ITMI20121998A1 - Manufatto cementizio con textura ad elevata qualita' superficiale per applicazioni non strutturali, e metodo di realizzazione di detto manufatto - Google Patents

Description

“MANUFATTO CEMENTIZIO CON TEXTURA AD ELEVATA QUALITÀ’ SUPERFICIALE PER APPLICAZIONI NON STRUTTURALI, E METODO DI REALIZZAZIONE DI DETTO MANUFATTOâ€

CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione rientra ne ambito della produzione di manufatti cementizi per applicazioni non strutturali. In particolare la presente invenzione ha per oggetto un manufatto cementizio con particolare textura superficiale per applicazioni con finalità estetica e di architettura integrata. La presente invenzione ha per oggetto anche un metodo di realizzazione del manufatto cementizio sopra indicato.

STATO DELLA TECNICA

Nel settore delle costruzioni à ̈ noto l'impiego di manufatti cementizi a spessore limitato, in forma di lastra e con rugosità superficiale controllata. In una prima forma di realizzazione nota (descritta ad esempio nella domanda di brevetto PCT/EP/067762) tali manufatti vengono prodotti mediante calandratura seguita da stampaggio a compressione. Questo procedimento à ̈ però poco versatile in quanto applicabile unicamente per la produzione di un manufatto aventi dimensioni contenute e impiegando materiali di partenza con proprietà plastiche, viscosità elevata e scarsa fluidità anche allo stato fresco.

Si à ̈ senz'altro rivelato più soddisfacente il metodo di produzione di manufatti cementizi mediante colaggio in stampo descritto nella domanda di brevetto MI2011A001642. Tale metodo prevede di rivestire, almeno in parte o completamente, la superficie interna di almeno uno dei semistampi con un materiale polimerico scelto tra polietilentereftalato, policarbonato, poliammide, polimetilmetacrilato, o altro simile materiale in grado di impartire rugosità superficiale media aritmetica Ra non superiore a 500 nm al manufatto cementizio durante la sua fase di colaggio.

I manufatti così ottenuti presentano un’elevata qualità superficiale e vengono impiegati nelle costruzioni per applicazioni non strutturali come elementi di rivestimento e copertura, sia di tipo orizzontale sia di tipo verticale; inoltre essi sono particolarmente adatti nel campo del cosiddetto building integration photovoltaic (BIPV) per una ideale integrazione dei moduli fotovoltaici nel contesto architettonico urbano.

Nel corso degli ultimi anni si à ̈ osservato un incremento delle richieste relative a manufatti cementizi con “textura†intendendo indicare con questa espressione un decoro in rilievo, nell’ordine dei micron, definito sulla superficie del manufatto. Tali richieste derivano dalla volontà degli operatori del settore, quali ad esempio architetti e progettisti, di dotare i manufatti cementizi di un certo pregio estetico al fine di impiegare i medesimi come elementi di arredo e/o di design.

I processi noti sopra indicati non consentono evidentemente di soddisfare tali richieste. Il processo di calandratura risulta assolutamente inadatto a questo scopo a causa della sua scarsa versatilità in termini di materiali impiegabili. D’altra parte il processo di colaggio in stampo descritto nella domanda di brevetto MI2011A001642 sopra citata consente solamente di ottenere un manufatto aventi superfici uniforme, senza alcun rilievo, contraddistinte al massimo da una rugosità superficiale inferiore a 500 nm. Di fatto questi due processi potrebbero essere utilizzati, peraltro con dubbia efficacia, per realizzare al limite decorazioni in rilievo nell’ordine dei millimetri o dei centimetri.

Un metodo conosciuto per ottenere una textura su un manufatto cementizio à ̈ quello di applicare sulle superfici del manufatto (ottenuto ad esempio attraverso il colaggio in stampo) uno o più strati di pellicole adesive secondo un design predeterminato. Tale sovrapposizione ha lo scopo di generare il rilievo (rispetto alle superfici del manufatto) ovvero la textura desiderata. Questo procedimento però presenta diversi inconvenienti il maggiore dei quali si riscontra nella sua durata che dipende strettamente dalla complessità della textura desiderata. Infatti la fase di applicazione delle pellicole adesive, successiva alla realizzazione del manufatto, rappresenta il fattore più critico in termini di tempo e dunque di costi di realizzazione.

Oltre a questo aspetto si osserva che il procedimento descritto non consente di ottenere una textura in un materiale della stessa natura del materiale cementizio di cui à ̈ fatto il manufatto. Infatti la textura à ̈ definita in un materiale differente corrispondente a quello costituente gli strati di pellicola. E’ evidente che questo aspetto porta ad un prodotto di bassa qualità e di scarsa affidabilità in quanto gli strati di pellicola sono più facilmente soggetti a deterioramento.

Compito principale della presente invenzione à ̈ dunque quello di fornire un manufatto cementizio e un metodo di realizzazione dello stesso che consentano di risolvere il problema tecnico sopra indicato. Nell’ambito di questo compito un primo scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un manufatto cementizio con textura di elevata qualità e di elevata affidabilità. Altro scopo à ̈ quello di fornire un manufatto cementizio con un apprezzabile pregio estetico. Altro scopo à ̈ quello di fornire un manufatto cementizio in cui la textura desiderata venga ottenuta attraverso un procedimento contraddistinto da una sola fase (singolo step produttivo). Altro scopo à ̈ quello di fornire un manufatto cementizio in cui la textura desiderata venga ottenuta attraverso un procedimento in grado di conferire al manufatto un elevato grado di personalizzazione. Non ultimo scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un manufatto cementizio ottenibile attraverso un procedimento di facile realizzazione efficace e affidabile a costi competitivi.

SOMMARIO

La presente invenzione à ̈ dunque relativa ad un manufatto cementizio con textura e rugosità superficiale controllate, essendo realizzato a partire da una composizione fluida comprendente:

I. un legante idraulico

II. uno o più aggregati

Ili. un agente antiritiro

IV. un agente superfluidificante

V. acqua,

in cui detto manufatto comprende almeno una prima porzione in rilievo rispetto ad almeno una seconda porzione e in cui la rugosità superficiale media aritmetica Ra della prima porzione à ̈ inferiore a quella della seconda superficiale di detta seconda porzione.

