ITTV20090113A1 - Metodo per realizzare una mattonella composita costituita da materiale lapideo naturale e materiale ceramico. - Google Patents
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Description
“Metodo per realizzare una mattonella composita costituita da materiale lapideo naturale e materiale ceramico”.
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un metodo per la produzione di mattonelle composite costitute da una mattonella di materiale lapideo naturale accoppiata ad una mattonella di materiale ceramico.
Il materiale lapideo naturale è preferibilmente marmo ed il materiale ceramico è preferibilmente gres, ma possono essere impiegati anche altri tipi di materiali.
E’ noto accoppiare tra loro due mattonelle di materiali differenti: una mattonella avente funzione di supporto, e quindi costituita da materiale con determinate caratteristiche di resistenza meccanica, e l’altra mattonella avente funzione di rivestimento o decorativa costituta perciò da materiale pregiato, come appunto il materiale lapideo naturale.
In tal modo le caratteristiche di fragilità e di scarsa resistenza meccanica del materiale lapideo naturale, spesso fessurato, vengono compensate accoppiando ad esso un materiale di supporto particolarmente resistente.
E’ così possibile realizzare mattonelle composite che, a dispetto della fragilità e difettosità del materiale lapideo naturale, possono essere realizzate con spessori esigui ottenendo quindi una mattonella sottile, leggera e con costi decisamente contenuti.
E’ fondamentale però che l’accoppiamento tra le due mattonelle avvenga in modo ottimale garantendo una perfetta unione tra di loro.
Uno dei problemi principali nell’incollaggio delle due mattonelle è che nella zona di contatto rimane frequentemente intrappolata dell’aria e si creano quindi delle zone in cui l’adesione tra le due mattonelle è compromessa perché l'incollaggio è assente o carente.
Lo scopo principale della presente invenzione è quindi quello di ovviare a tali inconvenienti realizzando una mattonella composita, costituta da una mattonella di materiale lapideo naturale sottile accoppiata ad una mattonella di materiale ceramico, in cui l’incollaggio interessi sicuramente l'intera superficie di contatto tra le due mattonelle, così da ottenere mattonelle finite aventi ottime caratteristiche meccaniche.
Questo scopo viene raggiunto grazie al metodo secondo la rivendicazione 1.
In particolare il metodo secondo l’invenzione prevede una fase in cui si distribuisce, evitando di inglobare aria, un collante pastoso sulla superficie di una prima mattonella di materiale lapideo naturale in modo che non tutta la superficie sia ricoperta da detto collante, lasciando zone della superficie prive di collante e comunicanti attraverso almeno un bordo della mattonella con l’ambiente esterno.
Nella fase successiva si dispone una seconda mattonella di materiale ceramico su quella di materiale lapideo naturale, in modo che la sua superficie inferiore si appoggi sulle porzioni di collante predisposte sulla superficie superiore della prima mattonella ed in corrispondenza delle dette zone prive di collante rimangono cavità che comunicano con l’esterno.
Quando le due mattonelle accoppiate vengono poste in un ambiente sottovuoto, l’aria presente tra le due mattonelle viene completamente rimossa potendo fuoruscire grazie alla predetta comunicazione. Quando poi le due mattonelle vengono premute l’una contro l’altra permanendo sotto vuoto, il collante si distribuisce su tutta la superficie di contatto garantendo un incollaggio ottimale tra le due mattonelle.
Preferibilmente, prima di distribuire il collante, la mattonella di materiale lapideo naturale viene spianata su entrambe le superfici, come pure vengono spianate le superfici delle mattonelle di materiale ceramico destinate ad essere accoppiate alla mattonella di materiale lapideo naturale.
In tal modo viene garantito un basso errore di planarità delle superfici di contatto, condizione essenziale per ottenere una buona adesione delle mattonelle tra di loro. Preferibilmente l’errore di planarità, definito come la distanza della superficie reale dalla superficie nominale, è compreso in un intervallo di ± 0.15 mm centrato sulla superficie nominale.
