ITPN20070005A1 - "procedimento di fabbricazione di un pannello per articoli di arredamento e relativo pannello" - Google Patents

Description

Descrizione

del brevetto per invenzione avente per titolo:

“PROCEDIMENTO DI FABBRICAZIONE DI UN PANNELLO PER

ARTICOLI DI ARREDAMENTO E RELATIVO PANNELLO”

DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda un metodo per la fabbricazione di un pannello per la realizzazione di articoli di arredamento, quali ad esempio armadi, cucine componibili e articoli di mobilio in genere e riguarda inoltre un pannello ottenuto con detto metodo.

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 o altri prodotti di natura polimerica naturali o sintetici. 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.

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.

Altri metodi di tipo noto prevedono la miscelazione di un materiale lignocellulosico con un materiale polimerico per la formatura di un materasso ed una preventiva pressatura del materasso per ottenere una struttura sufficientemente solida che garantisca la buona riuscita di una successiva procedura di impregnazione con una sostanza legante. Questi metodi hanno lo svantaggio di richiedere il reperimento ed il trattamento di notevoli quantità di materiale polimerico con un considerevole dispendio di risorse economiche ed energetiche. Inoltre, considerando che nella maggior parte dei casi tali materiali polimerici non sono vergini ma provengono da impianti di recupero, i produttori di pannelli non possono essere certi della reale composizione della miscela polimerica che utilizzano e della composizione finale dei pannelli finiti, nonché del reale grado della loro tossicità.

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.

Un’ulteriore necessità dell’industria del legno è quella di predisporre un metodo per la fabbricazione di pannelli in cui la composizione ed il grado di tossicità degli stessi sia controllabile con precisione. Il medesimo metodo dovendo risultare più economico e semplificato rispetto ai metodi ad oggi conosciuti.

Compito della presente invenzione è quello di fornire un metodo per la fabbricazione di un pannello, nonché il pannello medesimo, in particolare un pannello per l’impiego nel settore della produzione di articoli di arredamento, che superino i difetti e gli inconvenienti dei metodi e dei pannelli di tipo noto.

Nell'ambito del compito sopra esposto, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un pannello fabbricato a partire da materiale cellulosico riciclabile.

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.

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.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare 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.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un metodo di fabbricazione di pannelli a ridotta tossicità.

Il compito e gli scopi sopra esposti vengono raggiunti da un metodo fabbricazione avente le caratteristiche enunciate nella allegata rivendicazione 1 e da un pannello avente le caratteristiche riportate nella rivendicazione 6. Caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno evidenti dalla descrizione che segue.

Il metodo secondo la presente invenzione prevede sostanzialmente la preparazione di una massa composta da materiale fibroso e l’impregnazione di tale materiale con un agente legante.

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.

Per la produzione di un metro cubo di prodotto finito, il presente metodo di fabbricazione di pannelli richiede una quantità compresa tra 450 Kg e 900 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”.

Al termine dell’essicatura, i fanghi secchi si presentano nella forma di blocchetti cilindrici che all’atto del loro utilizzo dovranno essere micronizzati in macchine dotate di dischi adiacenti rotanti la cui posizione può essere regolata per modificare la lunghezza ed il diametro delle fibre. Al termine della micronizzazione si ottiene una massa lanuginosa che viene cosparsa su un piano in modo uniforme così da formare un materasso di consistenza omogenea. Il materasso così formato viene pressato in una pressa e contemporaneamente impregnato da un agente legante costituito da una resina solubile preferibilmente scelta tra silicato di sodio, resine acriliche, fenoliche, ureiche, viniliche. Il 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.

Per favorire l’impregnazione della massa di fanghi di cartiera micronizzati e raggiungere un grado di permeazione ottimale, l’agente legante è forzato tra gli interstizi del materasso 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.

Il materasso impregnato di agente legante viene asciugato per eliminare la componente solvente del legante mantenendolo pressato ovvero senza interrompere la pressatura imposta durante la sua impregnazione. La temperatura di asciugatura è preferibilmente compresa 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 finito.

Mantenere la pressatura del materasso durante l’asciugatura è indispensabile per evitare che i forti ritiri a cui è sottoposto il pannello in fase di formatura per effetto dell’evaporazione della porzione solvente del legante causino lo sgretolamento e/o la deformazione permanente del pannello stesso.

Al termine della procedura di 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 sar; compresa tra 200 Kg e 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, Pindurimento 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:

Vantaggiosamente, l’anidride carbonica utile alla solidificazione del silicato di sodio può essere prelevata dall’aria ambiente contribuendo così alla riduzione della presenza di questo composto nell’aria favorendone un miglioramento della qualità.

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 nell’aria ambiente.

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.

Qui di seguito vengono elencate le quantità dei componenti che è possibile utilizzare nel metodo secondo la presente invenzione per fabbricare un pannello impiegabile nel settore della costruzione di elementi di arredo. Sono inoltre riportate le quantità utilizzate per fabbricare una forma preferita di pannello. Più sotto sono pure indicate le principali caratteristiche meccaniche rilevate per pannelli realizzati con il metodo secondo la presente invenzione. Le masse di componenti indicati sono riferite ad un metro cubo di prodotto finito.

