ITPN20090062A1 - "procedimento di fabbricazione di un elemento costruttivo, elemento costruttivo e relativo apparato di produzione" - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione avente per titolo:

“PROCEDIMENTO DI FABBRICAZIONE DI UN ELEMENTO

COSTRUTTIVO, ELEMENTO COSTRUTTIVO E RELATIVO

APPARATO DI PRODUZIONE.â€

DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda un procedimento dì fabbricazione di un elemento costruttivo, in particolare un pannello, impiegabile quale elemento di rivestimento per pareti, pavimenti ecc., e in alcuni prodotti per la realizzazione di articoli di arredamento quali mobili, ante e simili. L’invenzione riguarda inoltre un pannello ottenuto con detto procedimento ed un apparato di produzione per l’applicazione di detto procedimento.

Nel settore della produzione di pannelli per rivestimento di pareti e/o per la fabbricazione di elementi di arredo à ̈ ben noto utilizzare pannelli realizzati con 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.

E’ noto che tali pannelli presentano numerosi difetti come ad esempio l' elevato peso specifico, la tendenza ad assorbire l’umidità causando indesiderati rigonfiamenti e le esalazioni tossiche e/o inquinanti che si liberano durante la formatura a caldo dei pannelli e durante la vita del manufatto per effetto dell’ evaporazione dei solventi presenti nei leganti utilizzati per l’aggregazione dei chips di legno.

Un ulteriore problema dei pannelli sopra citati risiede nella loro fabbricazione che richiede l’impiego di notevoli quantità di legno vergine con evidente impatto sull’ambiente a causa del disboscamento per l’approvvigionamento della materia prima. I chips di legno per la produzione di pannelli MDF provengono infatti solo al 20% circa dal riciclo degli scarti di lavorazione. Ciò à ̈ 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.

Per ovviare agli inconvenienti sopra menzionati sono stati proposti procedimenti di fabbricazione di pannelli che impiegano materiali di scarto a basso costo in alternativa al legno e che posseggono proprietà meccaniche idonea all’impiego nel settore della produzione di elementi di arredo. Un procedimento del tipo suddetto à ̈ divulgato in EP 2 072 156 Al in cui un pannello utilizzabile per la realizzazione di articoli di arredo viene prodotto utilizzando una massa di rifiuto urbano secco che sostanzialmente viene micronizzata, cosparsa per formare un materasso, pressata a caldo in modo tale da fondere il materiale polimerico contenuto entro detta massa di rifiuto urbano secco, ed il semilavorato così ottenuto viene successivamente impregnato con un agente legante e nuovamente sottoposto ad una fase di asciugatura per rimuovere la componente liquida del legante.

Il procedimento proposto in EP 2 072 156 A1 presenta alcuni inconvenienti. Uno di questi consiste nel fatto che per conferire al pannello finito delle proprietà meccaniche idonee a consentirne l’impiego nel settore della produzione di elementi di arredo, quali ante, articoli di mobilio ecc., à ̈ necessario utilizzare notevoli quantità di agente legante in forma liquida per impregnare completamente il semilavorato ottenuto mediante pressatura della massa di rifiuto urbano secco e successivamente asciugare la parte liquida del legante per parecchie ore, il che comporta non solo un notevole dispendio di energia ma anche un tempo di processo considerevolmente lungo per la produzione di un pannello.

Peraltro, l’impiego di un agente legante allo stato liquido proposto in EP 2 072 156 A1 non à ̈ sostituibile con l’uso di leganti in uno stato diverso, ad esempio allo stato solido, dal momento che detto legante deve impregnare gli interstizi di una struttura solida, ovvero del semilavorato. Un ulteriore inconveniente quindi consiste neirimpossibilità di utilizzare leganti diversi da quelli solubili.

