-Butadiene-Stirene), Polistirolo, resine fenoliche, epossidiche, poliuretani ecc. viene micronizzato in apposite macchine e miscelato alla quantitativo di fanghi secchi sopra citato ridotto ad un ammasso lanuginoso. La miscela cosi ottenuta viene cosparsa su un piano in modo uniforme così da formare un materasso di consistenza omogenea e pressata a caldo in una pressa. La temperatura di pressatura è maggiore o uguale a quella necessaria a provocare la fusione del materiale polimerico. In particolare la temperatura è di almeno 180 °C. A quantity between 70 kg and 250 kg of natural and / or synthetic polymeric material comprising a mixture of different types of thermoplastic and / or thermosetting polymers such as ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene), Polystyrene, phenolic resins, epoxies, polyurethanes etc. it is micronized in special machines and mixed with the quantity of dry sludge mentioned above reduced to a fluffy mass. The mixture thus obtained is spread on a surface in a uniform way so as to form a mattress of homogeneous consistency and hot pressed in a press. The pressing temperature is greater than or equal to that necessary to cause the melting of the polymeric material. In particular, the temperature is at least 180 ° C.

La pressatura a caldo del materasso di miscela, ovvero dello strato di fanghi di cartiera e del materiale polimerico, comporta l ottenimento di un semilavorato che si presenta nella forma di un foglio spesso costituito da un aggregato di fibre. The hot pressing of the mixture mattress, or rather of the layer of paper mill sludge and of the polymeric material, involves obtaining a semi-finished product which is in the form of a thick sheet made up of an aggregate of fibers.

Il semilavorato è avviato alla fabbricazione di un pannello impiegabile nel settore della costruzione di elementi d’arredo. Per effettuare la fabbricazione del pannello, il foglio semilavorato viene trasportato in una stazione di impregnazione in cui esso viene permeato da un agente legante costituito da una resina solubile preferibilmente scelta tra silicato di sodio, resine acriliche, fenoliche, ureiche, viniliche. H residuo secco di tale resina solubile è compreso tra 30% e 50%, ed il quantitativo di resina è compreso tra 600 Kg e 1100 Kg per ciascun metro cubo di prodotto finito. In particolare il silicato di sodio (noto anche con il nome di “Waterglass”) adatto alla presente invenzione ha_un residuo secco compreso tra 35%-36% circa. The semi-finished product is started with the manufacture of a panel that can be used in the construction of furniture elements. To carry out the manufacture of the panel, the semi-finished sheet is transported to an impregnation station in which it is permeated by a binding agent consisting of a soluble resin preferably selected from sodium silicate, acrylic, phenolic, urea, vinyl resins. The dry residue of this soluble resin is between 30% and 50%, and the quantity of resin is between 600 kg and 1100 kg for each cubic meter of finished product. In particular, the sodium silicate (also known by the name of "Waterglass") suitable for the present invention has a dry residue comprised between about 35% -36%.

Per favorire l’impregnazione del foglio semilavorato e raggiungere un grado di permeazione ottimale, l’agente legante è forzato tra gli interstizi del foglio sottoponendo quest’ultimo ad un gradiente di pressione tra la sua superficie inferiore e quella superiore. In particolare, l’impregnazione con Waterglass conferisce al prodotto proprietà ignifughe ed autoestinguenti. To facilitate the impregnation of the semi-finished sheet and achieve an optimal degree of permeation, the binding agent is forced between the interstices of the sheet by subjecting the latter to a pressure gradient between its lower and upper surfaces. In particular, the impregnation with Waterglass gives the product fireproof and self-extinguishing properties.

Il semilavorato impregnato di agente legante viene inviato in un tunnel di essicazione o in una pressa a caldo per asciugare la componente solvente del legante ed ottenere un pannello da costruzione finito. Le temperature di asciugatura sono preferibilmente comprese tra 200 e 220 °C, mentre i tempi di asciugatura in genere risultano essere pari ad un minuto per ogni millimetro di spessore del pannello. Al termine dell’ asciugatura un metro cubo di prodotto finito comprende una quantità di resina solubile compresa tra 180 Kg ÷ 550 Kg. Nel caso sia stata utilizzato il Waterglass come agente legante la predetta quantità sarà compresa tra 200 Kg e 400 Kg. The semi-finished product impregnated with binder is sent to a drying tunnel or a hot press to dry the solvent component of the binder and obtain a finished building panel. The drying temperatures are preferably between 200 and 220 ° C, while the drying times are generally equal to one minute for each millimeter of panel thickness. At the end of drying, a cubic meter of finished product includes a quantity of soluble resin between 180 Kg ÷ 550 Kg. If Waterglass has been used as a binding agent, the aforementioned quantity will be between 200 Kg and 400 Kg.