Il collante può essere costituito da una resina strutturale, quale una resina epossidica o poliuretanica, caricata con filler e con eventuale agente tixotropico.
Un aspetto essenziale della presente invenzione che condiziona la scelta del collante e le sue caratteristiche, nonché la distribuzione e lo spessore del medesimo, è che quando la seconda mattonella viene appoggiata sulla prima e quindi sulle aree in cui è stato distribuito il collante, il peso della seconda mattonella non sia tale da schiacciare il collante eliminando il collegamento tra le cavità che si formano in corrispondenza delle aree prive di collante e l’ambiente esterno.
In detto ambiente sottovuoto viene creato un grado di vuoto avente una pressione residua inferiore a 100mbar, garantendo così che gran parte dell’aria presente nelle cavità venga rimossa.
Preferibilmente l’indurimento del collante avviene a caldo ad una temperatura compresa tra 40 e 80 °C, così da ridurre il tempo di indurimento.
Queste ed altre caratteristiche vantaggiose della presente invenzione saranno maggiormente evidenti dalla seguente dettagliata descrizione fatta con riferimento ai seguenti disegni in cui:
- la figura 1 è una vista prospettica di una mattonella di materiale lapideo naturale;
- la figura 2 è una vista prospettica della mattonella di figura 1 sulla cui faccia superiore è stato applicato del collante in pasta secondo un primo tipo di distribuzione;
- la figura 3 è una vista prospettica della mattonella di figura 1 sulla cui faccia superiore è stato applicato del collante in pasta con un secondo tipo di distribuzione;
- la figura 4 è una vista in sezione trasversale della mattonella di figura 2 in cui é stata appoggiata superiormente una mattonella di materiale ceramico;
- la figura 5 è una vista in sezione trasversale della mattonella di figura 4 in cui la mattonella di materiale lapideo naturale e quella di materiale ceramico sono state pressate l’una contro l’altra;
- le figure 6, 7 e 8 sono delle viste in sezione trasversale della mattonella di figura 5 in cui sulla specifiche libera sono stati applicati dei cordoncini di legante e, successivamente, una seconda mattonella di materiale ceramico analogamente alle figure 3, 4 e 5;
- la figura 9 è una vista in sezione trasversale della mattonella di figura 8 tagliata in corrispondenza del suo asse di simmetria longitudinale.
In figura 1 è indicata complessivamente con 10 una mattonella grezza di materiale lapideo naturale (prima mattonella), preferibilmente marmo, avente una prima faccia superiore 12 opposta ad una seconda faccia inferiore 14 e delimitata da quattro facce laterali 16a, 16b, 16c, 16d.
La mattonella grezza 10 viene preferibilmente spianata sia sulla faccia superiore 12 che sulla faccia inferiore 14 in modo che le due facce 12, 14 si presentino piane e parallele tra loro. In particolare e come definito precedentemente l’errore di planarità è preferibilmente compreso in un intervallo di ± 0.15 mm.
Poiché la spianatura è normalmente effettuata con utensili diamantati raffreddati con acqua, la mattonella 10 viene asciugata perfettamente in modo da non compromettere l’adesione del collante.
Sulla faccia superiore 12 viene poi distribuito del collante in pasta, evitando di inglobare aria, a formare dei cordoncini 22a, 22b, 22c, 22d, 22e sostanzialmente paralleli aventi uno spessore di alcuni millimetri, preferibilmente 2-3mm. I cordoncini di collante 22a, 22b, 22c, 22d, 22e sono tra loro distanziati di alcuni millimetri, preferibilmente 5-10mm, formando così degli interspazi o canali 24a, 24b, 24c, 24d che interessano la mattonella 10 per l’intera sua lunghezza, come si può notare dalla figura 2.
I canali 24a, 24b, 24c, 24d mettono in comunicazione tutte le zone della faccia superiore 12 prive di collante con almeno uno dei bordi delle quattro facce laterali 16a, 16b, 16c, 16d.
