ITTO20130091A1 - Composizione per la produzione di un materiale espanso elastico a base di tannini, e relativo procedimento. - Google Patents

Composizione per la produzione di un materiale espanso elastico a base di tannini, e relativo procedimento. Download PDF

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ITTO20130091A1
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Samuele Giovando
Antonio Pizzi
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Silvachimica S R L
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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:
“Composizione per la produzione di un materiale espanso elastico a base di tannini, e relativo procedimento”
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce in generale ai materiali espansi, altrimenti detti materiali schiumosi o alveolari, e più in particolare ad una composizione per l’ottenimento di un tale materiale a base di tannini, avente proprietà di elasticità.
I tannini sono composti naturali di origine vegetale, quindi non tossici e ritenuti comunemente accettabili da un punto di vista ambientale, diversamente dai materiali sintetici che, essendo di derivazione petrolchimica, sono invece potenzialmente inquinanti. I tannini presentano un carattere rinnovabile, o di eco-compatibilità, insieme a caratteristiche di alta reattività e di basso costo.
In particolare, i tannini vegetali hanno natura fenolica, il che li rende utilizzabili nella sintesi dei materiali espansi o schiumosi rigidi di tipo tannino-furanico.
Sono noti materiali espansi a base di tannini, ad esempio dalle domande di brevetto italiano TO2011A000656 e TO2012A000860, nonché da pubblicazioni scientifiche (G. Tondi, A. Pizzi, Industrial Crops and Products, 29, 2009, 356-363; C. Lacoste, M.C. Basso, A. Pizzi, M.-P. Laborie, A. Celzard, V., Fierro, Industrial Crops and Products, 43, 2013, 245-250). I materiali espansi di questo tipo possono essere preparati in un mezzo acquoso utilizzando una miscela di tannini condensati (poliflavonoidi), alcool furfurilico, solventi volatili e/o composti atti a generare un agente espandente in situ, un eventuale agente reticolante quale formaldeide, ed un catalizzatore acido, solitamente acido para-toluensolfonico (p-TSA).
La presente invenzione riguarda in particolare una composizione utilizzabile per produrre un materiale espanso o alveolare a base di tannini, avente le caratteristiche indicate nel preambolo dell'annessa rivendicazione 1.
Le proprietà fisiche e meccaniche dei materiali espansi aventi le caratteristiche qui sopra riferite sono del tutto paragonabili a quelle dei materiali espansi tradizionalmente noti in commercio, con il vantaggio di avere un'origine naturale e di presentare caratteristiche migliorate di resistenza al fuoco rispetto ai materiali poliuretanici.
Tuttavia, come i materiali espansi fenolici di origine puramente sintetica, questi materiali noti a base di tannini presentano l'inconveniente di essere rigidi e fragili, il che li rende poco adatti per una serie di applicazioni.
Nel tentativo di ridurre la rigidità di questi materiali noti, sono stati utilizzati additivi quali glicerolo (X. Li, A. Pizzi, M. Cangemi, V. Fierro, A. Celzard, Industrial Crops and Products, 37, 2012, 389-393), senza che ciò abbia consentito di ottenere miglioramenti apprezzabili. Infatti, i materiali espansi in questione sono risultati ancora sensibilmente friabili e provvisti di una scarsa resistenza nei confronti degli impatti.
Lo scopo principale dell'invenzione è quello di fornire una composizione che consenta di ottenere un materiale espanso a base di tannini, avente caratteristiche di elasticità e di flessibilità, che consenta di controllare a piacere la proporzione fra celle aperte e celle chiuse del materiale, e che risulti pertanto adatto all'impiego come materiale isolante e/o come materiale di smorzamento di sollecitazioni meccaniche, e che sia pertanto utilizzabile in vari settori quali i trasporti, l'edilizia, l’imballaggio, la fabbricazione di mobili e accessori, ecc.
Questo scopo viene raggiunto grazie all'invenzione, per mezzo della composizione definita nelle annesse rivendicazioni.