Inoltre, nel procedimento di fabbricazione proposto in EP 2 072 156 A1 non à ̈ possibile incorporare l’agente legante prima di pressare il materasso di massa di rifiuto combustibile per portare a fusione la porzione polimerica di detta massa e creare una struttura almeno parzialmente aggregata. Ciò à ̈ dovuto al fatto che la massa di agente legante che andrebbe miscelata al rifiuto combustibile micronizzato conterrebbe una rilevante quantità di solvente il quale, pressato a caldo unitamente alla massa di rifiuto combustibile per ottenere un pannello, evaporerebbe con una velocità tale da comportare notevoli ritiri nel pannello in formazione nonché profonde spaccature e disomogeneità. Pertanto, la formatura di un pannello tramite il procedimento proposto in EP 2 072 156 A1 non può essere portata a termine se non formando prima una struttura a materasso parzialmente aggregata e solo successivamente impregnando tale struttura con un agente legante in forma liquida. Evidentemente i tempi di processo non potranno che essere piuttosto lunghi.

Compito della presente invenzione à ̈ quello di fornire un procedimento di fabbricazione di un pannello che superi gli inconvenienti dei procedimenti di fabbricazione ad oggi conosciuti.

Nell’ambito del compito sopra esposto, uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un procedimento di fabbricazione che utilizzi materiali alternativi al legno per produrre un pannello impiegabile quale elemento di rivestimento per pareti, pavimenti ecc., e in alcuni prodotti utili alla realizzazione di articoli di arredamento quali mobili, ante e simili.

Un ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un procedimento di fabbricazione di un pannello il cui tempo di processo risulti sensibilmente ridotto rispetto ai procedimenti di tipo noto.

Ancora un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un procedimento di fabbricazione che permetta di ottenere un pannello avente una pluralità di strati con diversa composizione.

Un ulteriore scopo del presente trovato consiste nel fornire un procedimento di fabbricazione che permetta di ridurre il consumo di risorse economiche ed energetiche rispetto ai metodi di produzione di pannelli oggi conosciuti.

Ancora un altro scopo del trovato à ̈ quello di fornire un pannello avente un peso specifico relativamente basso, detto pannello essendo utilizzabile come elemento di in sonorizzazione e/o come supporto per pannelli laminati a freddo.

Non ultimo scopo della presente invenzione à ̈ quello di predisporre un apparato di produzione che consenta un’efficace ed economica applicazione del procedimento di produzione di un elemento costruttivo secondo l’invenzione.

Il compito e gli scopi sopra esposti vengono raggiunti da un procedimento di fabbricazione avente le caratteristiche enunciate nella allegata rivendicazione 1, da un pannello avente le caratteristiche riportate nella rivendicazione 7 e da un apparato di produzione secondo la rivendicazione 11. Caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno evidenti dalla descrizione che segue e con riferimento ai disegni in cui:

- La figura 1 mostra una vista in sezione di una prima forma realizzativa di un pannello secondo la presente invenzione;

- La figura 2 mostra una vista in sezione di una seconda forma realizzativa di un pannello secondo la presente invenzione;

- La figura 3 mostra una vista in sezione di una terza forma realizzativa di un pannello secondo la presente invenzione;

- La figura 4 mostra una vista in sezione di una quarta forma realizzativa di un pannello secondo la presente invenzione;

- La figura 5 mostra schematicamente un apparato di produzione di un pannello secondo la presente invenzione;

Il procedimento di fabbricazione secondo la presente invenzione prevede sostanzialmente la preparazione di una massa di rifiuto urbano secco 2 (Figura 5) avente un’adeguata composizione e l’aggregazione di tale materiale per mezzo di un agente legante in forma solida.