Quindi si appoggia una mattonella 30 di materiale ceramico, preferibilmente gres, (seconda mattonella) al di sopra della prima mattonella 10.
Come già accennato il collante in pasta deve avere una consistenza tale da evitare lo schiacciamento dei cordoncini 22a, 22b, 22c, 22d, 22e sotto il peso della seconda mattonella ceramica 30, onde assicurare che i canali 24a, 24b, 24c, 24d permangano aperti per la successiva fase di estrazione dell’aria.
La mattonella 30 presenta una faccia superiore 32 opposta ad una faccia inferiore 34. La faccia inferiore 34 che viene appoggiata sulla mattonella di materiale lapideo naturale 10 è stata preventivamente spianata così da presentarsi anch’essa piana e regolare, con un errore di planarità preferibilmente compreso in un intervallo di ± 0.15 mm.
Il collante utilizzato può essere di diversa natura, ma preferibilmente è una resina, ad esempio epossidica o poliuretanica, caricata con un filler, come ad esempio carbonato di calcio in polvere. Per assicurare che il collante quando viene distribuito sulla superficie della mattonella non inglobi aria in forma di bollicine d’aria che potrebbero venire in superficie quando viene applicato il vuoto e pregiudicare l’incollaggio finale delle mattonelle, il collante viene preferibilmente disaerato in modo di per se noto.
Inoltre il collante è preferibilmente addizionato con un agente viscosizzante e tixotropico in modo tale da conservare la sua conformazione anche dopo aver appoggiato la seconda mattonella 30 sopra la prima mattonella 10. E’ preferibile che la viscosità dinamica del collante sia compresa tra 300.000 Mpa*s e 1.000.000 MPa*s.
In questo modo, appoggiando la seconda mattonella 30 sopra la prima mattonella 10, i cordoni di collante 22a, 22b, 22c, 22d, 22e si schiacciano solo leggermente ma non collassano, mantenendo quindi aperti i canali 24a, 24b, 24c, 24d; in sostanza i cordoncini di collante 22a, 22b, 22c, 22d, 22e sono in grado di sostenere il peso della mattonella 30 che rimane quindi distanziata dalla mattonella 10 permettendo alle varie cavità definite dalla faccia superiore 12 della mattonella 10 e dalla faccia inferiore 34 della mattonella 30, di comunicare con l’ambiente esterno (vedi figura 4).
La mattonella composita 40 così ottenuta viene inserita in un ambiente in cui viene realizzato un vuoto con una pressione residua inferiore a 100mbar.
L’aria contenuta nell’intercapedine definita tra le due mattonelle 10 e 30 viene rimossa in gran parte, grazie al fatto che i canali 24a, 24b, 24c, 24d mettono in comunicazione con l’esterno le varie cavità anzidette tra le due mattonelle 10, 30.
A questo punto, sempre in ambiente sotto vuoto, sopra la mattonella 30 viene applicata una forza premente, ad esempio mediante un battente, così che il collante in forma di cordoncini 22a, 22b, 22c, 22d, 22e si schiacci e si distribuisca in strato sottile ed uniforme sull’intera superficie di contatto, ossia sulla faccia superiore 12 della mattonella 10 e sulla faccia inferiore 34 della mattonella 30 formando un film di collante 26, come illustrato in figura 5.
Preferibilmente il film di collante 26 ha uno spessore inferiore a 0,5 mm.
La forza premente viene preferibilmente applicata con intensità crescente gradualmente fino a raggiungere una pressione desiderata, normalmente inferiore a 1 kg/cm<2>, che garantisce che il collante si distribuisca uniformemente sull’intera superficie della mattonella 10.
