ITPR20100012A1 - Metodo per satinare articoli di vetro. - Google Patents

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Omni Decor Logistica S P A
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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Description

DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
“METODO PER SATINARE ARTICOLI DI VETRO”
La presente invenzione riguarda un metodo per satinare articoli di vetro. In particolare, la presente invenzione si riferisce ad un metodo per produrre articoli di vetro nei quali la satinatura è ottenuta mediante l’utilizzo di soluzioni acquose acide esenti o a basso contenuto di sali ammonici.
Col termine satinatura si intende un processo nel quale articoli di vetro (contenitori, lastre o altri oggetti), sono immersi in una soluzione satinante apposita (normalmente, una soluzione acida) che in seguito ad una reazione di attacco chimico modifica l’aspetto superficiale del vetro, da lucido a traslucido o opaco, a causa della trasformazione della superficie da lucida a rugosa.
Il processo di satinatura comprende, in generale, un passaggio di immersione dell'articolo in una soluzione satinante per un tempo variabile da alcuni secondi a qualche minuto, seguito da uno o più passaggi di risciacquo e da un'asciugatura finale.
Le soluzioni satinanti attualmente più utilizzate nel settore sono soluzioni a base di fluoruri, quali soprattutto il bifluoruro di ammonio, disciolti in acido fluoridrico o cloridrico. Altri sali possono essere presenti nella formulazione, unitamente a composti insolubili, quali per esempio il solfato di bario.
Alcuni esempi di soluzioni satinanti di questo tipo possono essere trovati nelle pubblicazioni brevettuali GB 1276550, SU 1675244, EP 1108773 e FR 0550927.
Le soluzioni satinanti a base di sali ammonici comunemente utilizzate nel settore presentano inconvenienti relativi allo smaltimento dei rifiuti di processo. Infatti, l'elevata quantità di sali ammonici presenti nelle soluzioni di scarto dei processi di satinatura noti ed i bassi limiti negli effluenti imposti dalle norme vigenti, richiedono l'implementazione negli impianti di satinatura di complessi e costosi dispositivi di trattamento e depurazione degli effluenti di scarto.
Per evitare le problematiche ambientali derivanti dall’uso di soluzioni satinanti a base di sali ammonici, sono state messe a punto soluzioni innovative a basso contenuto di ione ammonio.
Tali soluzioni si basano essenzialmente sull’impiego di bifluoruro di potassio o sodio, miscelato ad altri sali fluorurati e non fluorurati.
Esempi di queste soluzioni si possono trovare nelle pubblicazioni brevettuali precedentemente citate, nonché in JP 334841 e BR 8501205.
Tuttavia, l'impiego di soluzioni satinanti comprendenti un basso contenuto di sali ammonici comporta come conseguenza negativa del processo di satinatura, la formazione di uno strato di fluosilicato potassico o sodico piuttosto aderente alla superficie del vetro, difficilmente o affatto asportabile utilizzando i comuni cicli industriali di risciacquo per immersione. Anche un risciacquo a spruzzo a pressione risulta poco efficace. Sono descritti in letteratura alcuni processi di risciacquo che permetto la rimozione del residuo di fluosilicato.
Ad esempio, EP 1160213 descrive un procedimento di rimozione in cui gli articoli satinati sono risciacquati prima in acqua e poi in una soluzione contenente dal 5 al 20% di uno o più sali di metalli alcalini o alcalinoterrosi, come per esempio una soluzione al 10% di NaCl. Queste soluzioni di risciacquo possono inoltre contenere anche tensioattivi anionici e cationici o di altra natura, in percentuali per esempio comprese fra lo 0,5 e il 5%.
Il metodo di satinatura di cui sopra è tuttavia molto costoso da implementare, dato l’elevato tempo richiesto dai cicli di risciacquo e la complessità dell’impianto di satinatura.
Inoltre, dal punto di vista ambientale l’impiego di una soluzione ad alto contenuto salino crea ulteriori problemi di gestione e smaltimento delle soluzioni di scarto.