Grazie al fatto che la composizione dell'invenzione comprende una quantità di tannini minore dell'80% in peso ed una quantità d'isocianato compresa tra il 5% e l'80% in peso, ed al fatto che essa include una sostanza che presenta una funzionalità amminica ed una funzionalità alcossilata, la quale sostanza include almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato, è possibile ottenere un materiale espanso avente le desiderate caratteristiche di elasticità e flessibilità. Inoltre, il materiale espanso ottenibile dalla composizione dell'invenzione non è friabile e presenta caratteristiche di memoria elastica di forma grazie alle quali, dopo l'applicazione di una sollecitazione con una conseguente deformazione del materiale, il materiale è in grado di recuperare sostanzialmente la sua forma originale.
L'almeno un gruppo amminico e l'almeno un gruppo alcossilato della suddetta sostanza possono far parte di una stessa molecola oppure di molecole diverse.
In particolare, la sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato, per cui svolge la funzione di catalizzatore nella reazione dei componenti della composizione grazie alla presenza del gruppo amminico, e permette di conferire al materiale espanso le desiderate caratteristiche di elasticità grazie alla presenza del gruppo alcossilato.
Inoltre, il gruppo alcossilato di questa sostanza, poiché presenta un'affinità con i tannini, permette di ottenere una loro sospensione, e insieme ai gruppi -OH presenti nelle molecole del tannino, in particolare nei suoi gruppi alcolici sull’eterociclo, reagisce esotermicamente con l’isocianato favorendo la reazione. Inoltre, questa sostanza consente anche di ottenere un valore del pH adeguato affinché possa avere luogo la reazione fra l’isocianato ed i tannini.
La composizione dell'invenzione presenta anche il vantaggio di permettere l'impiego sia di tannini condensati del tipo procianidina e prodelfinidina (ad esempio ottenuti da legno di pino, di noce pecan, d'abete, di Douglas, ecc.) e/o del tipo prorobinetinidina, e/o profisetinidina (ad esempio ottenuti da legno di mimosa, di quebracho, ecc.), sia di tannini idrolizzabili (ad esempio ottenuti da legno di castagno, di tara, ecc.), il che rende la composizione dell'invenzione più versatile di quella dei materiali espansi tannino-furanici noti, che possono essere preparati soltanto a partire da tannini condensati. I tannini utilizzati nella composizione dell'invenzione possono consistere in miscele dei tannini qui sopra menzionati, ed anche essere derivati dalla trasformazione o modificazione chimica degli stessi, come ad esempio tannini ossidati, acetilati, esterificati, etossilati e/o con l'introduzione di gruppi amminici.
In definitiva, la composizione dell'invenzione permette di produrre in modo semplice un materiale espanso di tipo spugnoso comprendente una percentuale elevata di materie prime naturali, diversamente dai materiali espansi elastici normalmente reperibili in commercio i quali, essendo ottenuti da prodotti industriali di derivazione petrolchimica, sono quasi totalmente artificiali.
Inoltre, diversamente di altri materiali espansi altamente flessibili di origine petrolchimica, come ad esempio la gommapiuma, i materiali espansi a base di tannino dell'invenzione non sono soggetti a fenomeni di formazione e di distacco di gocce o di particelle infiammate durante la combustione, che possono costituire una potenziale fonte d'incendio. Questa caratteristica è di fondamentale importanza per garantire la sicurezza nell'impiego di tali materiali, nel caso della loro combustione.
I materiali espansi a base di tannino dell'invenzione emettono una quantità ridotta di sostanze organiche volatili (VOC), in particolare di sostanze gassose (FOG), diversamente da altri materiali espansi flessibili noti, come il poliuretano espanso, che contengono componenti ed additivi che emettono sostanze organiche volatili responsabili del cosiddetto "fogging", per cui, a seguito della loro esposizione a condizioni di calore elevato, essi originano vapori che possono condensarsi su superfici fredde. Questa ridotta emissione di sostanze organiche volatili (VOC) si verifica anche nel caso della combustione dei materiali espansi oggetto dell'invenzione. Questa caratteristica dei materiali espansi dell'invenzione è importante in vista del loro impiego da parte dell’industria automobilistica che richiede materiali espansi i quali, dovendo essere utilizzati all'interno dell'abitacolo degli autoveicoli, non emettano vapori che potrebbero condensarsi, ad esempio, sulla superficie dei finestrini e del parabrezza.
Preferibilmente, la suddetta sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato consiste in almeno un'ammina alcossilata, quale un'ammina etossilata e/o un'ammina propossilata o loro miscele.