Dopo aver ripristinato la pressione atmosferica ed aver estratto la mattonella composita 40 dalla camera per vuoto, essa viene capovolta. Prima che la mattonella composita venga capovolta, può essere vantaggioso realizzare l’indurimento del collante; a tale scopo la mattonella composita viene preferibilmente inserita in un forno di catalisi, ad una temperatura compresa tra 40 e 80°C, che permette al collante di indurire in circa 1-2 ore. Dopo il capovolgimento, sulla faccia inferiore 14 della mattonella composita viene incollata, con le stesse modalità e la stessa sequenza di fasi, una terza mattonella di materiale ceramico 50, analogamente a come fatto per la seconda mattonella di materiale ceramico 30.
In particolare sulla faccia 14 della mattonella 10 vengono applicati dei cordoncini di collante 52a, 52b, 52c, 52d, 52e distanziati e tra loro sostanzialmente paralleli, come raffigurato in figura 6. I cordoncini 52a, 52b, 52c, 52d, 52e definiscono tra loro dei canali 54a, 54b, 54c, 54d che mettono in comunicazione le varie aree della faccia 14 con almeno uno dei quattro bordi laterali della mattonella 10.
Come indicato nella figura 7, sopra la mattonella 10 viene appoggiata la seconda mattonella di materiale ceramico 50 che schiaccia leggermente i cordoncini 52a, 52b, 52c, 52d, 52e, ma che comunque mantiene integri i canali di passaggio 54a, 54b, 54c, 54d (vedi figura 7).
Dopo avere inserito il tutto nel predetto ambiente sotto vuoto ed avere estratto l’aria, sopra la seconda mattonella 50 viene applicata gradualmente la stessa forza premente, che genera una pressione normalmente inferiore a 1 kg/cm<2>, così che il collante si distribuisca uniformemente sull’intera superficie della faccia 14 della mattonella di materiale lapideo naturale 10 creando un film di collante 56 sottile ed uniforme, avente spessore preferibilmente inferiore a 0,5 mm.
La mattonella composita 60 così ottenuta (vedi figura 8), costituita dalla mattonella di materiale lapideo naturale 10 e dalle due mattonelle di materiale ceramico 30, 50 dopo essere estratta dalla camera per vuoto viene posizionata su un supporto per realizzare l’indurimento del collante. A tale scopo, essa viene preferibilmente inserita in un forno di catalisi, ad una temperatura compresa tra 40 e 80°C, che permette al collante di indurire in circa 1-2 ore.
Dopo la catalisi, la mattonella composita 60 viene suddivisa in due segandola con tecnica nota secondo il piano di mezzeria trasversale della mattonella di materiale lapideo naturale 10 che viene così divisa in due mattonelle di materiale lapideo naturale 10A e 10B.
Si ottengono perciò due mattonelle composite 70 e 80 tra loro identiche, ossia una prima mattonella composita 70 costituita dalla mattonella di materiale lapideo naturale 10A accoppiata alla mattonella di materiale ceramico 30 e una seconda mattonella composita 80 costituita dalla mattonella di materiale lapideo naturale 10A accoppiata alla mattonella di materiale ceramico 50, come illustrato in fig.9.
Infine le mattonelle composite 70, 80 o meglio la mattonella di materiale lapideo 10B della mattonella composita 70 e la mattonella di materiale lapideo 10A della mattonella composita 80 vengono calibrate, levigate e lucidate e, ove necessario, si procede alla bisellatura degli spigoli.
Secondo una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione, mostrata in figura 3, detto collante in pasta è distribuito in piccoli mucchi 25 senza cavità al loro interno, distanziati tra loro, e distribuiti in modo uniforme su tutta la faccia superiore 12. In particolare i piccoli mucchi 25 dovranno essere distanziati di alcuni millimetri e dovranno avere un volume tale che la loro somma sia pari al volume di uno strato di spessore di circa 0,3÷0,5 mm che riempie lo spazio tra le due superfici 12 e 34. Anche in questo caso si ha la formazione di percorsi di comunicazione tra le zone della faccia superiore 12 non interessate dal collante con almeno uno dei bordi laterali. Come appare evidente questa distribuzione di collante è applicabile anche alla faccia inferiore 14 della mattonella 10.