Il manufatto cementizio secondo l’invenzione presenta porzioni aventi rugosità differenziata che conferiscono nel loro complesso una resa estetica superiore a quella dei manufatti cementizi tradizionali. In particolare tali porzioni con differente rugosità sono disposte in funzione dell’ornamento o della textura desiderata.

Per gli scopi della presente invenzione, con il termine “textura†si vuole indicare un rilievo superficiale cementizio della stessa natura cementizia del manufatto cioà ̈ avente la stessa composizione del manufatto su cui il rilievo à ̈ definito.

La presente invenzione à ̈ relativa anche ad un metodo di realizzazione di un manufatto cementizio con textura, detto metodo comprendendo le fasi di:

- rivestire le pareti di uno stampo con un materiale polimerico;

- applicare su una o più porzioni di detto semistampo un film adesivo secondo una disposizione prestabilita corrispondente a detta textura;

- versare all’interno di detto stampo una composizione fluida comprendente:

I. un legante idraulico

II. uno o più aggregati

III. un agente antiritiro

IV. un agente superfluidificante

V. acqua,

- indurire ed estrarre detto manufatto cementizio da detto stampo.

Il metodo secondo l’invenzione si à ̈ dimostrato particolarmente vantaggioso in quanto consente di ottenere un manufatto cementizio con textura in una singola fase e più precisamente durante la fase di produzione del manufatto cementizio. In altre parole la textura desiderata viene definita contestualmente al manufatto cementizio. Questo ovviamente si traduce in una vantaggiosa riduzione dei tempi e dunque dei costi di realizzazione.

ELENCO DELLE FIGURE

Ulteriori caratteristiche e vantaggi saranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata del metodo di realizzazione del manufatto cementizio secondo la presente invenzione illustrate a titolo esemplificativo e non limitativo attraverso gli uniti disegni in cui:

- la Figura 1 mostra una coppia di semistampi per la produzione di un esempio di manufatto cementizio secondo la presente invenzione;

- la Figura 2 mostra la struttura di un film adesivo impiegato per la realizzazione di un manufatto cementizio secondo la presente invenzione;

- la Figura 3 mostra uno dei semistampi di Figura 1 sul quale à ̈ applicato il film adesivo di figura 2;

- la Figura 4 mostra il semistampo di figura 3 durante una fase di preparazione dello stesso;

- la Figura 4a à ̈ un dettaglio della Figura 4;

- la Figura 5 Ã ̈ una vista di un manufatto cementizio ottenibile attraverso il semistampo delle Figure 3 e 4;

- la Figura 5a à ̈ un dettaglio della Figura 5.

- la Figura 6 à ̈ una vista di un semistampo impiegato per la realizzazione di un manufatto cementizio secondo l’invenzione;

- la Figura 7 Ã ̈ una vista del manufatto cementizio ottenibile attraverso l'impiego del semistampo di Figura 6.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

La presente invenzione à ̈ dunque relativa ad un manufatto cementizio con textura ovvero con un rilievo superficiale cementizio avente una forma (o design) personalizzata. Come sopra già indicato, secondo l’invenzione tale rilievo superficiale cementizio presenta la stessa composizione del manufatto su cui il rilievo à ̈ definito. Questa caratteristica conferisce una maggiore affidabilità alla textura in termini di durata e resistenza al degrado.

Il manufatto 1 secondo l’invenzione à ̈ realizzato a partire da una composizione fluida comprendente:

I. un legante idraulico;

II. uno o più aggregati;

III. un agente antiritiro;

IV. un agente superfluidificante;

V acqua.

Nel corso della descrizione verranno descritti in dettaglio i componenti da I a IV della composizione fluida sopra indicata. Verranno inoltre presentati esempi di composizioni fluide adatte agli scopi della presente invenzione.

Le Figure 5 e 5a mostrano un esempio di manufatto 1 cementizio secondo l’invenzione. Il manufatto 1 comprende almeno una prima porzione 15, 15’, 15†, 15’†che emerge in rilievo rispetto ad una seconda porzione 25. Tali porzioni presentano una rugosità differenziata. Più precisamente la rugosità della prima porzione 15, 15’, 15†, 15’†risulta inferiore rispetto alla rugosità della seconda porzione 25. In merito alla rugosità delle porzioni superficiali del manufatto 1, i relativi valori saranno espressi nel prosieguo della descrizione, e per gli scopi della presente invenzione, in termini di rugosità superficiale media aritmetica Ra.

Secondo la presente invenzione dunque, almeno una superficie del manufatto 1 presenta un’alternanza prestabilita di porzioni con rugosità differente. Tale alternanza di rugosità si traduce in una diversa finitura superficiale delle superfici che conferisce un apprezzabile pregio estetico al manufatto. Questa peculiarità à ̈ resa maggiormente apprezzabile in virtù della posizione in rilievo assunta dalla prima porzione 15, 15’, 15†, 15'†, con finitura più precisa, rispetto alla seconda porzione 25 con rugosità maggiore. Infatti quando il manufatto 1 à ̈ illuminato da una sorgente luminosa, la luce concentrandosi sugli spigoli della prima porzione in rilievo 15, 15’, 15†, 15†’ conferisce alla stessa una particolare luminosità che contrasta con l’aspetto della seconda porzione 25 che rimane più opaca a causa della minore finitura superficiale.