Nel caso di un'ammina etossilata, le caratteristiche di elasticità del materiale dell'invenzione derivano principalmente dalla presenza di catene etossilate e di gruppi uretano generati nella reazione dei vari componenti della composizione.
Vantaggiosamente, se la suddetta sostanza includente almeno un gruppo amminico ed almeno un gruppo alcossilato è costituita da un'ammina etossilata, essa consiste in un'ammina grassa etossilata.
Formano inoltre oggetto dell'invenzione un procedimento per la produzione di un materiale espanso a base di tannini vegetali a partire dalla suddetta composizione, nonché un materiale espanso ottenibile dalla suddetta composizione e dal suddetto procedimento.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno più chiari dalla descrizione dettagliata che segue, fornita a titolo d’esempio non limitativo e riferita alle figure annesse in cui:
- la figura 1 è un’immagine ingrandita realizzata tramite SEM di una sezione trasversale di un campione di materiale espanso ottenuto dalla composizione dell'invenzione ed indicato come campione A8 in un esempio descritto nel seguito, e - la figura 2 è un diagramma che riporta curve dei valori della tensione in funzione della deformazione, riferite al comportamento meccanico del campione A8 sottoposto a prove di compressione ripetitive.
DESCRIZIONE GENERALE DELLA COMPOSIZIONE
L'invenzione si riferisce a una composizione atta a permettere di produrre un materiale espanso di tipo alveolare o cellulare, del tipo a celle aperte e/o chiuse, che comprende una miscela di tannini, del tipo condensato e/o del tipo idrolizzabile, un isocianato, ed almeno una sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato, in particolare almeno un'ammina alcossilata, ad esempio un'ammina grassa alcossilata, ed eventualmente uno o più additivi.
La reazione che avviene fra i tannini, l'isocianato e la suddetta sostanza, è schematizzata qui di seguito.
In questa reazione, m è un valore intero uguale a 0 o maggiore di 0, mentre X e X1 possono rappresentare gruppi idrogeno o gruppi etossi e/o propossi, rispettivamente nel caso di un'ammina etossilata oppure di un'ammina propossilata, oppure ancora possono rappresentare varie strutture, come
catene di atomi di carbonio alifatiche sature o insature, aromatiche, lineari o ramificate. Più il valore di m è alto, più il materiale espanso presenterà caratteristiche elevate di elasticità.
La sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato può consistere in una qualunque sostanza o molecola a condizione che in essa siano presenti sia una funzionalità amminica, sia una funzionalità alcossilata. Ad esempio, tale sostanza può consistere in una singola molecola che raggruppa entrambe tali funzioni, oppure in più molecole che presentano singolarmente tali funzioni in modo indipendente.
Preferibilmente, la sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato consiste in un'ammina alcossilata.
Convenientemente, quando la suddetta sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato è un'ammina alcossilata, essa consiste, senza che ciò debba intendersi in modo limitativo, in un'alchilammina alcossilata contenente da 8 a 22 atomi di carbonio (o contenente gruppi alchilici con una distribuzione da 8 a 22 atomi di carbonio), la quale può presentare una struttura lineare oppure ramificata.
In questo caso, in particolare, sono preferibili i derivati alcossilati di un’ammina di cocco, di un'ammina di sego, di oleilammina e/o di stearilammina.
I gruppi alcossi dell'ammina alcossilata possono essere etossilati, propossilati o loro miscele.
Preferibilmente, i gruppi alcossi sono gruppi etossilati. Il grado di alcossilazione dell'ammina alcossilata è convenientemente compreso fra 1 e 40.
Come sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato, in alternativa alla suddetta ammina etossilata o insieme ad essa sotto forma di miscela, possono essere utilizzate poliammine alcossilate, come ad esempio, senza che ciò costituisca una limitazione, diammina di sego etossilata con 3 a 15 moli di etossilazione, poliossiammine o polietilenglicolebis-ammine.
Il gruppo alcossilato della sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato, può consistere in almeno un composto polietossilato, ottenuto a partire da gruppi poli(ossido di etilene), e/o in un composto propossilato, ottenuto a partire da gruppi poli(ossido di propilene), quali alcoli etossilati, alchilfenoli etossilati, esteri di acidi grassi etossilati, copolimeri a blocchi di etossipropossi, polisilossani etossilati, insieme ad un catalizzatore alcalino. In questo caso, la funzionalità amminica e la funzionalità alcossilata non sono presenti nella stessa molecola.