Come esempio applicativo, la mattonella iniziale di materiale lapideo naturale 10 può avere forma quadrata di dimensione pari a circa 60x60cm e spessore 17mm, mentre ciascuna delle due mattonelle 30,50 di materiale ceramico può avere una dimensione pari a circa 60x60cm e spessore di 8 mm.
In questo modo considerando che nell’operazione di taglio si perdono circa 5mm e nelle successive operazioni di calibratura e lucidatura circa 3 mm, le mattonelle composite risultanti 70, 80 sono costituite da uno strato di materiale lapideo di spessore 3mm e da uno strato di materiale ceramico di spessore 8 mm e quindi hanno uno spessore complessivo di soli 11 mm.
Si noti che lo spessore dello strato di materiale lapideo, considerando soprattutto la fragilità del materiale, è veramente esiguo. Tuttavia, grazie all’accoppiamento con una mattonella di materiale ceramico, che possiede ottime caratteristiche di resistenza meccanica e coefficiente di dilatazione termica molto simile, la mattonella composita finale ottenuta presenta una buona resistenza meccanica nonostante sia sottile. Inoltre, avendo lo strato di materiale pregiato, ossia quello costituito da materiale lapideo naturale, uno spessore finale di pochi millimetri, il costo della mattonella composita finale è contenuto, dato il basso costo del materiale ceramico.
E’ evidente infine che qualsiasi variante o modifica che sia funzionalmente o concettualmente equivalente ricade nell’ambito di protezione dell’invenzione.
Ad esempio la reazione di indurimento del collante potrebbe avvenire a temperatura ambiente evitando quindi l’impiego di un forno di indurimento, prevedendo però un tempo maggiore per l’indurimento.
Oppure è possibile prevedere ulteriori disposizioni del collante sulle facce 12 e 14 della mattonella 10. Ad esempio è possibile una disposizione a reticolo oppure a cerchi concentrici, purché sia rispettata la condizione che le varie zone di superficie prive di collante siano comunicanti con l’ambiente esterno.
Come ulteriore variante è prevedibile di realizzare inizialmente un manufatto composito, o sandwich, costituito dalle due mattonelle di materiale ceramico con interposta la mattonella di materiale lapideo naturale, il collante essendo interposto ancora in forma di cordoni o piccoli mucchi tra le superfici opposte della mattonella centrale e delle due mattonelle esterne di materiale ceramico. Il manufatto composito viene introdotto in un ambiente sotto vuoto e quindi sottoposto a pressatura concomitantemente sulle due facce esterne delle due mattonelle di materiale ceramico, in modo da schiacciare il collante nelle due intercapedini a formare i corrispondenti strati sottili di collante. Si procede quindi all’indurimento del collante.