Infatti, nelle soluzioni di risciacquo sono presenti, oltre ai residui della satinatura, anche alte concentrazioni saline (per esempio sali clorurati); la soluzione salina si arricchisce progressivamente di residui della satinatura se non si esegue un risciacquo preliminare; vengono prodotti maggiori volumi di soluzioni di scarto per la necessità di un secondo risciacquo dopo il passaggio nella soluzione salina.
In questo contesto, il problema tecnico alla base della presente invenzione è mettere a disposizione un metodo per satinare articoli di vetro a ridotto impatto ambientale, che sia implementabile, con limitati interventi di modifica, sugli impianti già esistenti. Tale problema tecnico è risolto da un metodo per satinare articoli di vetro comprendente le fasi esposte in una o più delle unite rivendicazioni.
La presente invenzione è qui di seguito descritta in dettaglio anche con riferimento al disegno allegato, in cui:
- la Figura 1 mostra una sezione laterale della vasca e del dispositivo di rimozione del residuo salino di satinatura comprendente fluosilicati, secondo l'invenzione.
La presente invenzione riguarda un metodo per satinare articoli di vetro comprendente i passaggi di:
a) trattare un articolo di vetro con una soluzione satinante acida avente un basso contenuto di sali ammonici, preferibilmente inferiore o uguale al 20% (in peso), oppure priva di sali ammonici;
b) immergere l'articolo ottenuto dopo il punto a) in una soluzione acquosa e sottoporlo a trattamento con onde ultrasoniche.
La soluzione satinante del punto a) preferibilmente impiegabile nel metodo dell'invenzione è una soluzione di acido fluoridrico o cloridrico comprendente sali bifluorurici, preferibilmente bifluoruro di potassio e/o sodio. In una forma di realizzazione preferita, la soluzione comprende anche altri sali fluorurati e non fluorurati, quali ad esempio il sodio fluosilicato, il sodio fluoruro e i solfati o i cloruri di sodio e/o potassio.
Il trattamento dell'articolo di vetro con la soluzione satinante avviene per immersione del prodotto all'interno della soluzione.
L'articolo di vetro è vantaggiosamente immerso nella soluzione satinante per un tempo compreso tra 10 e 40 secondi, preferibilmente tra 15 e 25 secondi; eventualmente la soluzione è sottoposta a costante agitazione.
La temperatura della soluzione satinante è compresa tra 20<0>C e 40<0>C, preferibilmente tra 25<0>C e 35<0>C.
Il passaggio b) di trattamento con onde ultrasoniche viene condotto per un periodo di tempo compreso tra 5 e 20 secondi, preferibilmente tra 8 e 15 secondi.
La frequenza delle onde ultrasoniche preferibilmente impiegata nell’invenzione è compresa tra 20 e 60 KHz, preferibilmente tra 25 e 40 KHz.
La potenza utilizzata è vantaggiosamente compresa tra 1 W/litro e 5 W/litro, preferibilmente 1,5 e 3,5 W/litro. L’effetto meccanico di compressione e cavitazione dato dagli ultrasuoni, è in grado di distaccare e disperdere totalmente in pochi secondi il residuo salino, per esempio di fluosilicato potassico, aderente al vetro. Il trattamento con ultrasuoni è condotto immergendo l’articolo da trattare in una soluzione acquosa presente all’interno di una vasca di risciacquo dotata di dispositivo di generazione delle onde ultrasoniche.
Tale dispositivo comprende, preferibilmente, uno o più trasduttori ad ultrasuoni, per esempio del tipo immergibile, oppure flangiato in parete, a seconda del volume e delle caratteristiche della vasca di risciacquo.
Forma, quindi, ulteriore oggetto dell’invenzione un impianto di satinatura del vetro dotato di almeno un dispositivo di generazione di ultrasuoni, per esempio uno o più trasduttori ad ultrasuoni, in almeno una delle vasche che compongono l’impianto.
Il dispositivo di generazione di ultrasuoni è posto in una tasca interna od esterna della vasca, che può essere riempita di soluzione acquosa per esempio una soluzione alcalina con pH compreso tra 9 e 10.