Inoltre, al suddetto gruppo alcossilato può essere aggiunto un additivo sotto forma di un composto polietossilato e/o polipropossilato, ad esempio a base di alcoli etossilati, alchilfenoli etossilati, esteri di acidi grassi etossilati, copolimeri a blocchi di etossi-propossi, polisilossani etossilati.
A seconda della sua struttura, la suddetta sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato può anche subire ulteriori reazioni con l'isocianato.
Nella reazione che avviene tra la suddetta sostanza e l’isocianato ed il tannino, particolarmente nel caso dell'ammina alcossilata, la proporzione dei vari reagenti viene scelta di preferenza in modo da essere stechiometrica, al fine di evitare che l'ammina alcossilata e/o altri additivi potenzialmente reattivi con l'isocianato possano sostituire i tannini nella reazione con l’isocianato stesso.
Nella preparazione della composizione, i tannini vengono utilizzati sotto forma di polvere, secondo una quantità fino all’80% in peso della composizione, e convenientemente fino al 50% in peso della composizione.
Come tannino, con riferimento non limitativo all'esempio che segue, può essere utilizzato un tannino condensato del tipo profisetinidina estratto dal legno di quebracho, commercializzato con il nome Tupafin ATO dalla Società Silvateam. In ogni caso, è possibile utilizzare anche tannini di altro tipo, ad esempio tannini condensati del tipo procianidina e/o prodelfinidina e/o prorobinetinidina, e/o tannini idrolizzabili. Inoltre, possono essere utilizzati tannini sotto forma di miscele dei tannini qui sopra menzionati, e/o sotto forma di tannini derivati dalla trasformazione o modificazione chimica degli stessi.
L'isocianato viene aggiunto secondo una quantità compresa tra il 5% e l'80% della composizione, ad esempio secondo una quantità compresa fra il 10% ed il 35% in peso, sotto forma di isocianato monomerico, polimerico, modificato o di una loro miscela, oppure poliuretanico monocomponente.
La sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato, ad esempio l'ammina alcossilata, viene utilizzata secondo una proporzione fino all'80% in peso della composizione.
La composizione può inoltre comprendere acqua fino al 40% in peso, aggiunta alla composizione stessa, oltre all'acqua naturalmente presente nei tannini e negli altri reagenti.
Inoltre, la composizione può comprendere agenti espandenti, ad esempio anidride carbonica, sali generatori di gas, o sostanze a basso punto di ebollizione come n-pentano, ciclopentano, isopentano e loro miscele.
Nella composizione possono anche essere utilizzati composti in grado di ridurre la viscosità della miscela iniziale, come trietilfosfato, trifenilfosfato o tris (2-chloroisopropyl)-fosfato, secondo una proporzione compresa tra il 40% e il 100% in peso rispetto al tannino.
La composizione può eventualmente comprendere uno o più additivi secondo una proporzione non superiore al 50% in peso, convenientemente inferiore al 20% in peso. Questi additivi possono includere, senza che ciò comporti una funzione limitativa, agenti emulsionanti, tensioattivi, umettanti, plastificanti, nonché composti atti a ridurre il tempo di autoestinzione del fuoco e ad incrementare la resistenza al fuoco, cariche (filler) di tipo inorganico o organico, coloranti, conservanti, additivi per controllare la proporzione di celle aperte/celle chiuse, ecc. Inoltre, possono essere incluse nella composizione proteine quali albumina, in proporzioni limitate, allo scopo di ottenere un materiale espanso più idrofilo.
Possono eventualmente essere utilizzati anche agenti reticolanti, ad esempio formaldeide, gliossale, esammina, acetaldeide, propionaldeide, butirraldeide, furaldeide. Nella scelta di tali additivi si deve prestare attenzione all'eventualità che essi possano reagire con l’isocianato e, in particolare, ad una loro possibile influenza sul processo di espansione e sulle proprietà fisico-meccaniche del materiale risultante. Ad esempio nel caso di materiali con caratteristiche di basse emissioni di VOC, gli eventuali additivi devono essere scelti in modo tale che essi non possano determinare un aumento di tali emissioni.
