ITUD990200A1 - Pellicola sintetica trasparente atta ad essere usata come copertura in agricoltura, in particolare serricoltura, e relativo procedimento - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"PELLICOLA SINTETICA TRASPARENTE ATTA AD ESSERE USATA COME COPERTURA IN AGRICOLTURA, IN PARTICOLARE SERRI COLTURA , E RELATIVO PROCEDIMENTO DI FABBRICAZIONE"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad una pellicola sintetica, o film, trasparente atta ad essere utilizzata in agricoltura, vantaggiosamente come copertura in serricoltura . Il trovato comprende anche il relativo procedimento di fabbricazione di tale pellicola.

STATO DELLA TECNICA

Le coperture note delle serre, siano esse a volta o a falde, possono essere distinte in rigide e flessibili. Le prime sono normalmente realizzate in vetro, in poliestere rinforzato con fibra di vetro (PRFV), in polivinilcloruro (PVC) ondulato e rigido, in polimetacr ilato di metile (PMMA) o in policarbonato (PC.) ed hanno lo spessore di alcuni millimetri, mentre le seconde sono realizzate in PVC plastificato, in poliuretano termoplastico (TPU), in copolimeri di etilene-acetato di vinile (EVA/C), in polietilene a bassa densità (LDPE ) o in copolimeri di etilene-tetrafluoroetilene (ETFE) ed hanno uno spessore di alcuni decimi di millimetro.

In ogni caso, le caratteristiche che ciascun prodotto deve avere sono: la resistenza meccanica, compresa quella alle sollecitazioni degli agenti atmosferici e delle intemperie, per fornire una adeguata protezione alle culture sottostanti; la trasmittanza luminosa alle radiazioni solari, soprattutto nel campo della fotosintesi clorofilliana, detto anche PAR (Photosynthetic Activity Radiation) ; l'effetto serra, ovvero la capacità di trasmettere e/o filtrare bande nella radiazione infrarossa rilevante per lo scambio termico tra ambiente interno ed esterno (per esempio assorbimento nella banda dell'infrarosso lungo, 7.000-13.000 nm); e la durata nel tempo, in particolare per il degrado dei componenti dovuto all'esposizione solare.

Le coperture flessibili sono notoriamente meno costose di quelle rigide, richiedono minori investimenti per le infrastrutture di sostegno e supporto, e sono più facilmente applicabili.

La scelta del materiale di base per la realizzazione di pellicole sintetiche per la copertura di serre è quindi molto importante, perché si devono coniugare diverse esigenze, anche contrastanti fra loro. Per esempio la resistenza meccanica si può migliorare aumentando lo spessore della pellicola, a scapito però della trasmittanza . Inoltre, a parità di spessore, e sempre a titolo,di esempio, l'effetto serra del PVC plastificato è più che doppio rispetto al LDPE.

E' nota una pellicola realizzata in LDPE od EVA/C con l'aggiunta di cosiddetti "sali termici", tipicamente silicati o silicoalluminati , i quali per rifrazione o diffrazione dei raggi solari, impediscono o limitano un irraggiamento diretto delle piante sottostanti, evitando così la bruciatura di queste ultime. Tali sali indeboliscono però la struttura della pellicola, diminuendone, a parità di spessore, la resistenza meccanica.

E' anche nota una pellicola comprendente uno strato a base di materiale polimerico nel quale sono disperse bolle di gas. Tale pellicola, che è l'oggetto del brevetto italiano IT-A-1 .282.215 , depositato il 6 dicembre 1995 e concesso il 16 marzo 1998 alla Richiedente della presente domanda di brevetto, ha mediamente una resistenza meccanica inferiore rispetto alle pellicole realizzate con gli stessi polimeri di base e con la medesima grammatura superficiale. Inoltre l'elevato assorbimento della radiazione nella banda dell'infrarosso corto riduce 1 'immissione di calore nella serra in modo incompatibile con le necessità di alcune colture. La medesima osservazione si applica per 1'assorbimento quasi totale della banda UV.

E’ anche noto realizzare pellicole multistrato, con materiali differenti per i diversi strati, allo scopo di aumentare la resistenza meccanica, a scapito però della trasmittanza luminosa.

E' pure noto dalla domanda di brevetto WO-A-94/05727 l'inserimento nella pellicola di particelle solide, quali lamelle di mica, con la capacità di riflettere selettivamente la luce solare. Tali inserimenti solidi hanno però 1'inconveniente di indebolire la pellicola a causa dell'interruzione della matrice polimerica o della migrazione facilitata di fitofarmaci nello spessore della pellicola stessa, che viene così degradata più rapidamente .