La Figura 5 mostra un manufatto 1 secondo la presente invenzione in cui una superficie (o primo lato) dello stesso comprende una pluralità di prime porzioni 15, 15’, 15", 15’†in rilievo rispetto al resto della superficie che corrisponde funzionalmente alla seconda superficie 25 sopra indicata. Nell’esempio di Figura 5 le porzioni con i riferimenti 15, 15’, 15†’ definiscono sulla superficie del manufatto una particolare textura comprendente le lettere “D†ed Έ†dell’alfabeto (porzioni con riferimenti 15 e 15†’), il numero (porzione con riferimento 15’) e un disegno a forma di stella (porzione con riferimento 15"). E’ evidente che il manufatto 1 cementizio secondo l’invenzione può presentare texture differenti da quelli mostrati nell’esempio di Figura 5 ovvero può essere personalizzato a seconda delle esigenze. In altre parole oltre a caratteri alfanumerici e/o a semplici disegni come quelli mostrati in Figura 5 la textura può presentare una qualsiasi conformazione o design come evidente anche dall’esempio riportato in Figura 7. La Figura 5a à ̈ un dettaglio della porzione in rilievo conformata a lettera Έ†e indicata con il riferimento 15. In particolare nella Figura 5a à ̈ indicata l’altezza, indicata con il riferimento h, della porzione 15 a “minore rugosità " rispetto alla seconda porzione 25 avente “maggiore rugosità". In proposito si à ̈ visto che ottimi risultati in termini di resa estetica si ottengono quando l’altezza h à ̈ non inferiore ai 10 Î1⁄4m , preferibilmente non inferiore ai 30Î1⁄4ηι e più preferibilmente non inferiore ai 50 Î1⁄4

51 à ̈ visto che il manufatto 1 à ̈ particolarmente apprezzabile dal punto di vista estetico quando la rugosità delle prime porzioni 15, 15’, 15†, 15†’ in rilievo à ̈ inferiore a quella della seconda porzione 25 di un valore almeno superiore ai 50 nm. Si à ̈ visto che con questa differenza di rugosità, le porzioni 15, 15’, 15", 15†’ in rilievo presentano un effetto lucido a specchio rispetto al resto della superficie che appare invece marcatamente opaca.

E’ da intendersi che tutti gli aspetti identificati preferiti e vantaggiosi per il manufatto cementizio secondo l’invenzione sono da ritenersi preferiti e vantaggiosi anche per il metodo di realizzazione e gli usi dello stesso sotto indicati.

La presente invenzione à ̈ infatti relativa anche ad un metodo per la realizzazione di un manufatto 1 cementizio ad esempio in forma di lastra con le peculiarità sopra indicate. Con riferimento alla vista schematica di figura 1, il metodo prevede l’impiego di uno stampo, preferibilmente con pareti verticali, formato da due semistampi 10 in materiale preferibilmente metallico. Le superfici interne dei semistampi 10 vengono rivestite di un materiale polimerico scelto preferibilmente dal gruppo costituito da polietilentereftalato, come Mylar® e simili, policarbonato, poliammide, polimetilmetacrilato e loro miscele. In particolare, per gli scopi della presente invenzione, per rivestire la superficie dei due semistampi 10 viene preferibilmente scelto un materiale polimerico con rugosità superficiale inferiore ai 100 nm.

11 metodo comprende inoltre la fase di applicare su una o più porzioni di almeno uno dei semistampi un film 20 adesivo, preferibilmente di natura vinilica, secondo una disposizione prestabilita definita in funzione della textura che si intende ottenere. Dopo l’applicazione del film 20 adesivo viene generata sul semistampo 10 un’alternanza di porzioni "con adesivo " e porzioni “libere" dall’adesivo. In seguito al colaggio di una composizione fluida all’interno dello stampo e in seguito alla solidificazione della composizione stessa, le porzioni “ con adesivo †definiscono le porzioni del manufatto 1 cementizio a "rugosità maggiore†(ovvero la seconda porzione 25), mentre le porzioni †̃'libere" dall’adesivo definiscono le porzioni 15, 15’, 15†, 15†’ in rilievo con “minore rugosità†ovvero con finitura migliore. In altre parole l’alternanza di porzioni “con adesivo" con porzioni “libere" dall’adesivo definisce nel complesso la configurazione finale del semistampo 10 attraverso la quale viene ottenuto, al termine della fase di indurimento, la desiderata textura sulla superficie del manufatto 1. In sostanza l'alternanza di porzioni libere†dall’adesivo con porzioni “non libere†dell’adesivo si trasferisce in modo corrispondente al manufatto durante la sua fase di indurimento.

La Figura 2 mostra un film 20 adesivo adatto agli scopi della presente invenzione. Tale film 20 comprende una base 21 di carta protettiva generalmente siliconata da un lato, una parte centrale 22 in materiale adesivo vinilico ed una pellicola 23 frontale che ne facilità l’applicazione. Il film 20 adesivo viene scelto in modo tale che la parte centrale 22 presenti uno spessore non inferiore ai 10 Î1⁄4 preferenzialmente non inferiore ai 30 Î1⁄4 più preferenzialmente non inferiore ai 50 Î1⁄4Πτι. Film adesivi adatti agli scopi della presente invenzione si sono dimostrato i film della gamma Avery, quali la Avery® 900 Super Cast commercializzati dalla ditta Avery e i film della gamma 3Mâ„¢ Scotchcalâ„¢ ElectroCutâ„¢ Graphic commercializzati dalla ditta 3M.

Con riferimento a Figura 3, secondo la presente invenzione il film adesivo 20 viene fatto aderire, preferibilmente in modo completo ad uno dei semistampi 10 attraverso la rimozione della base protettiva 21. Più precisamente al momento dell’applicazione sul semistampo 10 l’adesivo risulta integro, cioà ̈ ancora ricoperto dalla pellicola protettiva 23. Solo dopo che il film 20 ha aderito completamente al semistampo 10 e la superficie di questo ultimo risulta completamente coperta dall’adesivo, la pellicola protettiva 23 viene rimossa.

Secondo una forma di attuazione preferita dell’invenzione, il film 20 adesivo à ̈ preintagliato prima di essere applicato al semistampo 10 in modo da definire delle parti rimovibili 17 di adesivo (si veda figura 4). In particolare il film 20 viene preintagliato in modo corrispondente alla textura desiderata. A tale scopo à ̈ preferibilmente impiegabile una macchina a taglio a controllo numerico, quale ad esempio un plotter di taglio che consente di ottenere una precisa definizione delle parti 17 asportabili. In proposito, film adesivi particolarmente adatti ad essere preritagliati sono quelli di natura polivinilica in primo luogo per le elevate caratteristiche di adattabilità alle superfici, anche se irregolari o non piane, e in secondo luogo per la durata nel tempo e la facilità di taglio.