Claims (15)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo per realizzare una mattonella composita (70, 80) comprendente una mattonella di materiale lapideo naturale (10B) accoppiata ad una mattonella di materiale ceramico (30) mediante uno strato (26) di un collante in pasta (22), caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: a) predisporre una prima mattonella (10) di detto materiale lapideo naturale avente una prima ed una seconda faccia (12, 14) tra loro opposte, delimitate da quattro facce laterali (16a, 16b, 16c, 16d); b) distribuire detto collante in pasta (22), evitando di inglobare aria, su detta prima faccia (12) della prima mattonella (10) con una distribuzione che interessa l’intera prima faccia (12) della mattonella (10) e tale da creare dei canali (24a, 24b, 24c, 24d) su detta prima faccia (12) che sono in comunicazione con almeno uno dei bordi di dette quattro facce laterali (16a, 16b, 16c, 16d), detto collante essendo disaerato ed avendo caratteristiche e spessore tali che sotto una certa pressione distribuita non venga schiacciato in misura tale da eliminare le dette comunicazioni di detti canali (24a, 24b, 24c, 24d) con detto almeno un bordo; c) appoggiare sopra a detto collante una seconda mattonella di materiale ceramico (30); d) inserire la mattonella composita (40) così ottenuta in un ambiente sotto vuoto per rimuovere l’aria contenuta tra le due mattonelle (10, 30) grazie ai canali (24a, 24b, 24c, 24d); e) mantenendo la mattonella composita (40) sotto vuoto applicare una pressione diretta ad avvicinare le facce (12) e (34) di detta prima e seconda mattonella (10, 30) così da distribuire il collante tra dette due mattonelle (10, 30) formando un film di collante (26); f) estrarre la mattonella così ottenuta dall’ambiente sotto vuoto e capovolgerla; g) applicare una terza mattonella di materiale ceramico (50) su detta seconda faccia (14) della prima mattonella di materiale lapideo naturale (10) ripetendo le operazioni descritte ai punti precedenti b), c), d) ed e) con formazione di un film di collante (56), ottenendo così un manufatto (60) composto da una seconda mattonella di materiale lapideo naturale (10) accoppiata su ciascuna delle sue due facce ad una rispettiva mattonella di materiale ceramico (30,50): h) indurire detti film di collante (26, 56); i) tagliare la mattonella di materiale lapideo naturale (10) secondo un piano longitudinale in corrispondenza circa della mezzeria trasversale della mattonella di materiale lapideo naturale (10) ottenendo così due mattonelle composite (70, 80) ciascuna comprendente una mattonella di materiale lapideo naturale (10A, 10B) accoppiata ad una mattonella di materiale ceramico (30, 50).
- 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il primo film di collante (26) viene indurito prima di capovolgere la mattonella composita per applicare la terza mattonella.
- 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto collante è distribuito, senza inglobare aria, in piccoli mucchi (25), distanziati tra loro e distribuiti in modo uniforme su detta prima e/o seconda faccia superiore (12, 14).
- 4. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il collante in pasta è distribuito, senza inglobare aria, in modo da formare dei cordoncini (22a, 22b, 22c, 22d, 22e) sostanzialmente paralleli, detti cordoncini di collante (22a, 22b, 22c, 22d, 22e) essendo tra loro distanziati, formando canali (24a, 24b, 24c, 24d) che interessano la mattonella 10 per l’intera sua lunghezza.
- 5. Metodo secondo ciascuna delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto collante, prima dell’applicazione alla superficie di detta mattonella di materiale lapideo naturale (10), viene disaerato.
- 6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che prima della fase b) detta mattonella di materiale lapideo naturale (10) viene spianata su entrambe dette prima e seconda faccia (12, 14) ed inoltre vengono spianate anche le superfici delle mattonelle di materiale ceramico (30, 50) destinate ad essere accoppiate alla mattonella di materiale lapideo naturale (10).
- 7. Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta mattonella di materiale lapideo naturale (10) viene asciugata prima di procedere con la successiva fase b).
- 8. Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che l’indurimento del collante avviene a caldo ad una temperatura compresa tra 40 e 80°C.
- 9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che in detto ambiente sotto vuoto viene creato un vuoto avente una pressione residua inferiore a 100 mbar.
- 10. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che in detta fase di pressatura si esercita una pressione inferiore a 10N/cm<2>.
- 11. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto collante (26, 56) ha una viscosità dinamica compresa tra 300.000 e 1.000.0000 Mpa*s.
- 12. Metodo secondo la rivendicazioni 10, caratterizzato dal fatto che detto collante (26, 56) è una pasta tixotropica.
- 13. Metodo secondo la rivendicazione 10 o 11, caratterizzato dal fatto che detto collante (26, 56) è una resina liquida induribile addizionata con un filler.
- 14. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta mattonella di materiale lapideo naturale (10) ha uno spessore iniziale compreso tra 15 e 20mm e dette mattonelle di materiale ceramico (30, 50) hanno uno spessore compreso tra 7 e 10mm.
- 15. Mattonella (70, 80) ottenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
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