ITTV20000027A1 - Struttura lastriforme di rinforzo in particolare per pannelli composti per rivestimenti - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale a nome Toncelli

La presente invenzione riguarda una struttura lastriforme di rinforzo, utile in particolare per la realizzazione di pannelli compositi comprendenti un sottile elemento lapideo lastriforme di rivestimento accoppiato alla struttura lastriforme di rinforzo.

L’edilizia moderna ricerca materiali da rivestimento sottili e leggeri rifiniti in superficie e di facile posa in opera. Il materiale lapideo per le sue caratteristiche intrinseche di alto peso specifico e fragilità talvolta indotte anche da precostituite linee discontìnue] di frattura trova sempre meno impiego a favore di prodotti di minore pregio estetico, ma disponibili in spessori sottili e quindi di minor peso per unità di superficie.

D’altronde il costo del prodotto, che si deve impiegare in spessori consistenti, è notevole così come i costi di trasporto e movimentazione. Si deve anche considerare che la pietra naturale presenta una resistenza meccanica a flesso-trazione piuttosto contenuta ed inoltre non è un materiale omogeneo. Questi inconvenienti limitano la diffusione del marmo e del granito provocando una profonda crisi nel settore lapideo di notevole rilevanza in termini occupazionali ed economici.

In tale situazione ben si prestano soluzioni che possano abbattere le barriere che impediscono una larga diflusione dei prodotti lapidei naturali, soluzioni che devono permettere d’impiegare lastre sottili di materiale lapideo quale il marmo ed il granito in cui la pietra viene usata come elemento decorativo demandando la funzione strutturale ad altri elementi. Si ottiene così pur sempre un prodotto finito esteticamente pregevole, ma a struttura composita avente quindi una notevole resistenza meccanica e contemporaneamente peso ridotto. D’importanza fondamentale è riuscire a realizzare pannelli di grandi dimensioni che possono poi essere tagliati in elementi aventi misure richieste dal loro impiego.

Esistono differenti pannelli compositi di tecnica nota che prevedono un elemento lapideo di rivestimento avente funzione meramente estetiche e decorative, solitamente di spessore ridotto, accoppiato con altri elementi aventi un adeguata resistenza meccanica in modo da rendere il pannello sufficientemente resistente o addirittura autoportante. In tal modo si ottengono dei pannelli finiti che presentano caratteristiche estetiche piacevoli con una resistenza meccanica non indifferente. Gli elementi di rinforzo possono anche possedere particolari caratteristiche, come ad esempio basso coefficiente di trasmissione termica oppure un elevato coefficiente di abbattimento del rumore.

Tra i vari tentativi per trovare una soluzione soddisfacente un esempio tipico è costituito dai pannelli ottenuti unendo una strutura a nido d’ape con una lastra sottile di rivestimento di materiale lapideo come marmo, granito e pietre ornamentali in genere.

Tuttavia le strutture esaminate precedentemente, ossia le strutture a nido d’ape adatte allo scopo grazie alla loro resistenza, quali ad esempio il nido d’ape realizzato in fogli di alluminio, presentano l’inconveniente di risultare molto costose, tanto che la riduzione di costo del materiale lapideo dovuto alla riduzione del suo spessore non compensa affatto il maggior costo dovuto all’impiego di tali strutture. Conseguentemente il costo finale del pannello aumenta in misura non trascurabile.

Una soluzione interessante è costituita dal prodotto noto con il termine commerciale MASTERCARPET, ossia un prodotto composto da una lastra sottile di marmo o granito su cui viene applicata una stuoia di fibra di vetro impregnata in resina. Il prodotto ottenuto presenta ottime caratteristiche sia perché è leggero, sia perché la resistenza alle sollecitazioni meccaniche è notevole. Tuttavia, considerando che le fibre di vetro così impregnate resistono principalmente a trazione, ne risulta che la resistenza meccanica agli sforzi di flessione che sollecitano a trazione la parte lapidea del prodotto e quindi a compressione la parte della fibra di vetro, non viene migliorata nella misura desiderabile.