La massa di rifiuto urbano secco 2, ovvero rifiuti dai quali à ̈ stata eliminata la frazione umida (scarti alimentari, agricoli ecc.), presenta mediamente la seguente composizione:

COMPOSIZIONE % (in peso) MATERIALE CARTACEO 5 ÷ 35 MATERIALE POLIMERICO 10 ÷ 50 MATERIALE INERTE < 5

MATERIALI VARI /NON CLASSIFICABILI 10÷ 85

Secondo la presente invenzione una massa 2 di rifiuto urbano secco, viene asciugata ad una temperatura di circa 200°C in un’apposita unità di asciugatura 1 (Figura 5). La massa 2 di rifiuto viene inoltre micronizzata in macchine dotate di dischi adiacenti rotanti la cui posizione può essere regolata per modificare la grana del materiale micronizzato.

Alla massa di rifiuto urbano secco triturata 3 viene incorporato un quantitativo fino al 50% in peso di un agente legante 17 in polvere in modo da ottenere una miscela 6 omogenea. La polvere di agente legante 17 può essere incorporata nella massa 3 triturata mediante un miscelatore 19. L’agente legante 17 in polvere à ̈ preferibilmente costituito da una resina di tipo termoplastico o termoindurente a seconda delle esigenze di produzione e/o di utilizzo del pannello finito.

Secondo una forma di realizzazione preferita, al fine di ottenere una pluralità di porzioni 18 di miscele 6 caratterizzate da differenti contenuti di agente legante 17 in percentuale di peso, la massa di rifiuto triturata 3 viene preventivamente suddivisa in una pluralità di porzioni 16 ed ognuna di tali porzioni 16 viene sottoposta ad una indipendente miscelazione con la desiderata quantità di agente legante 17 in polvere. Come sarà meglio descritto in seguito, la pluralità 18 di miscele 6 a diverso contenuto di legante 17 sarà utilizzata per realizzare un pannello comprendente strati a diversa composizione.

Dopo aver composto la miscela 6, essa viene cosparsa in un nastro trasportatore 5 (Figura 5). La spargitura della miscela 6 può essere effettuata in modo uniforme da un singolo dispositivo versatore 4 così da formare un materasso 13 di consistenza omogenea, oppure, nel caso in cui sia disponibile una pluralità di porzioni 18 di miscele 6, ciascuna di dette porzioni può essere cosparsa sul nastro trasportatore 5 mediante diversi dispositivi versatoli 4 funzionanti a portate differenti, in modo che il materasso 13 così formato presenti una struttura a strati eventualmente di spessori diversi.

Il materasso 13, ad uno o più strati, formato dai dispositivi versatoli 4 viene avviato ad una pressa 7 che lo comprìme e contemporaneamente lo riscalda ad una temperatura tale da comportare la fusione dell’agente legante 17 comportando così la formatura di un pannello 8, eventualmente comprendente strati diversi. Un ulteriore azione legante può essere ottenuta scegliendo una temperatura di pressatura del materasso 13 idonea a comportare non solo la fusione dell’agente legante 17 ma anche la fusione, almeno parziale, del materiale polimerico presente nella porzione di miscela 6 costituita dalla massa di rifiuto secco 2.

Il pannello 8 ottenuto secondo quanto sopra descrìtto, può essere impiegato tal quale come elemento costruttivo insonorizzante per elementi in muratura come, pareti divisorie, soffitti, pavimenti. Il medesimo pannello 8 può essere anche utilizzato come supporto sul quale applicare lamine decorative quali, fogli in legno e/o materiale polimerico, cartoncino e simili, applicabili con l’ausilio di colle a freddo, considerato che il pannello 8 non offre sufficiente resistenza a temperature superiori a 150 °C. Il pannello laminato 9 potrà essere usato in alcune applicazioni nel settore del mobile, ad esempio, per realizzare ante di armadi, piani di lavoro per cucine e così via.