Con riferimento alle Figure 4 e 4a, il film 20 adesivo pre-ritagliato viene applicato sulla superficie del semistampo 10. Successivamente si procede alla rimozione delle parti 17 asportabili di adesivo per generare le porzioni 8 del semistampo 10 “libere†dall’adesivo in modo corrispondente alla textura desiderata. In proposito Figura 4 illustra in dettaglio questa fase del metodo. La parte 17 di adesivo viene rimossa in modo da liberare dall’adesivo una porzione di semistampo 10 conformato ad “1†rovesciato che, in seguito all'indurimento del manufatto, darà origine alla porzione in rilievo indicata con il riferimento 15’ in Figura 5.

Con riferimento in particolare al dettaglio di figura 4a, le porzioni 8 libere dall’adesivo presentano una prima rugosità corrispondente a quella della superficie del materiale polimerico (preferibilmente inferiore ai 100 nm) che ricopre il semistampo 10, mentre le porzioni ricoperte dall’adesivo presentano una rugosità corrispondente a quella dell’adesivo stesso. In corrispondenza dell'interfaccia fra l’adesivo e le porzioni 8 libere dall’adesivo si genera una differenza di spessore (indicato con il riferimento S) che può essere perfettamente misurabile attraverso tecniche di profilometria di per sé note. Questa differenza di spessore S si trasferisce ovviamente al manufatto 1 cementizio in seguito al colaggio della composizione liquida all’interno dello stampo. Ne consegue che le sopra indicate porzioni liberate dall'adesivo generano di fatto le prime porzioni 15, 15’, 15†, 15’’’ del manufatto 1 "in rilievo†rispetto al resto della superficie (seconda superficie 25). In altre parole lo spessore S dell’adesivo genera l’altezza H delle prime porzioni 15, 15’, 15†, 15"' rispetto alla seconda superficie 25.

Si à ̈ dunque visto che tali porzioni “in rilievo†15, 15’, 15", 15†’ presentano un effetto lucido a specchio generato dall’indurimento della composizione fluida a contatto con la superficie del materiale polimerico che riveste il semistampo 10. Si à ̈ altresì osservato che il resto della superficie del manufatto 1 , generato dall’indurimento della composizione fluida a contatto con l’adesivo, presenta un effetto opaco derivante dalla maggiore rugosità dell’adesivo vinilico. Ne consegue che l’effetto estetico derivante dal contrasto fra le porzioni con finitura a specchio e il resto della superficie dipende direttamente dal grado di rugosità del materiale polimerico che riveste il semistampo e dal grado di rugosità dell’adesivo applicato sul semistampo stesso.

Le figure da 3 a 5a si riferiscono ad un caso in cui l’adesivo à ̈ applicato ad un solo semistampo. Rientra naturalmente nell’ambito dell’invenzione la possibilità di rivestire con adesivo entrambi i semistampi in modo da ottenere, in seguito all’indurimento, un manufatto cementizio avente una textura su entrambe le superfici corrispondenti ai semistampi stessi.

Si descrivono ora in dettaglio i componenti da I a V della composizione secondo la presente invenzione.

I. Per legante idraulico si intende un materiale polverizzato allo stato solido secco che, miscelato con acqua, fornisce impasti plastici in grado di far presa e di indurire, anche sott’acqua, quale un cemento. Un clinker utilizzabile per la preparazione di un legante per la presente invenzione à ̈ un qualsiasi clinker di cemento comune, come definito secondo la norma UNI EN 197.1, cioà ̈ un materiale idraulico composto da almeno due terzi in massa di silicati di calcio (3CaOSi02) e (2CaOâ— Si02), la parte rimanente essendo Al203, Fe203e altri ossidi; per esempio un clinker di cemento Portland.

Nell’ampia definizione di legante idraulico secondo la presente invenzione si comprendono sia i cementi bianchi, grigi o pigmentati definiti secondo la già citata norma UNI EN 197.1, sia i cosiddetti cementi per sbarramenti di ritenuta, gli agglomeranti cementizi e le calci idrauliche come definiti nella Legge italiana 26 Maggio 1965 N. 595, e i silicati inorganici.

Per formare un manufatto secondo la presente invenzione, possono essere utilizzati leganti a base di solfoalluminosi di calcio, quali i composti descritti nei brevetti e/o domande di brevetto WO2006/18569, EP-A-1306356 e EP-A-0181739, così come quelli derivati dai clinker solfoalluminosi di calcio descritti nella Review “Green Chemistry for sustainable cement production and Use†di John W. Phair Green Chem., 2006, 8, 763-780, in particolare nel capitolo 5.3 a pagina 776, e anche dai clinker solfoalluminosi di calcio descritti neH’articolo "Calcium sulfoaluminates cements-low energy cernente, special cernente†J.H. Sharp et al., Advances in Cement Research, 1999, 11, n.1, pp. 3-13.

Alternativamente possono essere opportunamente utilizzati anche cementi alluminosi, solfo-ferro alluminosi come descritto in Advances in Cement Research, 1999, 11, No. 1, Jan., 15-21.

Secondo la presente invenzione possono essere adoperati per la realizzazione dei manufatti anche cementi fotocatalitici, ossia leganti aventi attività fotocatalitica ottenuti aggiungendo alla miscela un fotocatalizzatore in grado di ossidare, in presenza di luce, aria e umidità ambientale le sostanze organiche ed inorganiche inquinanti presenti nell'ambiente.

