ITUD20110165A1 - Materiale di rivestimento, metodo ed impianto di realizzazione - Google Patents
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Description
Descrizione del trovato avente per titolo:
"MATERIALE DI RIVESTIMENTO, METODO ED IMPIANTO DI REALIZZAZIONE"
CAMPO DI APPLICAZIONE
Il presente trovato si riferisce ad un materiale composito di rivestimento, in particolare avente elevate proprietà antiabrasiva, di durezza e flessibilità od elasticità che possono essere calibrate a seconda dell'applicazione, per realizzare ad esempio articoli o manufatti di rivestimento, includendo l'uso nell'edilizia o nell'arredamento per realizzare o rivestire pavimenti, piani di lavoro, pareti, ante, porte o simili, sia da interno che da esterno. Il trovato si riferisce, inoltre, al relativo metodo ed impianto di realizzazione.
STATO DELLA TECNICA
È noto realizzare il rivestimento di pavimenti mediante pannelli, o doghe, ad esempio in legno o materiali succedanei, oppure in plastica o simili materiali. E' pure noto realizzare piani di lavoro, anche detti "top", oppure rivestire pareti di edifici con pannelli del tipo di cui sopra. A seconda delle applicazioni, tali pannelli sono configurati con spessori differenti e con caratteristiche di rigidità e durezza, ovvero resistenza all'abrasione, che sono più spiccate per la realizzazione di pavimenti o piani di lavoro, laddove, invece, per realizzare pareti, sono solitamente maggiormente cercate proprietà di flessibilità od elasticità.
Uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un materiale composito per il rivestimento o la realizzazione di pannelli, doghe, listoni o simili, per pavimenti, piani di lavoro o pareti, sia da esterno, sia da interno, e mettere a punto un relativo metodo ed impianto di realizzazione, che abbia, generalmente, buone proprietà di resistenza all'usura e durezza, ma che sia anche configurabile con proprietà di flessibilità od elasticità volute.
Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questo ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.
Salvo che siano definiti altrimenti, tutti i termini tecnici e scientifici utilizzati qui e di seguito hanno lo stesso significato comunemente inteso da una persona di ordinaria esperienza nel campo della tecnica cui appartiene il presente trovato. Anche se metodi e materiali simili o equivalenti a quelli qui descritti possono essere utilizzati nella pratica o nelle prove di verifica del presente trovato, di seguito sono descritti, a titolo di esempio, i metodi e i materiali. In caso di conflitto prevale la presente domanda, incluse le definizioni. I materiali, metodi ed esempi hanno carattere puramente illustrativo e non devono essere intesi in modo limitativo .
ESPOSIZIONE DEL TROVATO
Il presente trovato è espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti, mentre le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell'idea di soluzione principale.
In accordo con il suddetto scopo, un materiale composito per realizzare un pannello, doga, listone od analogo od assimilabile manufatto di rivestimento, secondo il presente trovato comprende essenzialmente polipropilene riciclato e caricato con carbonato di calcio, in cui il carbonato di calcio è compreso tra circa 20% e circa 70% in peso del peso complessivo del materiale, il rimanente essendo sostanzialmente detto polipropilene, eventualmente potendo essere presenti, in quantità limitata, componenti additivi, tra cui ritardanti di fiamma.
A seconda delle applicazioni rientra nell'ambito del presente trovato variare la quantità di carbonato di calcio all'interno dell'intervallo tra circa 20% e circa 70% in peso sopra individuato, tenendo presente che, senza tuttavia essere vincolati dalla teoria, ad un aumento della stessa quantità di carbonato di calcio corrisponde, in linea generale, un aumento della durezza e rigidità del materiale e della resistenza ad abrasione della superficie del materiale, il che è desiderabile per realizzare pavimenti o piani di lavoro. Invece, ad una diminuzione della quantità di carbonato di calcio corrisponde, in linea generale, un aumento della flessibilità od elasticità del materiale, normalmente desiderabile per realizzare rivestimenti di pareti, porte, ante, ad esempio di elementi di arredo, serramenti.
