ITPN20130017A1 - Procedimento per la realizzazione di pannelli isolanti e relativo pannello. - Google Patents

Description

Titolo: procedimento per la realizzazione di pannelli isolanti e relativo pannello.

La presente invenzione riguarda un procedimento per la realizzazione di pannelli isolanti da utilizzarsi (acustici o termici) in strutture edili, o pannelli aventi funzioni di filtraggio. Tali pannelli sono realizzati a partire da piume di uccelli. Tali piume sono utilizzate sotto forma di fiocchi o di farina micronizzata ad alto contenuto di cheratina.

La cheratina à ̈ una proteina filamentosa ricca di zolfo, contenuto nei residui amminoacidi di cisteina; à ̈ molto stabile e resistente. Si tratta di una struttura quaternaria; essa à ̈ composta da più strutture terziarie messe una in fila all'altra. È prodotta dai cheratinociti, ed à ̈ immersa nel loro citosol come filamenti intermedi. È il principale costituente dello strato corneo dell'epidermide dei tetrapodi e soprattutto degli amnioti, nei quali garantisce l'impermeabilità.

La molecola di cheratina à ̈ costituita da una catena polipeptidica con struttura ad elica di lunghezza intorno ai 450 Ã…. Le catene interagiscono tra loro, organizzandosi in strutture man mano più grandi e complesse. Per prima cosa le singole eliche si associano, tramite interazioni idrofobiche, in coppie (dimeri) e ciascuna coppia, oltre all'avvolgimento delle eliche, si avvolge ulteriormente su se stessa. A loro volta i dimeri così formati si associano tra loro, sia trasversalmente che longitudinalmente, tramite ponti disolfuro tra residui di cisteina di filamenti vicini e altre interazioni. Si formano in questo modo i profilamenti. Secondo un grado di organizzazione crescente, si costituiscono successivamente le protofibrille (due protofilamenti affiancati), le microfibrille (quattro protofibrille affiancate) e infine le macrofibrille (più microfibrille).

La cheratina à ̈ una molecola difficile da sciogliere, in quanto in questa proteina sono presenti ponti disolfuro, vale a dire legami molto forti tra due amminoacidi dello stesso tipo, ovvero due molecole di cisteina: la molecola derivante dalla formazione di ponti disolfuro assume una forma elicoidale e risulta essere estremamente forte, in quanto gli atomi di zolfo presenti in tutta la spirale creano una matrice fibrosa, difficilmente solubile.

La consistenza della molecola di cheratina, quindi, varia a seconda dei legami disolfuro che si instaurano tra le molecole di cisteina, infatti, se i legami disolfuro sono numerosi, la cheratina avrà una struttura rigida e difficilmente flessibile, mentre, se i legami disolfuro sono relativamente pochi, la molecola di cheratina sarà maggiormente flessibile: la cheratina presente all’interno dei capelli e della pelle ha una struttura piuttosto flessibile.

La cheratina viene sintetizzata dai cheratinociti, cellule che costituiscono una parte della pelle, dei capelli, delle unghie e di altre strutture; le cellule dei cheratinociti, una volta morte, si accumulano andando a formare uno strato superficiale che ha la funzione di proteggere gli strati sottostanti, all’interno dei quali vengono sintetizzate nuove molecole di cheratina: questo processo naturale dell’organismo può essere accelerato da alcune condizioni cliniche; qualsiasi danno che viene provocato allo strato più esterno di cheratina può danneggiare la struttura della pelle, dei capelli e delle unghie.

Essa à ̈ presente nei mammiferi come epitelio,unghie, peli, corna e fanoni e negli uccelli come epitelio, artigli, squame, penne e piume.

Il principale utilizzo della cheratina à ̈ nell'industria farmaceutica, in quanto questo materiale ricopre le pillole gastro-resistenti. Ovvero, che resistono agli acidi gastrici, come l'HCl (acido cloridrico). Viene anche utilizzata in trattamenti per restituire luminosità e consistenza ai capelli.

Secondo il procedimento della presente invenzione la materia prima utilizzata per l’ottenimento di tale materiale sono piume di uccelli, quali ad esempio polli, tacchini, oche ed altri.

Le piume sono filamenti composti da centinaia di migliaia di fibre microcristalline parallele tenute insieme su una cannuccia centrale rigida. L’interno della cannuccia à ̈ bianco e spugnoso. Chimicamente, le proteine che compongono le fibre e la cannuccia sono tutte cheratina.

L’estrazione della cheratina avviene tramite idrolisi, che à ̈ un processo che provoca una reazione chimica con l'acqua , il calore e l'acido e produce la cheratina.