Il fotocatalizzatore può essere scelto tra ogni composto capace di ossidare in presenza di luce, ossigeno ed acqua le sostanze inquinanti che vengono a contatto con la superficie delle composizioni cementizie allo stato indurito, purché naturalmente non incida in maniera controproducente sulle caratteristiche fisicomeccaniche delle composizioni cementizie usate nell’invenzione. Il fotocatalizzatore preferito secondo la presente invenzione à ̈ ossido di titanio o un suo precursore, e più tipicamente l’ossido di titanio almeno parzialmente sotto forma di anatasio. L’espressione "ossido di titanio almeno parzialmente in forma di anatasio" significa che le particelle di ossido di titanio hanno struttura anatasio almeno per il 5%, preferibilmente per il 25%, più preferibilmente almeno per il 50%, ancor più preferibilmente almeno per il 70%, come percentuali in peso sul totale dell’ossido di titanio. Esempi di cementi fotocatalitici sono i prodotti della gamma TX (Italcementi) , quali TX Arca®, TX Aria®.

In una forma preferita dell’invenzione sono usati in qualità di legante il solfoalluminoso Alicem® di Italcementi, il cemento Portland Ultracem® 52, 5R di Italcementi, il cemento Italbianco® 52,5 R di Italcementi ed il cemento TX Arca® di Italcementi e loro miscele.

La composizione per produrre un manufatto secondo la presente invenzione può anche opzionalmente comprendere anidrite o gesso.

II. Gli aggregati, o inerti, definiti anche aggregati inerti, secondo la presente invenzione possono comprendere:

- aggregati fini quali filler, polveri e sabbie, definiti nella normativa UNI EN 206, per filler secondo la presente invenzione intendendosi una frazione di aggregato fine avente diametro massimo, dmax, pari a 40 micron;

- aggregati non fini con dmaxsuperiore a 40 micron.

Gli aggregati possono essere opportunamente scelti tra aggregati calcarei, di quarzo o silico-calcarei, di qualsiasi forma, o frantumati, oppure sferici, per esempio polveri di marmo, ceramizzati e anche di tipo alleggerito per ridurre il peso finale del manufatto.

La quantità percentuale relativa di aggregati di diversa dimensione à ̈ ottimizzata al dell’ottenimento dei valori di rugosità desiderati, requisito indispensabile per ottenere la textura desiderata; inoltre, essa contribuisce a conferire alla malta caratteristiche reologiche adatte al colaggio in stampo ed in particolare: elevata fluidità, lavorabilità prolungata per i tempi necessari al colaggio, assenza di fenomeni di segregazione prima dell'indurimento. Tutto questo salvaguardando le proprietà meccaniche finali del manufatto indurito.

Alcuni aggregati, come nel caso di polveri di marmo colorate, rivestono anche funzione estetica; più specificatamente, possono conferire particolari caratteristiche cromatiche e sfumature o venatura al manufatto riproducendo l’aspetto di pietre naturali.

Opzionalmente, la miscela può anche contenere una o più sostanze ausiliarie usuali nel campo, quali cariche di origine mineraria o pozzolanica, pigmenti di natura organica e/o inorganica o altro. Per cariche minerali o pozzolaniche si intendono microsilice, fumo di silice, loppa, ceneri volanti, metacaolino, pozzolane naturali, calcari naturali e carbonati di calcio precipitati.

Ili. L’agente antiritiro o “additivo antiritiro†ha la funzione di ridurre il ritiro igrometrico e può essere aggiunto in fase liquida o in fase solida. Tali agenti antiritiro, noti anche come SRA (Shrinkage Reducing Agent), includono un’ampia varietà di glicoli, polioli e eteri sono responsabili della riduzione della deformazione da ritiro in tutta la vita di esercizio del manufatto indurito. In combinazione con essi, si può aggiungere calce.

In un aspetto preferito dell’invenzione in qualità di additivo antiritiro III si impiega Espandex 2000 di Axim, in soluzione acquosa, o Shape 920 di Elotex, in forma solida. In alternativa può essere utilizzato Cim’antiretrait di Sika-Axim un additivo liquido composto da una miscela di polimeri sintetici ed eteri che, sia pur classificato come prodotto antìschiuma, possiede proprietà antiritìro.

IV. Secondo la presente invenzione la composizione cementizia di partenza deve contenere almeno un agente o additivo superfluidificante, preferibilmente di tipo policarbossilico, aggiunto o in fase solida oppure sotto forma di soluzione acquosa. In una forma di attuazione preferita dell'invenzione si impiegano superfluidificanti scelti tra il prodotto Melflux 1641 F o 2641 F in forma solida, oppure il prodotto Driver 72 Axim in forma liquida.

L’utilizzo combinato dei componenti superfluidificante IV e dell’agente antiritiro III consente di ottimizzare le caratteristiche reologiche desiderate, con un basso rapporto acqua-legante, e di diminuire sensibilmente il ritiro igrometrico misurato fino a 28 giorni. Per rapporto acqua-legante si intende il rapporto tra la quantità di acqua totale utilizzata nella formulazione della composizione e la quantità di legante idraulico I come precedentemente definito.

Secondo una forma di attuazione preferita, la composizione cementizia di partenza può contenere anche un agente o additivo impermeabilizzante o idrofobizzante allo scopo di limitare l’assorbimento di acqua per capillarità da parte dal manufatto. Tali agenti includono un’ampia varietà di composti di natura organica o organo-silicea. In proposito, secondo un aspetto preferito dell’invenzione, in qualità di additivo impermeabilizzante V viene impiegato Ligaphob N(T) 90 di Peter Greven oppure Seal 200 di Elotex, in forma solida.

In aggiunta ai suddetti componenti, la composizione in forma di malta colabile utilizzata per la realizzazione del manufatto oggetto della presente invenzione può contenere vari altri additivi per adattare in modo fine le caratteristiche del legante alla specifica richiesta. Esempi di tali additivi possono essere regolatori di presa, modificatori di reologia o di proprietà fisico-meccaniche, quali ad esempio cellulose o lattici, agenti espansivi, aeranti, disaeranti. Tali additivi sono opzionali ai fini dell’invenzione.