QUANTITA’ COMPONENTE QUANTITÀ’ PANNELLO [Kg] PREFERITO [Kg] Fanghi Secchi

450 ÷ 900 670 ÷ 690 (Umidità ≤ 5% in peso)

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>

Naturalmente i quantitativi dei componenti sopra riportati saranno combinabili in funzione deH’utilizzo del pannello stesso, ovvero delle particolari caratteristiche meccaniche che si desidera ottenere.

Quantitativi di fanghi secchi compresi tra 450 Kg e 670 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.

Quantità di fanghi oltre 900 Kg aumentano svantaggiosamente il peso complessivo del pannello, comportando difficoltà di trasporto e movimentazione durante le fasi di lavorazione.

Le caratteristiche meccaniche rilevate su un pannello realizzato secondo l’invenzione ed avente uno spessore di 20 millimetri sono le seguenti:

Resistenza estrazione viti (EN 320/93):

- Sulla faccia del pannello: ≥ 1000 N;

- Sul bordo del pannello: ≥ 400N

Resistenza alla trazione perpendicolare alle facce del pannello (EN 319/92): ≥ 0.35 MPa;

Prova di Flessione (EN 310): ≥ 13MPa;

Rigonfiamento dopo 24 ore di immersione in acqua (EN 317): ≤ 12%

Si è così constatato come il trovato abbia raggiunto il compito e gli scopi prefissati, essendo stato realizzato un metodo di fabbricazione di un pannello, in particolare per la produzione di articoli di arredamento, che consegue un considerevole risparmio di risorse. Si è inoltre constatato come il pannello realizzato con un metodo secondo l’invenzione presenti non solo delle caratteristiche meccaniche adatte all’utilizzo nel settore della produzione di mobili ma anche una migliorata lavorabilità. Il medesimo pannello ed il relativo metodo d fabbricazione permettono di riciclare un materiale, quali i fanghi di cartiera, che normalmente vengono destinati alla distruzione.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di fabbricazione di un pannello, in particolare di un pannello per la produzione di articoli di arredamento, caratterizzato dal comprendere le seguenti fasi: a) Fornire una massa di fanghi di cartiera compresa tra 450 Kg ÷ 900 Kg per ciascun metro cubo di prodotto finito; b) Micronizzare detti fanghi di cartiera e cospargerli su un piano per formare un materasso; c) Pressare e contemporaneamente impregnare detto materasso con un quantitativo di resina solubile compreso tra 600 Kg ÷ 1100 Kg per ciascun metro cubo di prodotto finito; d) Asciugare il materasso impregnato di resina solubile mantenendo pressato detto materasso.
2. 2. Metodo di fabbricazione di un pannello secondo la rivendicazione 1 in cui detta massa di fanghi di cartiera è compresa tra 670 Kg ÷ 690 Kg per ciascun metro cubo di prodotto finito.
3. 3. Metodo di fabbricazione di un pannello secondo la rivendicazione 1 o 2 in cui detta resina solubile è scelta tra silicato di sodio, resina acrilica, fenolica, ureica o vinilica.
4. 4. Metodo di fabbricazione di un pannello secondo la rivendicazione 3 in cui detta resina è silicato di sodio in quantitativo pari a 800 Kg per ciascun metro cubo di prodotto finito.
5. 5. Metodo di fabbricazione di un pannello secondo la rivendicazione 4 in cui detta asciugatura è effettuata in un ambiente ricco di anidride carbonica.
6. 6. Metodo di fabbricazione di un pannello secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui detta asciugatura è effettuata ad una temperatura compresa tra 200 e 220 °C
7. 7. Pannello ottenuto con il metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 5 comprendente una densità di fanghi di cartiera compresa tra 450 Kg/m<3>÷ 900 Kg/m<3>.
8. 8. Pannello secondo la rivendicazione 7 in cui detta densità di fanghi è compresa tra 670 Kg/m<3>÷ 690 Kg/m<3>.
9. 9. Pannello secondo la rivendicazione 7 o 8 comprendente un residuo secco di resina solubile in densità compresa tra 180 Kg/m<3>÷ 550 Kg/m<3>.
10. 10. Pannello secondo la rivendicazione 7 o 8 comprendente un residuo secco di silicato di sodio in densità compresa tra 200 Kg/m<3>÷ 400 Kg/m<3>.
11. 11. Pannello secondo la rivendicazione 10 in cui detta densità di silicato di sodio è pari a 280 Kg/m .
12. 12. Pannello secondo una qualunque delle rivendicazioni da 7 a 11 avente una resistenza all’ estrazione di ima vite di almeno 1000 N sulla faccia del pannello e di almeno 400 N sul bordo del pannello, detta resistenza essendo misurata in un pannello avente uno spessore di 20 millimetri.
13. 13. Pannello secondo una qualunque delle rivendicazioni da 7 a 12 avente una resistenza a trazione perpendicolare alle facce del pannello di almeno 0.35 MPa, detta resistenza a trazione essendo misurata in un pannello avente uno spessore di 20 millimetri.
14. 14. Pannello secondo una qualunque delle rivendicazioni da 7 a 13 avente una resistenza alla flessione di almeno 13 MPa detta resistenza essendo misurata in un pannello avente uno spessore di 20 millimetri.
15. 15. Pannello secondo una qualunque delle rivendicazioni da 7 a 14 avente un rigonfiamento pari o inferiore al 12% dopo 24 ore di immersione in acqua, detto rigonfiamento essendo misurato in un pannello avente uno spessore di 20 millimetri.