Nel caso di impiego del Waterglass, se si desidera ridurre i tempi di asciugatura e favorire l’indurimento del legante, tale asciugatura può essere effettuata in un ambiente saturo di anidride carbonica. Questo gas permette di innalzare la temperatura di asciugatura senza correre il rischio di bruciare le fibre del semilavorato poiché non è presente ossigeno in forma idonea a partecipare ad una reazione di combustione. Inoltre, rindurimento del Waterglass è favorito dalla presenza di anidride carbonica, con ulteriore riduzione dei tempi di asciugatura. La reazione chimica che ha luogo tra il silicato di sodio e l’anidride carbonica è la seguente: In the case of using Waterglass, if you want to reduce drying times and promote hardening of the binder, this drying can be carried out in an environment saturated with carbon dioxide. This gas allows the drying temperature to be raised without running the risk of burning the fibers of the semi-finished product since there is no oxygen in a form suitable for participating in a combustion reaction. Furthermore, hardening of the Waterglass is favored by the presence of carbon dioxide, with a further reduction in drying times. The chemical reaction that takes place between sodium silicate and carbon dioxide is as follows:

Vantaggiosamente, l’anidride carbonica utile alla solidificazione del silicato di sodio può essere prelevata dal'aria ambiente contribuendo così alla riduzione della presenza di questo composto nell’aria favorendone un miglioramento della qualità. Advantageously, the carbon dioxide useful for the solidification of the sodium silicate can be taken from the ambient air thus contributing to the reduction of the presence of this compound in the air, favoring an improvement in quality.

Tale reazione chimica può avvenire anche a temperatura ambiente (convenzionalmente fissata a 20 °C), cosicché, se a seguito dell’asciugatura del semilavorato è ancora presente una quantità di silicato di sodio che non ha partecipato alla reazione, tale quantità potrà parteciparvi anche dopo che il pannello finito è stato formato. Inoltre anche gli sfridi di lavorazione che si producono quando il pannello viene portato a misura e/o lavorato possono essere utilizzati come materiale utile a ridurre la presenza di anidride carbonica nel'aria ambiente. This chemical reaction can also take place at room temperature (conventionally set at 20 ° C), so that if, following the drying of the semi-finished product, there is still a quantity of sodium silicate that did not participate in the reaction, this quantity may participate in it even after that the finished panel has been formed. Furthermore, even the processing scraps that are produced when the panel is brought to size and / or processed can be used as a material useful for reducing the presence of carbon dioxide in the ambient air.

I prodotti della reazione chimica sopra riportata, ovvero il bicarbonato di sodio e l’ossido di silice, sono da considerarsi prodotti ecologici,, essi infatti trovano addirittura largo impiego nell’industria alimentare. Pertanto la formatura di un pannello per la costruzione di elementi d’arredo non produce sostanze che possono inquinare l’ambiente. The products of the aforementioned chemical reaction, namely sodium bicarbonate and silica oxide, are to be considered ecological products, in fact they are even widely used in the food industry. Therefore, the forming of a panel for the construction of furnishing elements does not produce substances that can pollute the environment.

Qui di seguito vengono elencate le quantità dei componenti che è possibile utilizzare per fabbricare un pannello impiegabile nel settore della costruzione di elementi di arredo, e le quantità utilizzate per fabbricare una forma preferita di pannello. Più sotto sono pure indicate le principali caratteristiche meccaniche rilevate per pannelli realizzati secondo la presente invenzione. Le masse di componenti indicati sono riferite ad un metro cubo di prodotto finito. Listed below are the quantities of components that can be used to manufacture a panel usable in the furniture construction industry, and the quantities used to manufacture a preferred form of panel. The main mechanical characteristics found for panels made according to the present invention are also indicated below. The masses of components indicated refer to one cubic meter of finished product.