Il dispositivo trasmette gli ultrasuoni alla vasca di risciacquo attraverso una o più pareti o diaframmi della tasca comunicanti con una o più vasche dell’impianto. Alternativamente, il dispositivo di generazione di ultrasuoni può essere posto a diretto contatto con la soluzione acquosa di risciacquo degli articoli satinati. La tasca è, preferibilmente, dotata di un pHmetro automatico a lettura continua, immerso nella soluzione acquosa presente nella tasca, che segnala eventuali contaminazioni acide della soluzione nella quale è immerso il dispositivo generatore di ultrasuoni.
Una forma preferita di realizzazione, ma non limitativa, della vasca di risciacquo secondo l’invenzione è illustrata in figura 1, in cui con 1 è indicata una vasca di risciacquo nella quale è immessa acqua fino ad un livello 3.
La vasca comprende una tasca laterale 2 nella quale è inserito un dispositivo generatore di ultrasuoni 4, dotato di allacciamento 5, comprendente preferibilmente uno o più trasduttori ad ultrasuoni, per esempio del tipo immergibile, oppure flangiato in parete, a seconda del volume e delle caratteristiche della vasca di risciacquo.
Il dispositivo generatore di ultrasuoni è attivato al momento dell’immersione di un articolo nella vasca di risciacquo. Il manufatto è trattenuto in posizione sospesa nella vasca mediante adatti telai di supporto. Per evitare possibili corrosioni sull’acciaio dei trasduttori, provocate dagli acidi rilasciati dagli articoli durante il risciacquo, i trasduttori sono preferibilmente posti in un’apposita sede o tasca riempita di acqua o altra soluzione idonea, separata da un diaframma o parete dello stesso materiale plastico costituente la vasca di risciacquo, secondo quanto illustrato in figura.
Il diaframma o parte della tasca ha uno spessore compreso tra 1 e 4 mm, preferibilmente tra 1,5 e 2,5 mm. Per esempio, per precauzione si può utilizzare una soluzione acquosa alcalina a pH 9-10 circa per preservare il dispositivo generatore di ultrasuoni dalle possibili contaminazioni acide della soluzione di risciacquo.
Nella tasca contenente il dispositivo di generazione di ultrasuoni, si posiziona un pHmetro per la rilevazione in continuo del pH dell’acqua, onde evitare fenomeni di corrosione in seguito ad eventuali inquinamenti dell’acqua contenuta nella tasca con gli acidi impiegati nel processo o coi residui rilasciati dagli articoli satinati.
Il metodo per satinare articoli di vetro dell’invenzione può comprendere un passaggio c), posto a valle delle fasi a) e b), di risciacquo dell’articolo trattato mediante immersione dello stesso in almeno una vasca contenente acqua a temperatura ambiente.
Il metodo può comprendere anche un ulteriore passaggio d) di estrazione degli articoli dalla vasca di risciacquo ed asciugatura degli stessi.
In una forma particolarmente preferita, il metodo comprende un’ulteriore fase di trattamento dell’articolo con onde ultrasoniche (fase c1). Questo ulteriore trattamento è eseguito dopo il passaggio c).
Il trattamento comprende l’immersione dell’articolo in una vasca di risciacquo contenente una soluzione acquosa alcalina, preferibilmente una soluzione di NaOH. Il manufatto è immerso nella soluzione alcalina e sottoposto al trattamento ultrasonico per un periodo di tempo compreso tra 10 e 50 secondi, preferibilmente tra 20 e 40 secondi. Le onde ultrasoniche sono impiegate ad una potenza compresa tra 5 e 30 W/litro, preferibilmente tra 8 e 18 W/litro.
La soluzione è mantenuta ad una temperatura compresa tra 20 C e 50 C, preferibilmente tra 30 C e 45 C.
Per questo passaggio, il dispositivo di generazione di ultrasuoni è immerso direttamente nella vasca di risciacquo.
Questo ulteriore trattamento ad ultrasuoni è utilizzato per l’asportazione delle vernici protettive temporanee, applicate qualora a scopo decorativo si debba preservare dalla satinatura una determinata zona superficiale del manufatto.