Diversi materiali naturali e non, sono in grado di esprimere un isolamento termico. L’isolamento termico à ̈ determinato non tanto dalla fibra in sé, quanto dall’aria che resta intrappolata negli interstizi della fibre. L’aria perciò à ̈ di gran lunga il miglior isolante termico che si conosca. La particolare struttura fisica delle piume consente di “incamerare†una notevole quantità di aria, superiore certamente a quella di altre fibre. Basti pensare che 5 grammi di piumino †occupano†un volume di un litro quando per “riempire†lo stesso volume occorrono quantità 2-3 volte superiori di poliestere. Possiamo concludere quindi affermando che le piume vincono il confronto con tutte le altre fibre impiegate.

Le piume, costituite soprattutto da cheratina, sono un flame retardant naturale, ciò vuol dire che sono refrattarie alla fiamma. Di fatto la piuma ha un’elevata temperatura di accensione, rispetto alle altre fibre naturali ha il più basso indice di infiammabilità, non propaga la fiamma, ha il più basso indice di sviluppo, non produce fumi tossici, non si scioglie. Se ciò non bastasse, questa sua caratteristica naturale può essere notevolmente accentuata mediante opportuni trattamenti di ignifugazione e con ultrasuoni.

Infine, le piume sono in grado di assorbire fino al 20% e oltre di umidità senza dare sensazione di bagnato, quindi in caso di clima umido attivano la loro funzione assorbendo l’umidità per restituirla all’ambiente attraverso un graduale e continuo processo di traspirazione.

Le fibre sintetiche, usualmente impiegate negli isolamenti, sono invece scarsamente o per nulla igroscopiche, pertanto in condizioni di elevata umidità il vapore acqueo non assorbito si trasforma nuovamente in liquido. La richiedente ha percepito che le piume, se opportunamente decomposte per costituire una materia utilizzabile, possono essere impiegate per la realizzazione di pannelli da utilizzarsi ad esempio come pannelli isolanti nel campo dell’edilizia e anche come mezzi filtranti.

La presente invenzione propone un nuovo ed efficace procedimento per la produzione di tali pannelli a partire da piume di volatili opportunamente trattate (decomposte), sotto forma di fiocchi o di farina micronizzata ad alto contenuto di cheratina.

Tali volatili possono essere ad esempio polli tacchini, anatre, oche ed altri. Un aspetto della presente invenzione riguarda un procedimento avente le caratteristiche della allegata rivendicazione 1.

Le caratteristiche del procedimento secondo la presente invenzione verranno di seguito dettagliatamente spiegate facendo riferimento alla seguente forma di realizzazione, esemplificativa ma non limitativa.

Il procedimento secondo un esempio di realizzazione della presente invenzione si articola sostanzialmente in cinque fasi distinte.

Una prima fase prevede il lavaggio e cernita delle piume al fine di filtrare corpi estranei. Eventualmente in questa fase à ̈ possibile aggiungere una quantità predeterminata di soda per sterilizzare il prodotto. L’acqua di lavaggio può essere vantaggiosamente riutilizzata per passate di lavaggio multiple.

Nella successiva seconda fase le piume vengono triturate in modo grossolano in una piuma macchina tritatrice che comprende un cilindro dove vengono fatte passare le piume, all’interno del quale avanza una vite senza fine che determina la tritatura delle piume stesse. La struttura della macchina à ̈ quella sostanzialmente di un tritacarne.

Nella successiva terza fase le piume vengono ulteriormente disgregate in modo più fino utilizzando una macchina a superfici concave. In particolare, tale macchina comprende una coppia di superfici concave accoppiate tra le quali passano le piume tritate su ciascuna delle due facce contrapposte delle superfici sono ricavati denti. Per effetto del movimento alternativo tra le due superfici, i denti disgregano le piume tritate e si ottiene un prodotto finale che vede le piume sottoforma di fiocchi.

La successiva quarta fase prevede l’utilizzo di una macchina omogeneizzatrice, ad esempio una omogeneizzatrice a pistoni.

L’omogeneizzatore à ̈ una pompa volumetrica a pistoni equipaggiata con una speciale valvola di contropressione denominata valvola omogeneizzante, utilizzata per ottenere un effetto di omogeneizzazione e micronizzazione sul prodotto trattato.

In tale macchina i fiocchi di piume vengono mescolati ad acqua in pressione (ad una pressione compresa tra 500 e 1000 bar) ed a circa una temperatura compresa tra 50-80 °C e fatti passare per un condotto ristretto (la citata valvola) e di seguito espansi in un vaso . Per mezzo degli effetti fluidodinamici generati dall’alta pressione applicata al fluido à ̈ possibile ottenere una distribuzione più “omogenea†di particelle micronizzate e ottenere un effetto di cavitazione.