La miscela cementizia impiegata per la realizzazione del manufatto 1 cementizio secondo l’invenzione può anche comprendere l'aggiunta di fibre di diversa natura, quali fibre inorganiche come fibre metalliche o fibre di vetro e wollastonite, e fibre organiche come fibre a base di polivinalcol o polipropilene o fibre aramidiche, scelte in base all’applicazione finale. Tali fibre, anche sotto forma di fogli o reti a maglie, possono essere aggiunte per ridurre la fragilità del manufatto cementizio e sono scelte in funzione delle caratteristiche finali del manufatto e del suo utilizzo. Allo scopo di una migliore comprensione delle caratteristiche e dei vantaggi dell’invenzione, si riporta di seguito un esempio, non limitativo, di un metodo di pratica realizzazione di un manufatto 1 cementizio secondo la presente invenzione. Viene inizialmente predisposto uno stampo in materiale metallico del tipo normalmente utilizzato per applicazioni cementizie. Lo stampo, preferibilmente a pareti verticali, à ̈ costituito da due metà accoppiate, la cui superficie interna à ̈ rivestita con materiali quali polietilentereftalato come Mylar® e simili, policarbonato, poliammide, polimetilmetacrilato e simili. Almeno uno dei due semistampi à ̈ rivestito con un film 20 adesivo, preferenzialmente di natura vinilica, intagliato preferenzialmente in modalità vettoriale attraverso un plotter a controllo numerico in grado di impartire al manufatto cementizio la textura desiderata.

Successivamente o nel frattempo viene realizzata una composizione fluida partendo da un intimo mescolamento dei detti componenti da I a IV; di seguito viene aggiunta acqua e il mescolamento à ̈ protratto per un tempo variabile in funzione del mescolatore utilizzato. La malta ad elevata fluidità (soprattutto per la presenza dell’agente superfluidificante) à ̈ poi colata nello stampo sopra indicato in cui l’adesivo applicato ad uno dei due semistampi conferirà al manufatto, in seguito alla solidificazione, l’ornamento o la textura desiderata.

La composizione cementizia può essere vantaggiosamente ottenuta attraverso un miscelatore di tipo planetario che viene alimentato con:

- una miscela solida a base cementizia comprendente uno o più dei componenti I-IV sopra indicati in fase solida; tale miscela può comprendere, ad esempio un legante idraulico (ad esempio cemento), uno o più aggregati (ad esempio, sabbia, cariche di origine mineraria o pozzolanica), additivi impermeabilizzanti e superfluidificanti, se in forma solida, modificatori di reologia, fibre, pigmenti, - acqua, stoccata in un dosatore per liquidi,

- eventuali additivi, in forma liquida.

I componenti in fase solida vengono miscelati nel mescolatore di tipo planetario per un tempo preferibilmente compreso tra 30 secondi e 5 minuti, in funzione delle caratteristiche del mescolatore e della temperatura esterna, fino all’ottenimento di una miscela omogenea. Di seguito vengono aggiunti i componenti liquidi, compresa l’acqua, e il mescolamento à ̈ protratto per un tempo compreso tra 30 secondi e 10 minuti sempre in funzione delle caratteristiche del mescolatore e della temperatura esterna. La malta allo stato fresco così ottenuta à ̈ colata mediante un apposito canale nello stampo sopra indicato. L’elevata fluidità permette il riempimento omogeneo dello stampo, in combinazione con l’applicazione di vibrazioni per compattare la massa colata e favorire la fuoriuscita di aria meccanica eventualmente intrappolata. Dopo circa 24 ore à ̈ possibile sformare il manufatto per sottoporlo alla fase di stagionatura, che avviene conservandolo in posizione verticale, preferibilmente in camera condizionata a 20°C e 55% di umidità relativa.

Secondo la metodologia appena sopra descritta possono essere così prodotti manufatti cementizi di forma e spessore variabile ad elevata qualità estetica per applicazioni non strutturali. In particolare tale metodologia permette di ottenere un manufatto con una textura particolare con un effetto estetico e decorativo utile a rendere il prodotto maggiormente personalizzabile, particolare ed innovativo e di resa estetica superiore.

I manufatti prefabbricati in cemento oggetto della presente invenzione sono dunque destinati all’uso nel settore delle costruzioni, per applicazioni non strutturali preferibilmente come elementi di rivestimento ad elevata qualità estetica, sia di tipo orizzontale sia di tipo verticale, quali lastre piane e piastrelle per pavimentazione, facciate ventilate, pannelli di tamponamento, parti di colonne ed elementi decorativi o di rivestimento per pareti interne sia planari che curvilinee.

Nei manufatti secondo la presente invenzione, per valutare la qualità della textura del manufatto 1 si ricorre alla misurazione della rugosità superficiale media aritmetica Ra tramite un profilometro ottico non a contatto, quale 3D Talysurf CCI Lite (Taylor-Hobson), munito di stage automatico e di autofocus. Il sistema utilizza l'interferometria a luce verde in scansione per ottenere immagini e misure delle parti analizzate, fornendo informazioni quantitative sulla struttura di superfici senza contatto fisico con esse. I dati 3D caratterizzanti la superficie ottenibili sono i seguenti:

- parametri di altezza: Sq, SSk, Sku, Sp, Sv, Sz, Sa, definiti secondo la norma ISO 25178;

- parametri di planarità: FLTt, FLTp, FLTv, FLTq definiti secondo la norma ISO 12781;

I dati 2D caratterizzanti la superficie ottenibili usando la tecnica descritta sono i seguenti:

- parametri di altezza - profilo di rugosità: Rp, Rv, Rz, Re, Rt, Ra, Rq, Rsk, Rku, definiti secondo la norma ISO 4287;

- parametri di spaziatura - profilo di rugosità: RSm, Rdq, definiti secondo la norma ISO 4287;

- parametri di picco-profilo di rugosità: RPc, definito secondo la norma ISO 4287. I seguenti esempi di composizione e preparazione di un manufatto cementizio secondo l’invenzione illustrano l’invenzione senza in alcun modo limitarne l’ambito. In particolare gli esempi si riferiscono alla preparazione del manufatto cementizio una porzione del quale à ̈ riportata in Figura 7.

ESEMPIO 1

I componenti solidi riportati nella seguente tabella 1 sono stati miscelati in un mescolatore intensivo tipo Hobart per 3 minuti.