QUANTITA’ COMPONENTE QUANTITA’ PANNELLO [Kg] PREFERITO [Kg] Fanghi Secchi COMPONENT QUANTITY PANEL QUANTITY [Kg] PREFERRED [Kg] Dry sludge

450 ÷ 700 550 ÷ 570 (Umidità < 5% in peso) 450 ÷ 700 550 ÷ 570 (Humidity <5% by weight)

Miscela Materiale Material Blend

70 ÷ 250 120 ÷ 130 Polimerico 70 ÷ 250 120 ÷ 130 Polymeric

Resina solubile con 800 residuo secco compreso 600 ÷ 1100 (Resina “Waterglass” con residuo secco compreso tra tra 30% ÷ 50% 35% ÷ 36%) Per la produzione di un pannello in una forma di realizzazione preferita si utilizzano 800 Kg di silicato di sodio per ogni metro cubo di prodotto finito che si desidera ottenere. La densità di silicato di sodio in un pannello finito così fabbricato risulta essere di 280 Kg/m<3>. Un pannello realizzato secondo la forma preferita sopra descritta risulta essere un buon compresso tra il dispendio di risorse economiche ed energetiche per produrlo e le caratteristiche meccaniche da esso possedute. Soluble resin with 800 dry residue including 600 ÷ 1100 ("Waterglass" resin with dry residue between 30% ÷ 50% 35% ÷ 36%) For the production of a panel in a preferred embodiment, 800 Kg of silicate are used of sodium for each cubic meter of finished product to be obtained. The density of sodium silicate in a finished panel thus manufactured turns out to be 280 Kg / m <3>. A panel made according to the preferred form described above is a good compromise between the expenditure of economic and energy resources to produce it and the mechanical characteristics it possesses.

Naturalmente i quantitativi dei componenti sopra riportati saranno combinabili in funzione dell 'utilizzo del pannello stesso, ovvero delle particolari caratteristiche meccaniche che si desidera ottenere. Naturally, the quantities of the above components can be combined according to the use of the panel itself, or to the particular mechanical characteristics to be obtained.

Quantitativi di fanghi secchi compresi tra 450 Kg e 550 Kg per metro cubo di prodotto finito aumentano la fragilità del pannello man mano che ci si approssima al limite inferiore dell’intervallo. Impiegando una quantità di fanghi inferiore a 450 Kg il pannello non è più impiegabile nel settore della fabbricazione di elementi di arredo. Quantities of dry sludge between 450 kg and 550 kg per cubic meter of finished product increase the fragility of the panel as it approaches the lower limit of the range. By using a quantity of sludge less than 450 kg, the panel can no longer be used in the furniture manufacturing sector.

Quantità di fanghi oltre 700 Kg aumentano svantaggiosamente il peso complessivo del pannello, comportando difficoltà di trasporto e movimentazione durante le fasi di lavorazione. Amounts of sludge over 700 kg disadvantageously increase the overall weight of the panel, causing difficulties in transport and handling during the processing phases.

Pannelli contenenti quantità di materiale polimerico inferiori a 70 Kg, riferiti ad un metro cubo di prodotto finito, presentano difetti di formatura anche gravi. Con quantitativi molto inferiori a 70 Kg si è riscontrata l' impossibilità di formare il pannello. Oltre il limite superiore dell’intervallo 70 ÷ 250 Kg si ricade nel problema citato in precedenza ovvero l’eccessivo peso complessivo del pannello. Panels containing quantities of polymeric material of less than 70 kg, referring to one cubic meter of finished product, show even serious forming defects. With quantities much lower than 70 kg it was found that it was impossible to form the panel. Beyond the upper limit of the 70 ÷ 250 kg range, the problem mentioned above falls back, namely the excessive overall weight of the panel.

Le caratteristiche meccaniche rilevate su un pannello realizzato secondo l’invenzione ed avente imo spessore di 20 millimetri sono le seguenti: The mechanical characteristics detected on a panel made according to the invention and having a thickness of 20 millimeters are as follows:

Resistenza estrazione viti (EN 320/93): Screw extraction resistance (EN 320/93):

Sulla faccia del pannello: > 1000 N; On the face of the panel:> 1000 N;

Sul bordo del pannello: > 400N On the edge of the panel:> 400N

<■>Resistenza alla trazione perpendicolare alle facce del pannello (EN 319/92): ≥ 0.35 MPa; <■> Tensile strength perpendicular to the faces of the panel (EN 319/92): ≥ 0.35 MPa;