Con riferimento alla figura 5, un apparato per la produzione di un pannello secondo la presente invenzione comprende un’unità di asciugatura e micronizzazione 1 che asciuga e tritura una massa di rifiuto urbano secco 2 secondo un grado di umidità residua ed una grana regolabili a seconda delle esigenze. L’unità di asciugatura e micronizzazione 1 può essere dotata di una pluralità di ripartitori che suddividono la massa di rifiuto triturata 3 in diverse porzioni 16. Un miscelatore 19 à ̈ previsto per ricevere una o più di dette porzioni 16 di massa di rifiuti triturata 3 e per miscelare dette porzioni 16 con una quantità di agente legante in polvere 17, ottenendo così una o più porzioni 18 di miscele 6 omogenee. La quantità di legante 17, può essere opportunamente dosata in proporzioni fino al 50% in peso, da mezzi dosatori associati al miscelatore 19.

Ciascuna delle miscele 6 composte di legante 17 e massa di rifiuti triturata 3 viene inviata ad una pluralità di dispositivi versatoli 4 i quali sono disposti in corrispondenza di un nastro trasportatore 5 che riceve il materiale versato da tali dispositivi 4 per formare un materasso 13. Questi ultimi sono disposti l’uno di seguito all’altro nella direzione di avanzamento del nastro 5 indicata dalle frecce A in figura 5, cosicché il materasso 13 formato possa presentare una struttura comprendente uno o più strati. Il numero e lo spessore degli strati dipende dall’attivazione selettiva dei versatoli 4 e dal loro numero nonché dalla entità della portata di materiale da essi erogato.

Come si vedrà in seguito nella descrizione di alcuni esempi di il presente apparato di produzione permette di formare pannelli monostrato composizione omogenea e pannelli aventi strati diversi per spessore, numero e composizione. In tal modo il pannello finito potrà essere utilizzato per la realizzazione di un articolo di arredo, quale ad esempio un mobile, un armadio ecc., ma anche per rivestire pareti al fine di insonorizzare ambienti.

Il materasso 13 formato sul nastro trasportatore 5 viene condotto verso una pressa 7 per la definitiva formatura a caldo del pannello 8.

L’apparato di produzione può essere inoltre dotato di un dispositivo di laminazione 20, comprendente una pluralità di rulli 21, nel quale il pannello 8 viene ricevuto e laminato su una o entrambe le superfici con opportuni materiali quali fogli di legno, di carta o, eventualmente pellicole in materiale polimerico. Nel dispositivo 20 la laminazione viene effettuata con l’ausilio di collanti a freddo per non compromettere la struttura del pannello 8 che funge da supporto per la fabbricazione di un pannello laminato 9.

Di seguito vengono descritti quattro esempi di realizzazione di pannelli ottenuti con il procedimento secondo la presente invenzione. Le quantità dei componenti di base che costituiscono tali pannelli, riferite ad un metro cubo di prodotto finito, sono le seguenti:

COMPONENTE QUANTITÀ’ (% in peso) Materiale Cartaceo 5% ÷ 35%

Materiale Polimerico 10% ÷ 50%

Materiale Inerte Fino al 5%

Materiale non

10 ÷ 85%

Classificabile

Agente legante in polvere Fino al 50%

La composizione percentuale del pannello sopra riportata comprende solo frazioni secche ovvero materiali privi di parti umide.

ESEMPIO 1

Con riferimento alla figura 1 , una massa 2 di rifiuto urbano secco compresa tra 450 kg e 900 kg asciugata, micronizzata viene addizionata e miscelata in modo omogeneo con una quantità compresa tra 225 kg e 450 kg di agente legante in polvere. La miscela 6 così formata viene cosparsa da uno o più dei dispositivi versatoli 4 illustrati in figura 5 sul nastro trasportatore 5 in modo da formare un materasso 13 monostrato in cui la miscela 6 à ̈ omogeneamente distribuita. Il materasso 13 così formato viene pressato ad una temperatura idonea a fondere la polvere di agente legante ottenendo così un pannello 8 avente un solo strato 118.

L’agente legante à ̈ costituito preferibilmente da una resina termoindurente o da una resina termoplastica allo stato di polvere. La variazione delle quantità di massa di rifiuto e di legante consente di ottenere pannelli aventi proprietà meccaniche diverse ed in particolare adatte ad impieghi del pannello come elemento di insonorizzazione per rivestimento di pareti o per la fabbricazione di articoli di arredo.