Il grado di elasticità del materiale espanso ottenuto dalla composizione dipende principalmente dalle proporzioni fra il tannino e la sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato, e fra il tannino e l'isocianato, nonché dal grado di alcossilazione del gruppo alcossilato e dagli additivi impiegati.
L'invenzione è illustrata in maggiore dettaglio con riferimento al seguente esempio non limitativo, di una composizione e di un procedimento che permettono di ottenere un materiale espanso elastico a base di tannini.
ESEMPIO
Per preparare la composizione dell'invenzione è stato utilizzato un procedimento che include una fase iniziale di preparazione di una composizione preliminare che comprende la suddetta sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato, ad esempio sotto forma di un'ammina alcossilata, nonché gli eventuali additivi.
Successivamente, è stato aggiunto a tale composizione preliminare il tannino, ed è stata eseguita una fase di omogeneizzazione della miscela risultante. Poi, è stato aggiunto l’isocianato, ed ha avuto luogo una fase di omogeneizzazione finale della miscela.
Utilizzando composizioni secondo l'invenzione preparate come qui sopra descritto, sono stati prodotti quattro campioni di materiale espanso. Questi campioni sono indicati nel seguito come campioni A8, A9, A10 e A20.
La composizione specifica di ciascun campione è stata ottenuta come indicato nel seguito.
Il tannino in polvere (5 g per il campioni A8 e A9, e 6 g per i campioni A10 e A 20), costituito dal prodotto Tupafin ATO più sopra menzionato, è stato mescolato mediante agitazione meccanica insieme alla sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato, in questo caso ammina grassa etossilata di cocco 12 moli (7 g per il campioni A8 e A9, e 6 g per i campioni A10 e A 20). Per i campioni A10 e A20 sono stati aggiunti anche 3,5 e 4 g, rispettivamente, di Tris(2-clorosisopropil)-fosfato (TCPP) con funzione di agente ignifugo. Nel solo caso della preparazione del campione A20, è stato aggiunto un agente schiumante (n-pentano) nella quantità di 1,2 g.
Ogni composizioni è stata sottoposta ad agitazione fino ad ottenere una miscela omogenea.
Quindi, ad ogni miscela è stato aggiunto l'isocianato, in particolare un poliisocianato (Poli metilendifenil diisocianato (pMDI)) secondo una quantità di 4 g per il campione A8, di 2,5 g per il campione A9, di 3,5 g per il campione A10 e di 3,5 g per il campione A20.
Nella seguente Tabella 1 sono riportate le composizioni dei materiali espansi di ciascuno dei campioni A8, A9, A10 e A20.
Tabella 1 – Composizione dei campioni di materiale espanso
Ciascuna miscela è stata quindi sottoposta ad ulteriore agitazione per 15 secondi. Dopo questa operazione, ogni miscela è stata colata in uno stampo avente una forma desiderata, preventivamente predisposto, e l'espansione delle varie miscele è iniziata immediatamente nel relativo stampo. Si è quindi atteso un tempo per l'indurimento del materiale espanso così ottenuto.
Tutte le composizioni dei campioni sono risultate particolarmente adatte sia per la produzione in batch, sia per la produzione continua e per applicazioni in situ.
I campioni ottenuti sono stati quindi analizzati.
L'aspetto di ciascun campione ottenuto è risultato omogeneo, di colore marrone-rossiccio. Nessun campioni ha presentato caratteristiche di friabilità né altri difetti macroscopici.
Ogni campione è stato quindi tagliato in modo da ottenere un provino di forma parallelepipeda con dimensioni note e, per ciascuno di essi è stata determinata la densità apparente mediante pesatura.
I provini dei vari campioni così ottenuti sono stati quindi asciugati in forno alla temperatura di 60 °C fino ad ottenere un peso costante, e quindi conservati in un essiccatore.
Per valutare la struttura microscopica dei vari campioni è stato utilizzato un microscopio elettronico a scansione (SEM) HITACHI TM3000. La figura 1 riporta un’immagine SEM ottenuta per la sezione trasversale del campione A8 (con ingrandimento di 100x).