E ' altresì noto intervenire meccanicamente su almeno una delle superfici della pellicola, mediante procedimenti di graffatura o creando delle zigrinature, o altri effetti superficiali che ne alterino la regolarità passando le pellicole stesse in apposite calandre, anche se queste operazioni meccaniche richiedono da un lato attrezzature molto costose e dall'altro sono difficilmente praticabili per pellicole larghe più di 4-5 m.

Per ovviare agli inconvenienti delle pellicole note, la Richiedente ha studiato, progettato e messo a punto la pellicola sintetica ed il relativo procedimento di fabbricazione secondo il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

La pellicola sintetica secondo il presente trovato, ed il relativo procedimento di fabbricazione sono espressi e caratterizzati nelle rivendicazioni principali.

Altri aspetti innovativi del presente trovato sono espressi nelle rivendicazioni secondarie.

Uno scopo del presente trovato è quello di realizzare una pellicola sintetica flessibile in cui sia possibile regolare le caratteristiche spettrofotometriche e gli effetti di attenuazione o diffusione della luce senza interrompere la continuità della matrice polimerica della pellicola stessa.

In accordo con tale scopo, la pellicola secondo il presente trovato è realizzata combinando e miscelando fra loro almeno due polimeri eterogenei con strutture molecolari diverse e non combinabili fra loro dal punto di vista molecolare, ma amalgamabili per le loro caratteristiche reologiche. Per polimeri eterogenei si intendono quelli appartenenti a classi diverse, purché non abbiano la possibilità di reagire chimicamente oppure, se appartenenti alla stessa classe chimica, abbiano caratteristiche reologiche nettamente differenziate, a causa per esempio di pesi molecolari medi molto diversi o perché cambiano le conformazioni sferiche. Secondo un'altra caratteristica del trovato, utilizzando le adatte condizioni di estrusione e filmatura in bolla, secondo una tecnica nota in sé, si ottiene una pellicola, monostrato o multistrato a seconda della tecnologia prescelta, in cui la trasmissione della luce non è uniforme, ma variabile entro aree di dimensioni e forme casuali, a causa degli indici di rifrazione diversi in funzione del rapporto locale fra i due o più polimeri.

In particolare le condizioni di estrusione, intese come combinazione del profilo della vite, gradiente di scorrimento/taglio ("shear rate") e profilo di temperatura di estrusione, devono essere tali da non provocare la formazione di fasi separate costituite da ciascuno dei polimeri puri (denominati per comodità "polimero A" e "polimero B"), poiché le superfici di separazione fra le fasi costituiscono aree preferenziali di rottura, ma piuttosto domini arricchiti del polimero A oppure B con gradienti di concentrazione, ma senza linee e superfici di separazione di fase, né variazioni locali di spessore più accentuate di quelle normalmente rilevabili nelle pellicole note prodotte con la tecnologia di estrusione in bolla.

Le miscele binarie di polimeri, a cui sono normalmente aggiunti additivi vari come scivolanti, antistatici, antigoccia e stabilizzanti UV, sono composte da percentuali del polimero A variabili da 10 a 90%, preferibilmente da 20 ad 80%, e del polimero B da 90 a 10%, preferibilmente da 80 a 20%.

La temperatura di fusione dei polimeri A e B deve essere diversa, ma la loro differenza deve essere vantaggiosamente compresa fra 5 e 50°K, preferibilmente da 10 e 40°K.

Le caratteristiche reologiche dei polimeri A e B descritte dai rispettivi MFI ( "Melt Flow Index) o da curve di "viscosità apparente in funzione dello shear rate" devono essere tali che il rapporto degli indici o dei valori di viscosità apparente sia compreso fra 1 e 100 e preferibilmente fra 1,5 e 20.

Secondo un'ulteriore caratteristica del trovato, le pellicole secondo il presente trovato si possono ottenere con i normali impianti di estrusione in bolla monostrato, ovvero in co-estrusione, senza modifiche e purché esista una sufficiente flessibilità nelle condizioni di processo, velocità di rotazione della vite o delle viti e profili di temperatura, così da poterli adattare alle caratteristiche formulative della miscela di polimeri prescelta.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre· caratteristiche del presente trovato saranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferita di realizzazione di un impianto per la fabbricazione di una pellicola secondo il trovato, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo con l'ausilio dell'annesso disegno, che rappresenta appunto una vista schematizzata di detto impianto .

DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERITA DI REALIZZAZIONE DI UN IMPIANTO PER LA FABBRICAZIONE DI UNA PELLICOLA

SECONDO IL TROVATO

Con riferimento alla fig.l, un impianto 10 per la fabbricazione di una pellicola sintetica 20 secondo il presente trovato comprende un'apparecchiatura di estrusione 11 di tipo noto, per esempio del tipo descritto nel sopra citato brevetto IT-A-1.282.215, avente un sistema di dosaggio 12 di almeno due singoli polimeri eterogenei A e B.