Tuttavia, è da considerare preferibile che, anche per le ante o le porte, le quali possono essere maggiormente sollecitate, vi sia, in abbinamento ad una buona flessibilità od elasticità che ne facilita l'applicazione, anche una buona resistenza all'usura.
Forme di realizzazione prevedono che la quantità di carbonato di calcio sia tra circa 25% e circa 65% in peso, il rimanente essendo sostanzialmente polipropilene da riciclo.
Altre forme di realizzazione prevedono che la quantità di carbonato di calcio sia tra circa 30% e circa 60% in peso, il rimanente essendo sostanzialmente polipropilene da riciclo.
Ulteriori forme di realizzazione prevedono che la quantità di carbonato di calcio sia tra circa 35% e circa 55% in peso, il rimanente essendo sostanzialmente polipropilene da riciclo.
Ancora, altre forme di realizzazione prevedono che la quantità di carbonato di calcio sia tra circa 40% e circa 50% in peso, il rimanente essendo sostanzialmente polipropilene da riciclo.
Il materiale composito del presente trovato può essere configurato in spessori selezionati, a seconda dell'applicazione, che possono variare da alcuni centimetri o alcuni millimetri, per realizzare pavimenti o piani di lavoro o rivestimenti di pareti, fino ad alcuni decimi di millimetro, per realizzare pellicole di rivestimento per ante, porte, serramenti o simili.
Grazie ai componenti di base da cui è formato, il materiale composito del presente trovato è ecocompatibile e riciclabile.
Inoltre, le proprietà di idrofobicità del polipropilene, rendono il materiale composito del presente trovato adatto anche ad applicazioni in ambienti umidi o che si bagnano, senza necessità di trattamenti specifici. Eventuali pigmenti o coloranti possono essere aggiunti alla miscela di base di polipropilene caricato con carbonato di calcio, per ottenere voluti effetti estetici. Fa parte dell'ambito di tutela del presente trovato anche un articolo, manufatto o prodotto, ad esempio per il rivestimento di, o per definire, superfici di appoggio, calpestio, lavoro, orizzontali o verticali, realizzato mediante il materiale composito del presente trovato.
Con il termine "rivestimento" s'intende sia utilizzare il materiale composito del presente trovato per rivestire piani o superfici pre-esistenti o già formati e posati in opera, sia utilizzare il materiale stesso per costituire i voluti piani o superfici, siano di essi di lavoro, di appoggio, di calpestio o simili od assimilabili funzioni, sia da interno, sia da esterno secondo le necessità.
Rientra nel presente trovato anche un metodo per la realizzazione del materiale composito sopra espresso che prevede di mettere a disposizione polvere di polipropilene riciclato e carbonato di calcio in polvere, di miscelare detta polvere di polipropilene riciclato e detto carbonato di calcio in polvere, prevedendo che il carbonato di calcio sia compreso tra circa 20% e circa 70% in peso del peso complessivo della miscela, il rimanente essendo sostanzialmente detto polipropilene.
Successivamente, il metodo del presente trovato prevede di disporre tale miscela in uno stampo o forma, di sottoporre a termocompressione detta miscela ad una pressione superiore a circa 300 bar, preferibilmente compresa tra circa 300 bar e circa 400 bar, ad una temperatura maggiore di circa 200 °C, per un tempo compreso tra circa 20 secondi e circa 40 secondi, preferibilmente tra circa 25 secondi e circa 35 secondi, sì da concretizzare il materiale con le proprietà meccaniche volute.
Il metodo del presente trovato prevede eventualmente l'aggiunta, in quantità limitata e dosata in base alle esigenze, di componenti additivi, tra cui ritardanti di fiamma.
La pressione esercitata agevola il degasaggio della miscela, eliminando aria e gas in essa presenti, sì da ottenere la voluta densità finale, sostanzialmente senza bolle o simili, che potrebbero comprometterne le ricercate proprietà meccaniche.