La valutazione del comportamento meccanico dei provini dei campioni ottenuti è stata eseguita utilizzando una macchina di prova universale INSTRON 5944, in condizioni di temperatura ambiente. In particolare, l'analisi delle caratteristiche meccaniche di ciascun campione è stata condotta sottoponendolo a prove di compressione ripetitive (50 cicli) al 50%, con una velocità di deformazione di 100 mm/min., con 1 s di riposo fra cicli di compressione successivi.
La figura 2 riporta un grafico delle curve di compressione ottenute per il provino del campione A8, nella quale, per motivi di chiarezza, sono stati indicati solo i cicli di compressionerilascio 1, 2, 5, 10 e 50.
Inoltre, è stata valutata la reazione al fuoco delle schiume A8 e A10 secondo la norma EN-ISO 11925-2 (relativa all'infiammabilità dei prodotti da costruzione per azione diretta della fiamma), impiegando una fiamma diretta verso il bordo inferiore di ogni provino per un tempo di 15 secondi, e registrando il tempo di avanzamento della zona di combustione sopra il punto d'incidenza della fiamma, necessario a raggiungere un'altezza di 150 mm per la zona di combustione. In ciascun provino, si è anche valutato l'eventuale distacco di particelle o di gocce infiammate durante un tempo di 20 secondi successivo all'applicazione della fiamma.
Lo stesso test è stato condotto a scopo comparativo su un provino di materiale espanso preparato senza tannini e contenente ammina di cocco etossilata e isocianato (12 g e 4 g, rispettivamente), denominato AST, nonché su un provino di gomma-schiuma poliuretanica commerciale, denominato AC.
Tramite misure si è rilevato che i campioni A8 e A10 presentano una densità apparente di 0,14 g/cm<3>, mentre la densità apparente del campione A9 è risultata essere di 0,12 g/cm<3>. Per il campione A20, che include un agente espandente, la densità apparente è di 0,09 g/cm<3>.
Il campione A8 (la cui immagine ingrandita a 100x è riportata nella figura 1), presenta una struttura a nido d'ape formata da celle aperte con geometria prevalentemente ellissoidale, il cui diametro è compreso nell'intervallo fra circa di 50 e 230 μ.
Nella seguente Tabella 2 sono riportati i risultati ottenuti dal test eseguito applicando la norma EN-ISO 11925-2 per i provini dei campioni A8, A10, AST e AC qui sopra menzionati.
Tabella 2 – Reazione al fuoco - campioni A8, AST, AC
Dai risultati riportati nella Tabella 2 si osserva che il campione A10 presenta un comportamento ottimale nei confronti della resistenza al fuoco. Inoltre, per il campione A8, la cui composizione non include un agente ignifugo, non si è osservato né il distacco né la caduta di particelle o di gocce infiammate. Contrariamente, per il campione AST (senza tannini), e per il campione di gomma-schiuma commerciale AC, si è osservato il rilascio di materiale infuocato, con il rischio di generazione di nuovi focolai di incendio e di propagazione del fuoco.
Dal diagramma della figura 2 si evince che il materiale espanso dell'invenzione presenta un grado elevato di elasticità. Nelle condizioni di esecuzione del test, dopo il primo ciclo di compressione, si è ottenuto un recupero del 95% della forma originaria. Dopo il quinto ciclo, il recupero è stato del 90% e, anche dopo 50 cicli di compressione, il recupero è comunque risultato superiore all'80%.
In conclusione, la nuova composizione ed il procedimento dell'invenzione, permettono di produrre materiali espansi a base di tannini con caratteristiche di flessibilità e di elasticità, che sono adatti all'impiego in molte applicazioni, e che risultano vantaggiosi rispetto ad altri materiali flessibili a base di materie prime di origine petrolchimica, sia con riferimento alla resistenza al fuoco, sia con riferimento alle emissioni di sostanze organiche volatili (VOC). I materiali espansi della presente invenzione, la cui composizione include un’elevata percentuale di materie prime derivate da fonti rinnovabili, ampiamente disponibili, ed ha quindi basso impatto ambientale, possono essere preparati mediante un procedimento rapido e di semplice attuazione.

Claims (15)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Composizione per la fabbricazione di un materiale espanso elastico a base di tannini, che comprende tannini secondo una quantità generalmente maggiore del 10% in peso, ed un isocianato secondo una quantità non minore del 5% in peso, caratterizzata dal fatto che include una quantità di tannini minore dell'80% in peso ed una quantità d'isocianato compresa tra il 5% e l'80% in peso, e dal fatto che comprende almeno una sostanza che presenta una funzionalità amminica ed una funzionalità alcossilata, la quale sostanza include almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato, detti almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato facendo parte di una stessa molecola oppure di molecole diverse.