II sistema di dosaggio 12 può essere di tipo volumetrico o ponderale, tale da poter ottenere i rapporti prescelti, nella gamma di proporzioni sopra riportata, ovvero da 10 a 90% e rispettivamente da 90 a 10% di uno rispetto all'altro, sia per i granuli dei polimeri A e B stessi, che per gli eventuali additivi.

II sistema di dosaggio 12 è anche atto a dosare, all 'occorrenza, anche un terzo polimero C o altri polimeri N.

I granuli dei polimeri di base e quelli dei "compounds" ovvero "masterbatches " contenenti gli additivi possono eventualmente subire una premiscelazione parziale in una tramoggia 13, la quale è atta ad alimentare la sezione di alimentazione di un estrusore cilindrico 14 dell'apparecchiatura di estrusione 11.

Nel caso di un procedimento di co-estrusione, ovvero con più estrusori cilindrici 14, è ovvio che per ciascun estrusore cilindrico 14 impiegato sarà previsto un associato sistema di dosaggio 12.

Tipicamente, nella sezione di alimentazione dell’estrusore cilindrico 14 la temperatura alla parete viene mantenuta vicina a quella del polimero con il punto di fusione più basso. In questa zona i granuli iniziano a fondere e tutto il materiale viene compresso e spinto in avanti da una vite di estrusione, di tipo noto e non rappresentata nel disegno, che si trova all'interno dell'estrusore cilindrico 14.

La temperatura viene poi variata progressivamente e viene controllata automaticamente, settore per settore, mediante sensori a termocoppia, collegati a termoregolatori controllati da un'unità di controllo 21, per esempio di tipo PLC, e rispettivamente resistenze elettriche di riscaldamento dei diversi settori dell'estrusore cilindrico 14. Ventilatori centrifughi 16 sono previsti per il raffreddamento dell'estrusore cilindrico 14 mediante aria.

La scelta della temperatura di lavoro in ciascun settore dell'estrusore cilindrico 14 viene definita in funzione dello shear rate che si genera fra il cilindro e la vite di estrusione posta al suo interno e delle curve reologiche dei polimeri coinvolti nel processo.

In questo modo il materiale fuso raggiunge la corretta fluidità per poter attraversare la testa 22 dell'apparecchiatura di estrusione 11 ed essere estruso in forma tubolare, con diametro e spessore regolati dall'immissione di aria all'interno del tubolare di pellicola 20 in formazione e dalla velocità di traino.

Il pallone così rigonfiato viene raffreddato alla base da un flusso tangenziale d’aria, sale entro una torre di raffreddamento e lungo il percorso viene piegato e soffiettato, prima di raggiungere una calandra di traino 17 posta alla sommità dell'impianto 10 che completa l'appiattimento del tubolare di pellicola che viene rinviato verso il basso alle operazioni di avvolgimento in boline effettuate da un gruppo avvolgitore 18.

A titolo esemplificativo si danno alcune combinazioni di polimeri, a partire dalle seguenti coppie eterogenee: LDPE e polipropilene (PP); PP ed EVA/C; PVC ed EVA/C; poliuretano (PU) e LDPE, PU ed EVA/C, EVA/C e poliammidi, da cui- si possono ricavare le seguenti combinazioni a tre polimeri (A, B e C): LDPE, PP ed EVA/C; PP, EVA/C e PVC e così via.

E' ovvio che alla pellicola sintetica 20 ed al procedimento di fabbricazione fin qui descritti possono essere apportate modifiche o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall’ambito del presente trovato.