ESEMPIO 2

Con riferimento alla figura 2 una seconda forma realizzativa del pannello comprende una struttura a strati ottenuta deponendo sul nastro trasportatore 5 illustrato in figura 5 tre miscele 6, differenti per composizione, Le miscele 6 a diversa composizione sono ottenute suddividendo in tre porzioni 16 la massa 3 di rifiuto asciugata e micronizzata. Ciascuna porzione 16 viene addizionata e miscelata con un diverso quantitativo di agente legante in polvere 17. Nellesempio di realizzazione illustrato in figura 2, due porzioni 16 di massa 3 sono state miscelate con la medesima quantità di legante 17, mentre una delle tre porzioni di massa 3 à ̈ stata miscelata con una percentuale in peso di agente legante in polvere inferiore a quella delle predette due porzioni 16. La porzione 16 di miscela a minore contenuto percentuale di legante 17, viene deposta tramite uno dei versatori 4 in modo da formare un uno strato 12 compreso tra due strati 10 e 11 periferici contenenti una maggiore percentuale in peso di agente legante 17. Il materasso 13 stratificato viene pressato a caldo nella pressa 7 per ottenere il pannello avente la struttura mostrata in Figura 2.

Naturalmente anche il contenuto percentuale di agente legante 17 in ciascuno degli strati 10, 11 più esterni del pannello di Figura 2, nonché il numero complessivo degli strati, potranno essere diversi a seconda delle esigenze di impiego del pannello. Così, gli strati potranno essere in numero pari o dispari e la loro composizione potrà anche essere diversa da strato a strato.

ESEMPIO 3

Nella figura 3 à ̈ mostrata una terza forma realizzativa di un pannello secondo l’invenzione. Il pannello di Figura 3 à ̈ ottenuto a partire dal pannello di Figura 2 descritto nel secondo Esempio di realizzazione sovrapponendo agli strati 10, 11 più esterni una coppia di fogli 313, 314 in materiale lignocellulosico. L’applicazione degli strati 313 e 314 à ̈ effettuata mediante laminazione a freddo del pannello di Figura 2 nel dispositivo di laminazione 20 mostrato in Figura 5.

ESEMPIO 4

Una quarta forma realizzativa di un pannello secondo l’invenzione à ̈ ottenuta sostanzialmente secondo quando già descritto in riferimento al primo e al terzo esempio di realizzazione. Sostanzialmente, il pannello dotato del singolo strato 118, prodotto sulla base di quanto descritto nel primo esempio di realizzazione e mostrato in Figura 1, viene laminato a freddo nel dispositivo di laminazione 20 mostrato in Figura 5 per applicarvi due fogli in materiale cartaceo 413, 414. Anche in questo caso l’applicazione dei fogli 413 e 414 à ̈ effettuata senza scaldare lo strato 118 per non comprometterne la struttura.

Si à ̈ così constatato come il trovato abbia raggiunto il compito e gli scopi prefissati, essendo stato realizzato un procedimento di fabbricazione di un pannello adatto alla insonorizzazione di ambienti e ad alcune applicazioni nell’ambito della produzione di elementi articoli di arredamento, che sfrutta efficacemente materiali di recupero provenienti da rifiuti urbani secchi ed indifferenziabili, contribuendo alla riduzione del disboscamento necessario alla produzione di pannelli di tipo noto.

Si à ̈ inoltre constatato come un pannello realizzato con il procedimento secondo la presente invenzione comporti una riduzione dei tempi di processo e ad una sensibile riduzione del consumo di energia rispetto ai metodi di produzione di tipo noto oggi impiegati per la fabbricazione di pannelli. Il pannello secondo l’invenzione permette inoltre il vantaggioso utilizzo di agenti leganti in polvere.