Tabella 1

COMPONENTI % in peso Cemento Italbianco® Italcementi 17.32

Filler Omnyacarb 2 AV 18.11 Marmo 0-0.2 mm 8.90

Marmo 0.1-0.35 mm 10.01 Marmo 0.3-0.7 mm 9.47

Marmo 0,7 - 1 ,2 mm 19.86

Marmo 1.2-1.8 mm 6.89

Driver 72 Axim Italia 0.39

Seal 200 Elotex 0.14 Espandex 2000 0.42

Clerol 0.0087 Acqua 8.49

Di seguito sono stati aggiunti i componenti liquidi, compresa l’acqua, e il mescolamento à ̈ stato protratto per un tempo pari a 3 minuti in funzione delle caratteristiche del mescolatore e della temperatura esterna.

La composizione allo stato fresco così ottenuta à ̈ stata colata mediante un apposito canale in uno stampo in cui un semistampo à ̈ ricoperto da un film vinilico avente la textura mostrata in Figura 6. L'elevata fluidità ha permesso il riempimento omogeneo dello stampo, anche senza l’applicazione di vibrazioni per compattare la massa colata. In proposito à ̈ stato impiegato uno stampo in materiale metallico del tipo utilizzato per applicazioni cementizie, costituto cioà ̈ da due semistampi accoppiati.

La superficie dei semistampi à ̈ stata rivestita con policarbonato avente una rugosità superficiale media aritmetica Ra misurata di circa 50 nm; su uno dei due semistampi à ̈ stato successivamente applicato un film adesivo preferenzialmente di natura vinilica, intagliato preferenzialmente in modalità vettoriale attraverso un plotter a controllo numerico. In particolare il film adesivo à ̈ stato intagliato in modo da generare delle porzioni asportabili di adesivo che sono state successivamente rimosse così da ottenere la textura desiderata (si veda Figura 6). La rugosità superficiale media aritmetica Ra dell’adesivo à ̈ stata misurata in circa 430 nm. In corrispondenza dell’interfaccia tra il policarbonato che riveste il semistampo ed il film adesivo à ̈ stato osservato un gradino di spessore misurato anch'esso mediante profilometria ottica pari a 80 Î1⁄4

Dopo 24 ore il manufatto à ̈ stato rimosso dallo stampo e sottoposto alla fase di stagionatura, avvenuta conservando in posizione verticale, in camera condizionata a 20°C e 55% di umidità relativa. E’ stato così ottenuto un manufatto di dimensioni 40x40 cm e spessore pari a 10 mm, con la textura desiderata (come da intaglio del film adesivo) e mostrata in Figura 7. In corrispondenza delle porzioni in rilievo del manufatto, (cioà ̈ in quelle porzioni solidificate a contatto con il policarbonato), à ̈ stata misurata una rugosità superficiale Ra pari a 70 nm, mentre nel resto della superficie (solidificata a contatto con il film adesivo), à ̈ stata misurata una rugosità superficiale Ra pari a 458 nm.

All’interfaccia tra le superfici aventi Ra maggiore ed Ra minore à ̈ stato misurato un gradino di spessore pari a 91 Î1⁄4

ESEMPIO 2

Seguendo sostanzialmente quanto descritto nell’esempio 1, ma utilizzando i componenti descritti nella seguente Tabella 2, à ̈ stato prodotto un pannello per facciata ventilata con finalità estetiche.

Tabella 2

COMPONENTI % in peso Cemento Ultracem® 52,5R Italcementi 39.4

Quarzo micronizzato 5.8 Aggregato (0.1-0.35mm) 43.8

Fibre di vetro (12 mm) 0.54

Melflux 2641 F 0.2 Cim’antiretrait 0.4

Acqua 9.9

Lo spessore della lastra, di superficie pari a 600 x 600 mm, à ̈ risultato pari a 10 mm. La misura della rugosità superficiale Ra à ̈ risultata pari a 55 nm nelle porzioni in rilievo della lastra (cioà ̈ in quelle porzioni solidificate a contatto con il policarbonato), mentre nel resto della superficie (solidificata a contatto con il film adesivo) la rugosità superficiale Ra à ̈ stato misurata pari a 495 nm.

All'interfaccia tra le superfici aventi Ra maggiore ed Ra minore à ̈ stato misurato un gradino di spessore pari a 87 Î1⁄4ιτι.

ESEMPIO 3 (comparativo)

Seguendo sostanzialmente quanto descritto nell’esempio 1, ma utilizzando i componenti descritti in Tabella 3, à ̈ stato ottenuto un elemento frangisole.

Tabella 3

COMPONENTI % in peso

Cemento Ultracem® 52, 5R Italcementi 32.4

Quarzo micronizzato 5.8

Aggregato (0.1-0.35mm) 45.6

Cim’antiretrait 0.4

Acqua 15.8

L’elemento frangisole ottenuto ha dimensioni 20x40 cm con spessore 10 mm. Rispetto agli esempi 1 e 2 nella composizione viene a mancare l’agente superfluidificante. Si à ̈ osservato che la malta, a causa della sue scarse proprietà reologiche (dovute all’assenza dell’agente superfluidificante), non ha consentito, a differenza di quelle riportate negli esempi 1 e 2 di ottenere una textura tale da riprodurre fedelmente il semistampo, soprattutto nella parte a bassissima rugosità superficiale.

La misura della rugosità superficiale del manufatto ottenuto seguendo sostanzialmente quanto descritto nell'esempio 1 , Ra à ̈ risultata pari a 780 nm nelle porzioni in rilievo della lastra (cioà ̈ in quelle porzioni solidificate a contatto con il policarbonato), mentre nel resto della superficie (solidificata a contatto con il film adesivo) la rugosità superficiale Ra à ̈ stato misurata pari a 440 nm.

All’interfaccia tra le superfici aventi Ra maggiore ed Ra minore à ̈ stato misurato un gradino di spessore pari a 87 Î1⁄4

Si à ̈ visto dunque che le proprietà reologiche della malta, come la fluidità, l’assenza di segregazione ed il basso ritiro igrometrico risultano un fattore chiave per ottenere le parti di textura con bassa Ra (minore di 100 nm). Risultano invece un parametro meno critico per l’ottenimento della textura con Ra superiore (> 300 nm) e per la zona di interfaccia (gradino di spessore) tra le due superfici.