E' altresì ovvio che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad un esempio specifico, una persona esperta del ramo potrà senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di pellicole sintetiche e dei relativi procedimenti di fabbricazione, tutte rientranti nell'oggetto del presente trovato.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1 - Pellicola sintetica atta ad essere utilizzata in agricoltura, vantaggiosamente come copertura in serr icoltura , caratterizzata dal fatto che comprende uno strato di base costituito da almeno due polimeri eterogenei aventi strutture molecolari diverse e non combinabili fra loro dal punto di vista molecolare ma amalgamabili per le loro caratteristiche reologiche. 2 - Pellicola come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti polimeri sono disomogenei in fase amorfa per cui in detto strato è presente una pluralità di domini aventi fra loro diverse densità e/o viscosità, cosicché la diffusione della luce che attraversa detto strato è atta ad essere modificata per i fenomeni di diffrazione associati a detti domini. 3 - Pellicola come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti polimeri appartengono a classi chimiche diverse, ma non sono atti a reagire chimicamente fra loro. 4 - Pellicola come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti polimeri appartengono alla stessa classe chimica ma hanno caratteristiche reologiche molto differenziate. 5 - Pellicola come alla rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che dette caratteristiche reologiche comprendono il peso molecolare medio di ciascuno di detti polimeri, che sono molto diversi fra loro. 6 - Pellicola come alla rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che dette caratteristiche reologiche comprendono le conformazioni sferiche di detti polimeri, che possono essere diverse a parità di formula chimica. 7 - Pellicola come in una qualsiasi della rivendicazione precedenti, caratterizzata dal fatto che un una prima coppia di detti polimeri eterogenei associabili fra loro comprende polietilene a bassa densità (LDPE) e polipropilene (PP). 8 - Pellicola come in una qualsiasi della rivendicazione da 1 a 6, caratterizzata dal fatto che una seconda coppia di detti polimeri eterogenei associabili fra loro comprende polipropilene (PP) ed un copolimero di etilene-acetato di vinile (EVA/C). 9 - Pellicola come in una qualsiasi della rivendicazione da 1 a 6, caratterizzata dal fatto che una terza coppia di detti polimeri eterogenei associabili fra loro comprende polivinilcloruro (PVC) ed un copolimero di etilene-acetato di vinile (EVA/C). 10 - Pellicola come in una qualsiasi della rivendicazione da 1 a 6, caratterizzata dal fatto che una quarta coppia di detti polimeri eterogenei associabili fra loro comprende poliuretano (PU) e polietilene a bassa densità (LDPE). 11 - Pellicola come in una qualsiasi della rivendicazione da 1 a 6, caratterizzata dal fatto che una quinta coppia di detti polimeri eterogenei associabili fra loro comprende poliuretano (PU) ed un copolimero di etilene-acetato di vinile (EVA/C). 12 - Pellicola come in una qualsiasi della rivendicazione da 1 a 6, caratterizzata dal fatto che una quinta coppia di detti polimeri eterogenei associabili fra loro comprende un copolimero di etilene-acetato di vinile (EVA/C) ed una poliammide. 13 - Pellicola come in una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che le percentuali di detti due polimeri sono variabili fra 10 e 90%, rispettivamente 90 e 10%, vantaggiosamente fra 20 e 80%, rispettivamente 80 e 20%. 14 - Pellicola come in una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che almeno un ulteriore polimero eterogeneo è atto ad essere mescolato con detti due polimeri. 15 - Pellicola come in una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che le temperature di fusione di detti polimeri sono differenti fra loro ma comprese in un campo di accettabilità variabile fra 5 e 50°, vantaggiosamente fra 10 e 40°K. 16 - Pellicola come in una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che le caratteristiche reologiche di detti polimeri, descritte dai rispettivi MFI ( "Melt Flow Index") o da curve di viscosità apparente in funzione del gradiente di scorrimento/taglio ( "shear rate"), sono tali che il rapporto degli indici o dei valori di viscosità apparente è compreso fra 1 e 100, vantaggiosamente fra 1,5 e 20. 17 - Pellicola come in una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che almeno un secondo strato è associato a detto strato di base per definire una struttura multistrato. 18 - Procedimento per la fabbricazione di una pellicola sintetica come in una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ognuno di detti polimeri eterogenei viene avviato verso una testa di estrusione (22) di un'apparecchiatura di estrusione (11) tramite mezzi di alimentazione (14) provvisti di mezzi di riscaldamento atti a scaldare detti polimeri ad una determinata temperatura, prossima a quella di fusione del polimero che ha il punto di fusione più basso, per cui detti polimeri sono atti ad amalgamarsi fra loro, mantenendosi distinti e non combinandosi fra loro chimicamente. 19 - Procedimento come alla rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che le condizioni di estrusione di detta apparecchiatura di estrusione (11) sono tali da non provocare la formazione di fasi separate costituite da ciascuno di detti polimeri puri, ma piuttosto domini arricchiti di ciascuno di detti polimeri con gradienti di concentrazione variabili, ma senza linee e superfici di separazione di fase, né variazioni locali dello spessore di detta pellicola. 20 - Procedimento come alla rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di alimentazione (14) comprendono una vite di avanzamento di detti polimeri verso detta testa di estrusione (22), la velocità di rotazione di detta vite ed i profili della temperatura all'interno di detti mezzi di alimentazione (14) essendo funzione delle caratteristiche formulative della miscela di polimeri prescelta. 21 - Procedimento come alla rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che almeno un secondo strato viene associato a detto strato di base per definire una struttura multistrato di detta pellicola. 22 - Pellicola sintetica e relativo procedimento di fabbricazione sostanzialmente come descritti, con riferimento agli annessi disegni.