La temperatura applicata è tale da fondere il polipropilene da riciclo, in modo che si amalgami ed omogeneizzi con il carbonato di calcio, inglobando quest'ultimo .
Il manufatto che si ottiene con il metodo del presente trovato, sagomabile in pannelli di dimensioni e spessori voluti, viene fatto successivamente raffreddare. Il raffreddamento ad una temperatura ambiente, o compatibile per le successive lavorazioni e movimentazioni, grazie alla peculiare composizione di cui sopra, avviene sostanzialmente in pochi secondi.
ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI
Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:
- la fig. 1 è una rappresentazione schematica di un impianto utilizzabile per realizzare il materiale del presente trovato;
- la fig. 2 è una rappresentazione schematica di una parte dell'impianto di fig. 1;
- la fig. 3 è una sezione di una parte dell'impianto di fig. 1.
Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.
DESCRIZIONE DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE
Con riferimento alle figure allegate, un impianto 50 per la realizzazione di un materiale 10 composito secondo il presente trovato comprende un primo serbatoio 12 contenente polipropilene da riciclo in polvere ed un secondo serbatoio 14 contenente carbonato di calcio in polvere.
Il polipropilene da riciclo è reperibile commercialmente macinato in polvere.
Il carbonato di calcio utilizzabile è anch'esso reperibile commercialmente come carbonato di calcio naturale e può avere granulometria, misurata con granulometro laser, dgg%20 micrometri, d50%5 micrometri e d10%0,9 micrometri.
Sono previsti mezzi dosatori 16, ad esempio una valvola dosatrice, connessi a condotti, tubi o simili organi di alimentazione 18, 20 uscenti rispettivamente da detto primo serbatoio 12 è da detto secondo serbatoio 14.
I mezzi dosatori 16 sono atti a determinare il voluto rapporto in miscela tra polipropilene da riciclo e carbonato di calcio.
Inoltre, l'impianto 50 comprende mezzi miscelatori e di alimentazione che ricevono il materiale dosato nelle volute quantità parziali dai mezzi dosatori 16, ad esempio formati da una tramoggia di carico 22 che alimenta una coclea 24 a vite senza fine.
Eventualmente, ai mezzi dosatori 16 o direttamente ai mezzi miscelatori e di alimentazione suddetti possono essere fornite volute quantità di componenti additivi, ad esempio ritardanti di fiamma.
All'uscita della coclea 24 è previsto un braccio di distribuzione 26, od analogo organo di distribuzione, che eroga il materiale formato da polipropilene da riciclo e carbonato di calcio verso una macchina di pressatura 25. La macchina di pressatura 25 comprende uno stampo, o forma, 28 per una pressa 30, nel caso di specie idraulica, azionata da mezzi attuatori 31.
Il braccio di distribuzione 26 riversa il contenuto della miscela nello stampo, o forma, 28. Un organo livellatore 32 mobile provvede ad uniformare l'altezza del materiale distribuito nello stampo, o forma, 28.
II fondo 29 dello stampo, o forma, 28, può essere mobile rispetto alle pareti laterali 33, per regolare la quantità di materiale e quindi lo spessore.
Eventuali attuatori 34, tipo martinetti idraulici, cooperano con il fondo dello stampo, o forma, 28, per determinarne la movimentazione. Eventualmente, tali attuatori 34, durante la distribuzione, possono determinare un moto alternativo dello stesso fondo 29, che meglio distribuisce il materiale miscelato nello stampo, o forma, 28.
La pressa 30 è configurata per determinare una voluta pressione operativa maggiore, ad esempio di circa 350 bar. Inoltre, lo stampo, o forma, 28 e la pressa 30 sono riscaldabili per portare il materiale nello stampo, o forma, 28, ad una voluta temperatura, preferibilmente maggiore di circa 200 °C per ottenere la fusione del polipropilene e quindi l'amalgama del carbonato di calcio. Il riscaldamento, ad esempio, è realizzabile mediante mezzi di riscaldamento 36 incorporati nella pressa 30 e/o nello stampo, o forma, 28. Ad esempio, tali mezzi di riscaldamento possono essere condotti in cui può fluire un fluido termovettore, ad esempio olio diatermico, oppure possono essere resistenze elettriche od altro elemento di riscaldamento.