Lo scopo principale della presente invenzione è quello di realizzare una struttura di rinforzo, utile in particolare ma non esclusivamente per la realizzazione di pannelli compositi per il rivestimento di pavimenti e pareti di edifici, struttura che sia contraddistinta da un’adeguata resistenza meccanica sia a trazione che a flessione e dalla capacità di sopportare rilevanti sbalzi termici senza perdita di planarità, oltre che da una notevole leggerezza.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un pannello composito costituito da un elemento sottile di rivestimento avente funzioni decorative, come ad esempio il marmo ed il granito, accoppiato con la predetta struttura di rinforzo dotata delle caratteristiche meccaniche sopra citate, in grado di ovviare agli inconvenienti lamentati con riferimento ai prodotti di tecnica nota.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quelle di realizzare una struttura lastriforme di rinforzo ed i risultanti pannelli compositi anche in dimensioni ragguardevoli senza che vi sia pericolo di rotture dovuto al loro trasporto e movimentazione. In sede di installazione verranno poi tagliati a misura a seconda delle esigenze specifiche.

Lo scopo principale della presente invenzione viene conseguito con una struttura lastriforme di rinforzo caratterizzata dal comprendere una lastra di materiale granulare legato con una resina legante racchiusa tra due strati o pelli di materiale fibroso impregnato con una resina strutturale, detta lastra essendo realizzata umettando detto materiale granulare con una resina strutturale induribile in quantità in volume inferiore al volume di vuoti che rimangono tra i granuli ma sufficiente ad umettare l’intera superficie esterna di ciascun granulo.

A sua volta detto secondo scopo viene conseguito con un pannello composito comprendente un elemento sottile e lastriforme di rivestimento accoppiato ad una struttura lastriforme di rinforzo del tipo sopra definito

E’ evidente che così facendo si ottiene una struttura di rinforzo notevolmente resistente in quanto si realizza una struttura “sandwich” in cui le due pelli sono costituite da materiali altamente resistenti in quanto formate da strati di fibra impregnata con resina, mentre l elemento centrale o “core” può essere leggero in quanto tra granulo e granulo si formano degli interstizi, specie con granuli aventi all’incirca la stessa dimensione riducendo il peso specifico del materiale. Nel caso il materiale granulare sia internamente cavo, come ad esempio se si utilizza argilla espansa, i vantaggi conseguiti vengono notevolmente amplificati.

Risulta così possibile realizzare pannelli di dimensioni notevoli con peso contenuto e quindi facilmente trasportabili senza incorrere in rotture o danneggiamenti.

H materiale granulare può essere scelto tra svariati materiali quali graniti, marmi o materiali ceramici, ma preferibilmente viene scelto tra materiali aventi una struttura alveolare, (intesa come materiale in granuli parzialmente cavi), o cava in modo da alleggerire il più possibile il pannello composito, senza modificare in modo apprezzabile le caratteristiche salienti del prodotto finito. Un materiale particolarmente adatto a questo scopo è l argilla espansa nota anche con il nome commerciale di Leca. Infatti questo materiale presenta un guscio vetrificato che Io rende impermeabile: la resina non viene perciò assorbita e questo permette di ridurre la quantità di resina impiegata con conseguente riduzione del costo del prodotto finito e del suo peso.

Non è da escludersi l’impiego di altri materiali come la pomice oppure materiali plastici quali il polistirolo o il poliuretano. In generale la granulometria del materiale granulare è preferibile sia compresa tra 1 e 2 mm.

Per quanto riguarda la lastra di rivestimento, cui è affidato l’effetto decorativo, essa è scelta tra materiali lapidei naturali, come marmo e granito, legno, metallo, materie plastiche o laminati plastici. Tra i materiali lapidei naturali sono degni di nota marmo, granito, travertino, alabastro, botticino, ardesia, porfido e simili.

E’ evidente che la lastra di rivestimento potrebbe consistere in una lastra di materiale agglomerato ottenuta partendo da granulati lapidei (marmi, graniti), legati tra loro con leganti che possono essere sia di natura inorganica (ad es. leganti cementizi) oppure leganti organici quali resine di varia natura. In tal caso la lastra può essere arricchita di particolari elementi con funzione puramente decorativa quali elementi metallici, vetri, specchi od altro ancora. La fibra impiegata per i due strati tra i quali è racchiusa la lastra di materiale granulare legato con resina deve presentare caratteristiche di inestensibilità e comunque una dilatabilità termica compatibile con quella degli altri materiali formanti la struttura lastriforme di rinforzo. La fibra è preferibilmente una fibra inorganica o minerale, come fibra di vetro, di preferenza in forma di stuoia impregnata con resine strutturali, come ad esempio quelle epossidiche, atte a conferire al prodotto finito la necessaria resistenza e rigidità Altre fibre possono egualmente essere impiegate, anche in relazione alla destinazione finale della struttura lastriforme di rinforzo, come fibre di carbonio, basalto, nonché fibre di materiali organici Questi ed altri aspetti e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma realizzativa data a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati in cui:

- la figura 1 è una vista in sezione trasversale di una struttura lastriforme di rinforzo secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è una sezione trasversale di un pannello composito secondo la presente invenzione;

- le figure 3 e 4 sono viste ingrandite di particolari della struttura di figura 1.

In figura 1 è rappresentata una struttura lastriforme di rinforzo 14 includente uno strato inferiore 16a ed uno strato superiore 16b ciascuno ottenuto da una stuoia di fibre, ad esempio fibre minerali quali la fibra di vetro, impregnate con resine strutturali, ad esempio resine epossidiche. Tra lo strato inferiore 16a e lo strato superiore 16b è interposta una lastra di agglomerato poroso formata da materiale granulare 18, ossia granuli di materiale inerte aventi preferibilmente all'incirca la stessa dimensione adiacenti l’uno all’altro e legati tra loro su punti di contatto con resine leganti, come ad esempio le resine poliesteri ed epossidiche, la porosità essendo costituita da interstizi creatisi tra i granuli laddove non esistono punti di contatto.

Come già precisato la quantità di resina legante utilizzata nella fabbricazione della lastra di agglomerato poroso 18 è in volume quella sufficiente ad umettare e quindi rivestire completamente le superimi dei granuli, ma insufficiente a riempire gli spazi vuoti od interstizi che rimangono tra un granulo e l’altro, per cui quando la resina indurisce essa forma uno scheletro od ossatura strutturale che mantiene uniti tra loro i granuli ma assicura al tempo stesso la desiderata porosità.

Prendendo ora in considerazione la figura 2, essa mostra un pannello composito 10 comprendente una lastra sottile di rivestimento 12 costituita, come già accennato, da materiale avente qualità estetiche di pregio, come ad esempio un materiale lapideo naturale come marmo o granito. Alla lastra sottile 12 è accoppiata la struttura lastriforme di rinforzo 14, comprendente come sopra descritto due strati, rispettivamente inferiore 16a e superiore 16b, ciascuno ottenuto da una stuoia di fibra di vetro impregnata con una resina strutturale, preferibilmente termoindurente.

Per otenere il pannello composito 10 si deve dapprima realizzare la lastra di materiale granulare 18 partendo da un impasto otenuto mescolando il materiale granulare con la resina legante ed avendo l’accortezza che la resina si distribuisca in modo omogeneo su tutta la superficie dei granuli del materiale granulare, così da formare un velo o pellicola a ciascun granulo. Nelle figure 3 e 4 sono illustrati alcuni granuli 20 di argilla espansa, cavi al loro interno, atorno ai quali si sono formate pellicole o veli 22 di resina.

Allo scopo viene preferibilmente utilizzato il procedimento descrito nella domanda di breveto n.TV99A000052 depositata il 6/5/1999 a nome Toncelli Marcello in cui in una cassaforma vengono inseriti in posizione verticale dei setti divisori. Vengono così definiti dei vani piani verticali dove viene versato rimpasto, dopo di che la resina inizia la sua reazione di catalisi al termine della quale si ottengono una pluralità di lastra indurite di materiale granulare 18.

Su di un piano antiaderente (ad esempio di teflon) viene deposta una stuoia di fibra di vetro, del tipo indicata precedentemente, che viene impregnata con una resina strutturale tra quelle descritte prima. Sopra la stuoia di vetro impregnata viene sistemata una lastra di materiale granulare 18 e, con la reazione di catalisi, la stuoia di fibra s’indurisce e forma lo strato inferiore 16a.