Un disegno non satinato in un articolo ove tutta la superficie rimanente deve essere satinata, si realizza applicando una vernice o smalto organico resistente agli acidi mediante un normale processo di decorazione. Nella successiva fase di satinatura la vernice protegge l’area sulla quale è stata applicata, mantenendo la trasparenza tipica del vetro.
Una volta risciacquato l’articolo, la vernice si deve asportare meccanicamente mediante forti getti a pressione di una soluzione di lavaggio fortemente alcalina, che investe lateralmente e dal basso, gli articoli opportunamente agganciati ad un sistema di trasporto. La soluzione cade in una vasca di raccolta e viene ripresa dalle pompe che alimentano gli ugelli di lavaggio. Questa operazione viene solitamente eseguita automaticamente in un’apposita sezione dell’impianto di satinatura.
La medesima operazione di asportazione della vernice protettiva può essere eseguita più semplicemente e, quindi, più vantaggiosamente in una vasca ad ultrasuoni immergendo gli articoli nella soluzione alcalina, eventualmente riscaldata se necessario. In questo caso, salvo la normale aspirazione, non vi è alcuna necessità di adottare protezioni di sicurezza.
Trattandosi di una soluzione alcalina, per questa fase del processo si impiega preferibilmente una vasca di acciaio inossidabile nella quale si immerge il dispositivo generatore di ultrasuoni.
Dopo questo ulteriore trattamento ad ultrasuoni, l'articolo viene sottoposto a risciacquo in una vasca contenente acqua e poi ad estrazione dalla vasca ed asciugatura.
In una forma alternativa di realizzazione, il metodo di satinatura dell'invenzione può comprendere anche un unico trattamento con ultrasuoni a potenza elevata compresa tra 5 e 30 W/litro in grado di rimuovere allo stesso tempo il residuo di satinatura e la vernice.
ESEMPI
Esempio 1
Una prova di satinatura di articoli per cosmesi, è stata eseguita in un impianto munito di vasche da 700 litri del tipo schematizzato in figura 1, equipaggiato di trasduttori ad ultrasuoni piezoelettrici da 25KHz, in modo da disporre di una potenza teorica massima di 11,4W/litro di soluzione satinante. La soluzione satinante del tipo esente da sali ammonici (contenuto inferiore all’1% in peso)è composta da una miscela di acido fluoridrico al 40%, bifluoruro di potassio e sodio (in rapporto reciproco preferibilmente circa 1:5), composti coadiuvanti (solfati o cloruri alcalini) in quantità complessivamente inferiore al 5% e da un sale inerte quale il solfato di bario per circa il 30%.
Il ciclo adottato è stato il seguente:
a) immersione degli articoli per 30” nella soluzione satinante (sopra descritta) mantenuta a 30°C in costante agitazione;
b) trasferimento in una vasca contenente acqua a temperatura ambiente del tipo schematizzato in figura 1;
c) accensione degli ultrasuoni per 10” alla potenza teorica di 2,5 W/litro;
d) trasferimento in una vasca di risciacquo;
e) estrazione ed asciugatura degli articoli.
Esempio 2
Nello stesso impianto dell’esempio precedente, con la medesima soluzione satinante dell’Esempio 1, sono state trattate bottiglie con parte della superficie protetta da apposita vernice resistente agli acidi, per ricavare motivi decorativi non satinati.
Il ciclo di satinatura è analogo a quello sopra descritto fino al punto d):
a) immersione degli articoli per 30” nella soluzione satinante mantenuta a 30°C in costante agitazione; b) trasferimento in una vasca contenente acqua a temperatura ambiente del tipo schematizzato in figura 1;
c) accensione degli ultrasuoni per 10” alla potenza teorica di 2,5 W/litro;
d) trasferimento in una vasca di risciacquo;
e) immersione in una vasca contenente una soluzione di NaOH al 10% mantenuta a 40°C, nella quale sono direttamente immersi trasduttori ad ultrasuoni del tipo sopra descritto. La soluzione alcalina non presenta proprietà corrosive nei confronti dell’involucro in acciaio dei trasduttori. Per il distacco completo della vernice protettiva, gli ultrasuoni lavorano alla potenza teorica di 11,4 W/litro per 30” ;
f) trasferimento in una vasca di risciacquo;
g) estrazione ed asciugatura degli articoli.