In uscita da tale quarta fase il prodotto si presenta in forma sostanzialmente di una pasta fluida e può essere trattato, in particolare essiccato per ottenere fogli, pani, polvere a seconda del livello e del modo di essicazione voluto. Una volta ottenuto il prodotto la quinta ed ultima fase del processo prevede la realizzazione vera e propria del pannello. Tale fase viene ottenuta per pressione della materia prima in forma di pasta o di fiocchi (dopo la terza o quarta fase), disposta ad esempio in una cornice che riproduce la forma del pannello che si vuole realizzare. Il pannello viene comunque ottenuto per pressione meccanica, esercitata ad esempio da un punzone in una matrice o cornice, oppure pressione che viene esercitata tramite un estrusore. Il pannello rimane compatto perché le fibre si intrecciano tra loro con la concomitanza della presenza di umidità e pressione.

A seconda del livello della pressione esercitata il pannello può essere realizzato più o meno compatto. Il pannello formato si presenta in forma di una piastra compatta di qualsivoglia forma o spessore a seconda della cornice o matrice che si vuole utilizzare.

Uno degli impieghi di tale pannello a bassa aggregazione può essere quello di filtro di materiali dispersi in acqua o anche in aria. Infatti à ̈ noto che le piume possono essere utilizzate per filtri di acqua potabile migliori dei comuni filtri attuali, come quelli ai carboni attivi. La microstruttura delle fibre di piume attrae e intrappola contaminanti difficili da rimuovere come i metalli pesanti (cromo, piombo, mercurio, ecc.) ed anche altri metalli tra cui il ferro ed il rame.

Prima di mettere la fibra in un filtro, si può “attivarla†con gli ultrasuoni per aprire ulteriori pori microscopici nella struttura della fibra. I test fino ad ora eseguiti indicano che i filtri di piuma possono rimuovere anche numerosi altri contaminanti dall’acqua potabile o dalle acque di scarico industriali. In esperimenti di laboratorio, si à ̈ trovato che la fibra di piuma assorbe rapidamente elementi radioattivi come lo stronzio ed il cesio.

In alcuni casi, il pannello può essere realizzato mescolando alla cheratina in forma di pasta un adatto collante per favorire una diversa aggregazione della pasta stessa. Inoltre, possono essere aggiunte alla cheratina altre fibre quali ad esempio legno, carbonio, fibra di vetro, talco ecc…

Vantaggiosamente, il pannello può essere provvisto di uno o più fogli di ricopertura superficiale di vario tipo, ad esempio fogli di carta vegetale, o nylon, o polipropilene, o tela, su uno o su entrambi i lati del pannello.

Infine il pannello formato può essere provvisto di una bordatura, ad esempio realizzata con legno, plastica, ferro, cartone ecc…

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la realizzazione di pannelli a partire da piume di uccelli comprendente le seguenti fasi: • decomposizione di tali piume fino ad ottenere fiocchi e/o una pasta fluida formata sostanzialmente da cheratina ed acqua, • disposizione di tali fiocchi e/o pasta in una matrice di forma adeguata, • compressione meccanica della pasta e/o dei fiocchi nella matrice fino ad ottenere l’aggregazione della pasta a formare tale pannello.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui tale fase di decomposizione comprende le fasi di: • lavaggio delle piume con eliminazione dei corpi estranei, • tritatura delle piume, • disgregazione delle piume tritate fino ad ottenere il prodotto in forma di fiocchi.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui successivamente alla fase di disgregazione à ̈ presente una fase di omogeneizzazione di tali fiocchi fino ad ottenere una pasta fluida formata soprattutto da cheratina e acqua.
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui nella prima fase di lavaggio viene aggiunta soda caustica per la sterilizzazione del prodotto.
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 3, in cui dopo la fase di omogeneizzazione vi à ̈ una fase di essicazione del prodotto fino a formare pani fogli o polvere di cheratina.
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 3, in cui la fase di omogeneizzazione avviene in un omogeneizzatore a pistoni.
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui la fase di disgregazione delle piume avviene in una macchina a superfici concave.
8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di disposizione nella matrice comprende anche la fase di aggiunta di collante alla pasta stessa nella matrice.
9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui al pannello vengono aggiunti uno o più fogli di ricopertura superficiale su uno o su entrambi i lati.
10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui il pannello viene provvisto di una bordatura.
11. 11. Pannello comprendente una piastra compatta formata da cheratina ricavata dalla lavorazione di piume di uccelli pressata.
12. 12. Pannello secondo la rivendicazione 11, in cui una o entrambe le superfici della piastra sono rivestite da uno o più fogli di ricopertura superficiale.
13. 13. Pannello secondo la rivendicazione 11 avente una bordatura laterale.
14. 14. Pannello secondo la rivendicazione 11, in cui la pasta di cheratina comprende anche la fase di aggiunta di collante alla pasta o ai fiocchi stessi nella matrice.
15. 15. Pannello secondo la rivendicazione 11, in cui la pasta o i fiocchi comprendono anche una o più ulteriori fibre sintetiche o naturali.
16. 16. Uso di un pannello secondo la rivendicazione 11, come filtro per il trattenimento di materiali dispersi in acqua o in aria.