Analoga operazione viene eseguita sull’altra superficie della lastra di materiale granulare 18, con la differenza che la stuoia di fibra viene applicata sopra la lastra di rivestimento 12 (ad esempio una lastra di marmo), la stuoia viene impregnata di resina e sulla stuoia impregnata viene applicata la lastra di materiale granulare 18. Quando la resina viene indurita cataliticamente, oltre a realizzare lo strato superiore 16b, ciò permette l’accoppiamento stabile dello stesso con la lastra di rivestimento 12. Nel procedimento appena descritto si nota che la lastra di materiale granulare 18 viene posta sempre sopra la stuoia di fibra di vetro impregnata, evitando cosi che la resina possa colare tra i granuli della lastra medesima, il che andrebbe a ridurre indebitamente la quantità di resina necessaria ed utilizzata per l’adesione. Inoltre, per migliorare l’adesione tra la lastra di rivestimento 12 e la stuoia di fibra di vetro, può essere preventivamente applicato sulla lastra stessa un sottile velo della stessa resina termoindurente per migliorare l’efficacia dell’adesione.

I pannelli compositi così ottenuti presentano lastre di rivestimento 12 con spessori preferibilmente compresi tra 1 e 10 mm, strutture di rinforzo 14 con spessori tra 5 e 25 min e quindi lastre di materiale granulare 18 con spessori compresi tra 4 e 24 mm.

Nel caso di lastre di rivestimento 12 di spessore estremamente ridotto (ossia 1-2 mm), nella tecnica è noto come realizzarle per segagione da blocchi o preferibilmente da lastre più spesse: in quest’ultimo caso si procede anzitutto all’ applicazione alla lastra di partenza di elementi o strati di supporto sulle due facce esterne, dopo di che si effettua la segagione in corrispondenza della mezzeria della lastra composita risultante.

Preferibilmente lo strato di supporto è costituito da fibra di vetro impregnata con resina, per cui la lastra di rivestimento risultante è già dotata di uno strato di fibra impregnata con resina da far aderire alla lastra granulare legata con resina, per cui dalla segagione si ottiene la lastra sottilissima da accoppiare alla lastra di granulato.

Come tutti i pannelli compositi costituiti da differenti materiali un aspetto da tenere in considerazione è quello legato alle dilatazioni termiche in quanto materiali diversi hanno coefficienti di dilatazione termica differente. Se le diversità sono sostanziali ed il prodotto è impiegato in un ambiente in cui sono presenti sbalzi di temperatura si possono generare nel prodotto delle flessioni, esattamente come avviene nel caso dei materiali bimetallici.

Il prodotto in oggetto però presenta delle caratteristiche peculiari anche per quanto riguarda quest’aspetto, rendendolo quindi un prodotto altamente vantaggioso ed innovativo. Infatti le due lamine 16a,16b o pelli che formano la struttura di rinforzo 14 presentano caratteristiche di inestensibilità in quanto costituite da resina caricata o rinforzata da fibre di vetro o di carbonio (in forma di stuoia) che reridono la struttura 14 praticamente indeformabile.

Inoltre, in fase di realizzazione del prodotto composito è necessario determinare diversi parametri, quali i materiali da impiegare e loro quantità, per cui variando ciascuno di loro si riesce ad ottenere ima struttura di rinforzo che complessivamente ha un coefficiente di dilatazione che si avvicina molto a quello della lastra di rivestimento 12.

I possibili parametri su cui è possibile operare sono: il tipo di materiale granulare e la sua granulometria, il tipo di resina legante ed inoltre la quantità percentuale sia di materiale granulare che di resina legante.

Ad esempio se si impiegano lastre di rivestimento di marmo naturale con spessore pari a 3mm, una struttura di rinforzo costituita da una lastra di materiale agglomerato dello spessore di 8mm costituita per il 60% da materiale granulare lapideo, per il 4% da resina legante poliestere e dal rimanente 36% da interstizi vuoti, lastra rivestita su ciascuna superficie da una stuoia di fibra di vetro con grammatura pari a 500gr/m<2 >impregnata con resina epossidica in quantità pari a 500gr/cm<2>, si nota che sbalzi termici di 20-30°C su prodotti aventi dimensioni 1200x2400 mm non producono alcuna flessione apprezzabile nel prodotto il quale mantiene perciò la sua planarità.