  2. 2. Composizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato consiste in almeno un'ammina alcossilata, quale un'ammina etossilata e/o un'ammina propossilata o loro miscele, preferibilmente un'alchilammina alcossilata contenente da 8 a 22 atomi di carbonio.
  3. 3. Composizione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detta almeno un'ammina alcossilata comprende gruppi alcossi etossilati e/o propossilati o loro miscele, aventi un grado di alcossilazione preferibilmente compreso fra 1 e 40.
  4. 4. Composizione secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta almeno un'ammina alcossilata è un'ammina propossilata o che la composizione include un additivo sotto forma di un composto polietossilato e/o polipropossilato.
  5. 5. Composizione secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzata dal fatto che detta sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato è un'ammina etossilata, preferibilmente un'ammina grassa etossilata.
  6. 6. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 5, caratterizzata dal fatto che detta sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato è un derivato alcossilato di un’ammina di cocco, di un'ammina di sego, di oleilammina e/o di stearilammina.
  7. 7. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 6, caratterizzata dal fatto che detta sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato consiste in un composto polietossilato e/o polipropossilato insieme ad un catalizzatore alcalino.
  8. 8. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 7, caratterizzata dal fatto che comprende detta sostanza includente almeno un gruppo amminico ed almeno un gruppo alcossilato, secondo una quantità non maggiore dell'80% in peso.
  9. 9. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 8, caratterizzata dal fatto che detti tannini sono tannini condensati e/o tannini idrolizzabili, eventualmente modificati chimicamente, e/o loro miscele, preferibilmente sotto forma di una polvere, e dal fatto che essi sono utilizzati secondo una quantità non superiore al 80% in peso.
  10. 10. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 9, caratterizzata dal fatto che comprende acqua fino al 40% in peso, oltre all'acqua presente nei tannini e in altri eventuali componenti.
  11. 11. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 10, caratterizzata dal fatto che include inoltre almeno un agente espandente, e/o almeno una sostanza a basso punto di ebollizione e/o loro miscele.
  12. 12. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 11, caratterizzata dal fatto che include inoltre almeno un composto atto a ridurre la viscosità della miscela iniziale, secondo una quantità compresa fra il 40% e il 100% in peso rispetto al tannino presente nella composizione.
  13. 13. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 12, caratterizzata dal fatto che include inoltre almeno un additivo, quale un agente reticolante, emulsionante, tensioattivo, umettante, plastificante, schiumante, in grado di controllare la proporzione di celle aperte/celle chiuse, e/o un composto per ridurre il tempo di autoestinzione del fuoco o per incrementare la resistenza al fuoco o un agente ignifugo, secondo una proporzione non superiore additivi secondo una proporzione non superiore al 50% in peso, convenientemente inferiore al 20% in peso.
  14. 14. Materiale espanso elastico a base di tannini, caratterizzato dal fatto che è ottenuto da una composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 13.
  15. 15. Procedimento per la fabbricazione di un materiale espanso elastico a base di tannini a partire da una composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 13, caratterizzato dal fatto che comprende le fasi di: - preparare una miscela contenente quantità dosate di tannino in polvere e di detta sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato, la quantità di tannino essendo minore dell'80% in peso della composizione e la quantità di detta sostanza includente almeno un gruppo amminico e almeno un gruppo alcossilato essendo non maggiore dell'80% in peso della composizione, - eseguire una prima fase di mescolamento mediante agitazione meccanica di tale miscela, - aggiungere alla miscela così ottenuta almeno un eventuale additivo, secondo una proporzione non superiore al 50% in peso, convenientemente inferiore al 20% in peso, - sottoporre la miscela così ottenuta ad una fase di omogeneizzazione, - aggiungere alla miscela detto isocianato secondo una quantità compresa tra il 5% e l'80% in peso della composizione, - sottoporre la miscela ottenuta ad una fase di agitazione, - colare la miscela in uno stampo preventivamente predisposto, e - attendere l'espansione della miscela nello stampo e l'indurimento del materiale espanso così ottenuto.
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