Claims (1)

1. Rivendicazioni del brevetto per invenzione avente per titolo: “PROCEDIMENTO DI FABBRICAZIONE DI UN ELEMENTO COSTRUTTIVO, E RELATIVO ELEMENTO COSTRUTTIVO.†RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di fabbricazione di un pannello caratterizzato dal comprendere le seguenti fasi: a) fornire una massa di rifiuto urbano secco (2) comprendente: - 5 ÷ 35% di materiale cartaceo; - 10 ÷ 50% di materiale polimerico; - Fino al 5% di materiale inerte; b) asciugare e micronizzare detta massa di rifiuto urbano secco (2) per ottenere una massa triturata (3); c) incorporare a detta massa triturata (3) un agente legante (17) in polvere in quantità fino al 50% per ottenere almeno una miscela (6) omogenea; d) cospargere detta miscela (6) in un piano secondo uno o più strati per formare un materasso (13); e) pressare detto materasso (13) ad una temperatura idonea a fondere detto agente legante (17) in polvere per ottenere detto pannello (8); 2. Procedimento di fabbricazione di un pannello secondo la rivendicazione 1 in cui detta massa di rifiuto urbano secco (2) à ̈ compresa tra 450 Kg ÷ 900 Kg per ciascun metro cubo di prodotto finito. 3. Procedimento di fabbricazione di un pannello secondo la rivendicazione 1 o 2 in cui detto agente legante (17) in polvere à ̈ una resina di tipo termoindurente o termoplastica. 4. Procedimento di fabbricazione di un pannello secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui la fase b) prevede di suddividere detta massa triturata (3) in una pluralità di porzioni (16) e la fase c) viene effettuata per ciascuna di dette porzioni (16). 5. Procedimento di fabbricazione di un pannello secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui detta fase d) comporta la formazione di un materasso (13) comprendente una pluralità di strati contenenti ciascuno una diversa percentuale in peso di agente legante (17). 6. Procedimento di fabbricazione di un pannello secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui il pannello (8) formato nella fase e) viene sottoposto ad un processo di laminazione a freddo per rivestirlo con uno o più fogli (313, 314; 413, 414) di materiale lignocellulosico o polimerico. 7. Pannello, in particolare per l’insonorizzazione di ambienti e la costruzione di articoli di arredamento ottenuto con un procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 6, composto da sole frazioni secche comprendenti: - un quantitativo di materiale cartaceo compreso tra 5% ÷ 35% in peso; - un quantitativo di materiale polimerico compreso tra 10% ÷ 50% in peso; - un quantitativo di materiale inerte fino al 5% in peso; - un quantitativo di agente legante fino al 50% in peso; 8. Pannello secondo la rivendicazione 7 comprendente una struttura a strati (10, 11, 12; 118; 313, 314; 413, 418) dotati di una concentrazione di agente legante (17) diversa da strato a strato. 9. Pannello secondo la rivendicazione 7 o 8 comprendente almeno uno strato di copertura (313, 314; 413, 414;) costituito da materiale lignocellulosico o polimerico. 10. Uso di un pannello secondo una delle rivendicazioni da 7 a 9 per la fabbricazione di un articolo di arredamento o per l' insonorizzazione di ambienti. 11. Apparato di produzione di un pannello secondo una delle rivendicazioni da 7 a 9 caratterizzato dal fatto di comprendere una unità di asciugatura e micronizzazione (1), un miscelatore (19), un nastro trasportatore (5) disposto in corrispondenza di una pluralità di dispositivi versatori (4) adatti a distribuire almeno una miscela (6) di materiale su detto nastro (5) per formare un materasso (13), detti versatori (4) essendo disposti l’uno di seguito all’ altro nella direzione di movimento di detto nastro (5) ed essendo disposti a monte di una pressa (7). 12. Apparato secondo la rivendicazione 11 in cui a valle di detta pressa (7) à ̈ previsto un dispositivo di laminazione (20).