Il manufatto cementizio e il procedimento di realizzazione dello stesso secondo l’invenzione consentono di assolvere pienamente i compiti e gli scopi prefissati. In particolare il manufatto cementizio presenta una textura definita con lo stesso materiale cementizio di cui à ̈ composto il manufatto. Il procedimento di realizzazione secondo l'invenzione consente vantaggiosamente di definire la textura durante la fase di realizzazione del manufatto cementizio senza richiedere alcuna ulteriore lavorazione. Il procedimento à ̈ altresì di facile realizzazione a costi competitivi e consente un elevato grado di personalizzazione del manufatto stesso.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1) Manufatto cementizio (1), con textura e rugosità superficiale controllate, essendo realizzato a partire da una composizione fluida comprendente: I. un legante idraulico II. uno o più aggregati III. un agente antiritiro IV. un agente superfluidificante V. acqua, in cui detto manufatto comprende almeno una prima porzione (15) in rilievo rispetto ad almeno una seconda porzione (25) e in cui la rugosità superficiale media aritmetica Ra di detta prima porzione (15) à ̈ inferiore a quella di detta seconda superficiale di detta seconda porzione (25).
2. 2) Manufatto cementizio (1) secondo la Rivendicazione 1, in cui detta rugosità superficiale media aritmetica Ra di detta prima porzione presenta un valore inferiore o uguale ai 100 nm.
3. 3) Manufatto cementificio secondo la Rivendicazione 1 o 2, in detta rugosità di superficiale media aritmetica Ra di detta seconda porzione (25) presenta un valore uguale o superiore a 350 nm.
4. 4) Manufatto cementizio secondo la Rivendicazione 1, in cui detta rugosità superficiale media aritmetica Ra di detta prima porzione (15) à ̈ inferiore a quella di detta seconda porzione (25) di un valore superiore a 100 nm.
5. 5) Manufatto cementizio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detta prima porzione (15) emerge in rilievo rispetto a detta seconda porzione (25) per un’altezza non inferiore ai 10 Î1⁄4ηι.
6. 6) Manufatto cementizio secondo la rivendicazione 5, in cui detta prima porzione (15) emerge in rilievo rispetto a detta seconda porzione (25) per un’altezza non inferiore ai 30Î1⁄4ηη.
7. 7) Manufatto cementizio secondo la Rivendicazione 1, in cui percentuale in peso di detto legante idraulico nella detta composizione à ̈ non superiore al 60% rispetto a detti aggregati.
8. 8) Manufatto cementizio secondo la rivendicazione 1 in cui detti aggregati II comprendono: aggregati fini quali filler, polveri e sabbie definiti nella normativa UNI EN 206, per filler intendendosi una frazione di aggregato fine avente diametro massimo, dmax, pari a 40 micron; aggregati non fini con dmaxsuperiore a 40 micron.
9. 9) Manufatto cementizio secondo la rivendicazione 9 in cui la quantità percentuale di filler rispetto a quella degli aggregati à ̈ compresa tra 15% e 60% in peso. 10)Manufatto cementizio secondo la rivendicazione 1 in cui gli aggregati II hanno un diametro massimo dmaxinferiore ad un terzo dello spessore del manufatto. 11)Manufatto cementizio secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti aggregati II comprendono insieme le seguenti frazioni: aggregati con diametro compreso tra 0.20 e 0.35 mm, aggregati con diametro compreso tra 0.60 e 0.80 mm, aggregati con diametro compreso tra 1.00 e 1.50 mm, filler con diametro compreso tra 0.1 e 40 Î1⁄4m, polvere con diametro compreso tra 0.1 e 0.8 mm, granulati di marmo con diametro compreso tra 0.1 e 100 pm, granulati di marmo con diametro compreso tra 0.10 e 0.60 mm. 12) Manufatto cementizio secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che un agente antiritiro III à ̈ scelto tra glicoli e polioli, opzionalmente insieme a calce. 13) Manufatto cementizio secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che un agente superfluidificante IV à ̈ di tipo policarbossilico in fase solida oppure sotto forma di soluzione acquosa. 14) Manufatto cementizio secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto legante idraulico I à ̈ un cemento foto catalitico. 15) Metodo di realizzazione di un manufatto cementizio in forma di lastra, detto metodo comprendendo le fasi di: - rivestire le pareti di uno stampo con un materiale polimerico; - applicare su una o più porzioni di detto semistampo un film adesivo secondo una disposizione prestabilita; - versare all’interno di detto stampo una composizione fluida comprendente: 1. un legante idraulico II. uno o più aggregati III. un agente antiritiro IV. un agente superfluidificante V. acqua, - indurire ed estrarre detto manufatto cementizio da detto stampo. 16) Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui detto materiale polimerico à ̈ scelto dal gruppo consistente da polietilentereftalato, policarbonato, poliammide, polimetilmetacrilato e loro miscele. 17) Metodo secondo la rivendicazione 15 o 16, in cui detto materiale polimerico presenta una rugosità superficiale media aritmetica inferiore ai 100 nm. 18) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 17, in cui detto adesivo presenta una rugosità superficiale superiore ai 350 nm. 19) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 18, in cui detto film adesivo presenta uno spessore non inferiore ai 10 Î1⁄4m. 20) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 19, in cui detto film adesivo à ̈ pre-intagliato prima di essere applicato a detto semistampo in modo da definire delle parti rimovibili di detto film adesivo, detto metodo comprendendo la fase di rimuovere dette porzioni, in seguito all'applicazione di detto film su detto stampo, in modo da realizzare detta disposizione prestabilita. 21) Metodo secondo la rivendicazione 20, in cui detto film à ̈ pre-intagliato attraverso una macchina di taglio a controllo numerico. 22) Manufatto cementizio in forma di lastra ottenibile attraverso il metodo di realizzazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 21.