A questo riguardo si deve anche tenere presente che nell’ utilizzazione pratica delle strutture di rinforzo ed ancor più dei pannelli compositi secondo la presente invenzione, utilizzazione che principalmente riguarda il rivestimento di pavimenti e pareti sia interni che esterni di edifici, il materiale è soggetto a temperature la cui variazione è centrata sulla temperatura ambiente di 15-2 5 °C. Poiché è a questa temperatura che le strutture lastriformi di rinforzo ed i pannelli compositi vengono realizzati, e poiché in fase di fabbricazione tanto la struttura di rinforzo quanto il pannello composito sono perfettamente piani, è evidente che lo sbalzo termico che in entrambi i sensi questi materiali si trovano a sopportare non è superiore a 20-30°C. Pertanto il dato sperimentale sopra riportato conferma che anche nel caso di forti escursioni termiche ambientali la struttura lastriforme di rinforzo dell’invenzione ed i pannelli compositi che dalla stessa vengono realizzati non risentono effetti negativi per quanto attiene alla planarità

Per quanto riguarda il peso si nota che l impiego di un prodotto monogranulare ha un coefficiente di riempimento circa pari al 60% per cui, considerando che la lastra di agglomerato ha uno spessore preponderante rispetto allo spessore della lastra di rivestimento, il peso specifico del prodotto finito risulta quindi contenuto. Nel caso addirittura venga usato un materiale granulare estremamente leggero come ad esempio l argilla espansa, che si presenta internamente cava, o la pomice, il peso specifico del prodoto finito si riduce sensibilmente arrivando addirittura a valori inferiori a 1 kg/dm<3>.

Analogamente anche il costo del prodoto risulta essere estremamente competitivo, in quanto il costo del materiale granulare è di gran lunga inferiore rispeto al costo del materiale pregiato della lastra di rivestimento.

E’ chiaro che modifiche o varianti concettualmente e funzionalmente equivalenti ricadono tutte all’interno della presente invenzione.

In particolare, come già accennato, la struttura lastriforme di rinforzo può essere utilizzata tal quale per impieghi tecnologici senza accoppiamento a pannelli o lastre decorative.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Struttura lastriforme di rinforzo caratterizzata dal comprendere una lastra di materiale granulare legato con una resina legante racchiusa tra due strati o pelli di materiale fibroso impregnato con una resina strutturale, detta lastra essendo realizzata umettando detto materiale granulare con ima resina strutturale induribile in quantità in volume inferiore al volume di vuoti che rimangono tra i granuli ma sufficiente ad umettare l’intera superficie esterna di ciascun granulo.
2. 2. Struttura lastriforme di rinforzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto materiale granulare è costituito da granuli a struttura alveolare od internamente cavi.
3. 3. Struttura lastriforme di rinforzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto materiale granulare ha una granulometria compresa tra 1 e 2 mm.
4. 4. Struttura lastriforme di rinforzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto materiale granulare è costituito da granuli di materiale lapideo o di materiale ceramico.
5. 5. Struttura lastriforme di rinforzo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto materiale granulare lapideo è scelto tra granulati di marmo, granito, argilla espansa, pomice o loro miscele.
6. 6. Struttura lastriforme di rinforzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto materiale granulare è costituto da granuli di materiali plastici.
7. 7. Struttura lastriforme di rinforzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta fibra è di tipo minerale.
8. 8. Struttura lastriforme di rinforzo secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detta fibra minerale è fibra di vetro, basalto, carbonio, Kevlar
9. 9. Struttura lastriforme di rinforzo secondo ima qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta resina legante è scelta tra le resine poliestere, epossidiche ed acriliche.
10. 10. Pannello composito caratterizzato dal comprendere un elemento sottile e lastriforme di rivestimento accoppiato ad una struttura lastriforme di rinforzo del tipo definito in ciascuna delle rivendicazioni precedenti.
11. 11. Pannello composito secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto elemento lastriforme di rivestimento è costituito da materiale lapideo.
12. 12. Pannello composito secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detto materiale lapideo è un materiale naturale scelto tra granito, marmo, travertino, alabastro, ardesia, porfido, botticino e simili.
13. 13. Pannello composito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti 10-13, caratterizzato dal fatto che detto elemento lastriforme di rivestimento ha uno spessore compreso tra 1 e 10 mm. e detta struttura lastriforme di rinforzo ha uno spessore compreso tra 5 e 25 mm.