<■>Prova di Flessione (EN 310): ≥ 13MPa; <■> Bending Test (EN 310): ≥ 13MPa;

<■>Rigonfiamento dopo 24 ore di immersione in acqua (EN 317): ≤ 12% <■> Swelling after 24 hours of immersion in water (EN 317): ≤ 12%

Si è così constatato come il trovato abbia raggiunto il compito e gli scopi prefissati, essendo stato realizzato un pannello impiegabile nel settore della produzione di articoli d’arredamento, detto pannello avendo una lavorabilità migliorata rispetto ai pannelli in materiale fibroso di tipo noto. Il metodo di produzione di un pannello secondo la presente invenzione comporta una riduzione dei costi di produzione ed un minor dispendio di energia rispetto ai metodi di produzione di tipo noto oggi impiegati per la fabbricazione di pannelli per l' industria del mobile. It has thus been found that the invention has achieved the intended aim and objects, having been made a panel that can be used in the sector of the production of furnishing articles, said panel having an improved workability compared to panels made of fibrous material of the known type. The production method of a panel according to the present invention involves a reduction in production costs and a lower expenditure of energy with respect to the production methods of the known type currently used for the manufacture of panels for the furniture industry.

Claims

CLAIMS 1. Panel for the manufacture of furniture items characterized by including: a) paper mill sludge with a density between 450 Kg / m <3> ÷ 700 Kg / m <3>; b) polymeric material with a density between 70 Kg / m <3> ÷ 250 Kg / m <3>; c) a dry residue of soluble resin with a density between 180 Kg / m <3> ÷ 550 Kg / m <3>; 2. Panel according to claim 1 wherein said paper mill sludge density is comprised between 550 Kg / m <3> ÷ 570 Kg / m <3>. 3. Panel according to claim 1 or 2 wherein said density of polymeric material is comprised between 120 Kg / m <3> ÷ 130 Kg / m <3>. 4. Panel according to any one of the preceding claims, wherein said resin is sodium silicate and said dry residue has a density between 200 Kg / m <3> ÷ 400 Kg / m <3>. 5. Panel according to claim 4 wherein said dry residue has a density equal to 280 Kg / m <3>. 6. Panel according to any one of the preceding claims, wherein said polymeric material is composed of a mixture of thermoplastic and thermosetting polymeric materials. 7. Panel according to any one of the preceding claims having a resistance to the extraction of a screw of at least 1000 N on the face of the panel and of at least 400 N on the edge of the palmello, said resistance being measured in a panel having a thickness of 20 millimeters. Panel according to any one of the preceding claims having a tensile strength perpendicular to the faces of the panel of at least 0.35 MPa, said tensile strength being measured in a panel having a thickness of 20 millimeters. Panel according to any one of the preceding claims having a flexural strength of at least 13 MPa said strength being measured in a panel having a thickness of 20 millimeters. 10. Panel according to any one of the preceding claims having a swelling equal to or less than 12% after 24 hours of immersion in water, said swelling being measured in a panel having a thickness of 20 millimeters. 11. Method of manufacturing a panel according to any one of claims 1 to 10 comprising the following steps: a) Provide a first mass of paper mill sludge between 450 Kg ÷ 700 Kg for each cubic meter of finished product; b) Supply a second mass of polymeric material between 70 Kg ÷ 250 Kg for each cubic meter of finished product; c) Mixing said first and second masses to obtain a mixture and sprinkle said mixture on a surface to form a homogeneous mattress; d) Pressing said mattress at a temperature at least equal to the melting temperature of said second mass of polymeric material to obtain a semi-finished product; e) Impregnate the semi-finished product with a quantity of soluble resin between 600 Kg ÷ 1100 Kg for each cubic meter of finished product; f) Dry the impregnated semi-finished product. 12. Method of manufacturing a panel according to claim 11 wherein said soluble resin has a dry residue between 30% and 50%. 13. Method of manufacturing a panel according to claim 11 or 12 wherein said soluble resin is selected from sodium silicate, acrylic, phenolic, urea or vinyl resin. 14. A method of manufacturing a panel according to claim 13 wherein said resin is sodium silicate and said drying is carried out in an environment rich in carbon dioxide. 15. Method for manufacturing a panel according to claim 13 or 14 wherein the semi-finished product is impregnated with a quantity of sodium silicate equal to 800 kg for each cubic meter of finished product.