I citati attuatori 34 possono cooperare con la pressa 30 durante la termocompressione. Secondo il presente trovato, con le condizioni operative di temperatura e pressione indicate, il tempo di termocompressione può essere compreso tra circa 20 secondi e circa 40 secondi, ad esempio sono sufficienti 30 secondi per ottenere il materiale 10 composito con le proprietà meccaniche volute, da cui poi ricavare, mediante lavorazioni specifiche, i voluti articoli o manufatti di rivestimento. Il raffreddamento del materiale realizzato con il presente trovato avviene molto rapidamente, in un tempo vantaggiosamente compatibile con le tipiche necessità industriali, grazie alla peculiare miscela di cui esso è costituito.
L'azione di compressione della pressa 30, abbinata al riscaldamento, determina, oltre che la formatura del manufatto, anche l'evacuazione dell'aria o gas presenti nelle polveri, sì che il materiale 10 finale abbia un ridotto grado di vuoto, e quindi un'elevata densità media, a favore delle proprietà meccaniche di durezza e resistenza ad usura ricercate.
Un'unità di comando e controllo 38, tipo un personal computer o simile elaboratore elettronico, è associata almeno ai mezzi dosatori 16, ai suddetti mezzi miscelatori e di alimentazione ed alla pressa 30, per determinare, sulla base di programmi di lavoro preimpostati oppure di comandi manuali di volta in volta inseribili da un operatore, il funzionamento dell'impianto 50 ed ottenere, secondo le esigenze produttive, un materiale 10 in cui la quantità di carbonato di calcio e di polipropilene da riciclo varia a seconda delle destinazioni d'uso finali del materiale 10 stesso.
PROVE SPERIMENTALI
La Richiedente ha effettuato prove sperimentali termiche, meccaniche, di durezza e di impatto sul materiale composito ottenibile secondo il presente trovato, condotte con una campionatura di provini tipo Dumbell con sezione 10x4 min secondo la norma ISO 527-2. La composizione è stata, nel caso specifico, di circa il 40% in peso di polipropilene e circa il 60% in peso di carbonato di calcio.
Prova di analisi termoqravimetrica (TGA )
La termogravimetria è stata effettuata con bilancia Mettler TG50 da a 700 °C in flusso d'aria con velocità di riscaldamento di 10 °C/min utilizzando circa 25 g di campione. Si riscontra un elevato contenuto di carica inorganica pari a circa il 58%, registrabile come massa residua a 600 °C . La perdita di massa in atmosfera ossidante avviene a partire da 300 °C circa, in cui la massa residua è il 99,1%, mentre a 400 °C è il 96,2%. La temperatura al 40% di perdita di massa è di circa 478 °C.
Prove meccaniche
Sono state eseguite analisi tensili a temperatura ambiente con dinamometro Instrom mod. 4502, corredato con estensimetro, con velocità della traversa di 1 mm/min. Si è registrato il modulo tensile, lo sforzo di rottura e la deformazione a rottura. Il valore medio del modulo tensile rilevato è stato di 1952 MPa, il valore medio di sforzo massimo rilevato è stato di 7,4 MPa ed il valore medio di deformazione massima rilevato è stato di 0,4%.
Prova di durezza e di HDT (Heat Deflection Temperature) Le misure di durezza Shore D e di HDT risultano dipendere direttamente dal contenuto di carica di carbonato di calcio.
In particolare, la durezza Shore D riscontrata, circa pari a 72+1, con carica inorganica del 58%, è quella tipica delle plastiche dure. Le prove di flessione sotto carico eseguite su campioni "flatwise" (posti di piatto) con sforzo applicato di 0,45 MPa e velocità di riscaldamento di 120 °C/ora risultano in un valore di HDT di circa 73+2 °C.