Esempio 3
Una prova di satinatura di articoli per cosmesi, con la medesima soluzione satinante di cui all’esempio 1, è stata eseguita in un impianto munito di vasche da 100 litri, del tipo schematizzato in figura 1, equipaggiato di trasduttori ad ultrasuoni piezoelettrici da 40KHz, in modo da disporre di una potenza teorica massima di 10 W/litro di soluzione satinante.
Il ciclo di satinatura è analogo ed equivalente nei risultati a quello sopra descritto nell’esempio 1.
Forma un altro oggetto dell'invenzione un articolo satinato ottenuto mediante il processo di satinatura dell'invenzione.

Claims (14)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per satinare articoli di vetro comprendente i passaggi di: a) trattare un articolo di vetro con una soluzione satinante acida avente un contenuto di sali ammonici inferiore o uguale al 20% in peso, oppure priva di sali ammonici; b) immergere l'articolo ottenuto dopo il punto a) in una soluzione acquosa e sottoporlo a trattamento con onde ultrasoniche.
  2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta soluzione satinante è una soluzione di acido fluoridrico o cloridrico comprendente sali bifluorurici, preferibilmente bifluoruro di potassio e/o sodio, ed eventualmente comprendente anche altri sali fluorurati e non fluorurati.
  3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto passaggio b) di trattamento con onde ultrasoniche viene condotto per un periodo di tempo compreso tra 5 e 20 secondi, preferibilmente tra 8 e 15 secondi.
  4. 4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 3, dette onde ultrasoniche sono impiegate ad una frequenza compresa tra 20 e 60 KHz, preferibilmente tra 25 e 40 KHz.
  5. 5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 4, in cui dette onde ultrasoniche sono impiegate ad una potenza compresa tra 1 W/litro e 5 W/litro, preferibilmente 1,5 e 3,5 W/litro.
  6. 6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 5, comprendente ulteriormente un passaggio c), posto a valle delle fasi a) e b), di risciacquo dell’articolo trattato mediante immersione dello stesso in almeno una vasca contenente acqua a temperatura ambiente.
  7. 7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 6, comprendente ulteriormente una fase c1) di trattamento dell’articolo con onde ultrasoniche, eseguita dopo il passaggio c).
  8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui detto passaggio c1) comprende i passaggi di: (i) immergere detto articolo in una soluzione acquosa alcalina, preferibilmente una soluzione di NaOH; (ii) trattare detto articolo immerso nella soluzione con onde ultrasoniche.
  9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui detto trattamento con ultrasuoni è condotto per un periodo di tempo compreso tra 10 e 50 secondi, preferibilmente tra 20 e 40 secondi.
  10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui dette onde ultrasoniche sono impiegate ad una potenza compresa tra 5 e 30 W/litro, preferibilmente tra 8 e 18 W/litro.
  11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui i sali non fluorurati sono selezionati tra sodio fluosilicato, sodio fluoruro, solfato di sodio, solfato di potassio, cloruro di sodio, cloruro di potassio.
  12. 12. Impianto di satinatura del vetro dotato di almeno un dispositivo di generazione di ultrasuoni, posto in almeno una delle vasche che compongono l’impianto.
  13. 13. Impianto secondo la rivendicazione 12, in cui detto dispositivo di generazione di ultrasuoni è posto in una tasca interna od esterna di almeno una delle vasche che compongono l’impianto, eventualmente riempita di soluzione acquosa alcalina.
  14. 14. Impianto di satinatura del vetro secondo la rivendicazione 12 o 13, in cui detto dispositivo di generazione di ultrasuoni comprende uno o più trasduttori ad ultrasuoni del tipo immergibile o flangiato.
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