Prove di impatto
La caratterizzazione di prove di frattura è stata effettuata con pendolo strumentato Charpy (Ceast) su provini intagliati secondo configurazione ISO, con intaglio di profondità di 2 mm con raggio di curvatura di 0,25 mm. La velocità di impatto è stata impostata a 1 mm/sec ed un'energia di impatto pari a 0,16 J. Il risultato medio della prova è una resistenza ad impatto di 1,5+0,5 kJ/m<2>.
Conclusioni sulle prove sperimentali
La realizzazione di campioni con il materiale del presente trovato consente di ottenere manufatti con le proprietà meccaniche di durezza, resistenza ad usura e flessibilità od elasticità volute e che, in funzione della quantità di carbonato di calcio incluso, possono essere calibrate secondo le applicazioni finali.
ESEMPI REALIZZATIVI
Realizzazione o rivestimento di pavimenti: quantità di carbonato di calcio di circa il 60% in peso.
Realizzazione o rivestimento di piani di lavoro: quantità di carbonato di calcio di circa il 60% in peso. Realizzazione o rivestimento di pareti: quantità di carbonato di calcio di circa il 40% in peso.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Materiale per realizzare un pannello, doga, listone od analogo od assimilabile manufatto di rivestimento, caratterizzato dal fatto che comprende essenzialmente polipropilene riciclato e caricato con carbonato di calcio, in cui il carbonato di calcio è compreso tra circa 20% e circa 70% in peso del peso complessivo del materiale, il rimanente essendo sostanzialmente detto polipropilene .
- 2. Materiale come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende, inoltre, componenti additivi, tra cui ritardanti di fiamma.
- 3. Materiale come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la quantità di carbonato di calcio è tra circa 25% e circa 65% in peso.
- 4. Materiale come nella rivendicazione 1, 2 o 3, caratterizzato dal fatto che la quantità di carbonato di calcio è tra circa 30% e circa 60% in peso.
- 5. Materiale come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la quantità di carbonato di calcio è tra circa 35% e circa 55% in peso.
- 6. Materiale come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la quantità di carbonato di calcio è tra circa 40% e circa 50% in peso.
- 7. Metodo per la realizzazione di un materiale per realizzare un pannello, doga, listone od analogo od assimilabile manufatto di rivestimento, caratterizzato dal fatto che prevede di mettere a disposizione polvere di polipropilene riciclato e carbonato di calcio in polvere, di miscelare detta polvere di polipropilene riciclato e detto carbonato di calcio in polvere, prevedendo che il carbonato di calcio sia compreso tra circa 20% e circa 70% in peso del peso complessivo della miscela, il rimanente essendo sostanzialmente detto polipropilene, di sottoporre a termocompressione la miscela ottenuta ad una pressione superiore a circa 300 bar, ad una temperatura maggiore di circa 200 °C, per un tempo compreso tra circa 20 secondi e circa 40 secondi.
- 8. Impianto per la realizzazione di un materiale per realizzare un pannello, doga, listone od analogo od assimilabile manufatto di rivestimento, caratterizzato dal fatto che comprende un primo serbatoio (12) per contenere polipropilene da riciclo in polvere, un secondo serbatoio (14) per contenere carbonato di calcio in polvere, mezzi dosatori (16) connessi a detto primo serbatoio (12) ed a detto secondo serbatoio (14) atti a determinare il voluto rapporto in miscela tra polipropilene da riciclo e carbonato di calcio, mezzi miscelatori e di alimentazione (22, 24) per ricevere il materiale dai mezzi dosatori (16), un organo di distribuzione (26) atto ad erogare la miscela formata da polipropilene da riciclo e carbonato di calcio verso una macchina di pressatura (25) comprendente uno stampo (28) ed una pressa (30).
- 9. Impianto come nella rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che lo stampo (28) è provvisto di un fondo (29) mobile selettivamente.
- 10. Impianto come nella rivendicazione 8 o 9, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di riscaldamento (36) incorporati nella pressa (30) e/o nello stampo (28).
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