ITMI20080773A1 - Dispositivo per applicazioni termoidrauliche con migliorate proprieta anticalcare e relativo metodo di ottenimento - Google Patents

Dispositivo per applicazioni termoidrauliche con migliorate proprieta anticalcare e relativo metodo di ottenimento Download PDF

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ITMI20080773A1
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Description

“DISPOSITIVO PER APPLICAZIONI TERMOIDRAULICHE CON MIGLIORATE PROPRIETA’ ANTICALCARE E RELATIVO METODO DI OTTENIMENTO”
DESCRIZIONE
La presente invenzione è relativa ad un dispositivo per applicazioni termoidrauliche avente migliorate proprietà anticalcare e ad un metodo per l’ottenimento di detto dispositivo. Per gli scopi della presente invenzione, con il termine dispositivo per applicazioni termoidrauliche si intendono i componenti utilizzati nella realizzazione di sistemi di produzione di acqua calda o vapore per usi commerciali, industriali e domestici. Come esempio di dispositivi per applicazioni termoidrauliche si possono citare tubi di erogazione, resistenze, valvole, caldaie e simili, utilizzati in applicazioni quali: sistemi per produrre acqua calda o vapore per bevande calde in macchine automatiche e semiautomatiche, sia di tipo commerciale che domestico; elettrodomestici quali ferri da stiro, umidificatori, bollitori, lavastoviglie, lavatrici; macchine per la pulizia di pavimenti e simili con acqua calda o vapore, sia di tipo domestico che industriale; sistemi in cui l’acqua calda o vapore viene utilizzata per operazioni di pulizia del corpo umano; sistemi di riscaldamento dell’acqua per usi industriali.
E’ noto che la quantità di depositi solidi che si formano durante il processo di riscaldamento dell’acqua dipende da molti fattori: temperatura, concentrazione salina, pH, portata dell’acqua, presenza di inibitori, rugosità e composizione chimica del substrato, oltre altre condizioni che rendono il fenomeno complesso. L’acqua potabile infatti contiene una grande quantità di specie che provocano il deposito di sostanze solide, come: ioni calcio e magnesio, composti silicati solubili, ioni ferro ed altri. Tale deposito, che nel seguito verrà genericamente definito con il termine “calcare”, è in gran parte dovuto ai sali di calcio e magnesio che precipitato sulle pareti calde dei vari sistemi di generazione dell’acqua calda o vapore. I depositi che si formano sono in ordine di prevalenza: sali di calcio (esempio, carbonati, fosfati, solfati), di magnesio, silice o silicati, ossidi di ferro e idrossidi, fosfati di zinco e idrossidi.
Il deposito e le incrostazioni di calcare sono causate dalle acque contenenti sali disciolti, come ad esempio quelle potabili, e il fenomeno inizia quando parte dell’acqua viene evaporata, ad esempio per riscaldamento.
Le incrostazioni che si formano, ad esempio, nei tubi di erogazione, sulle resistenze, nelle valvole, sulle pareti delle caldaie, possono infatti provocare un blocco che può avvenire a causa della formazione di calcare che riduce progressivamente lo spazio ove deve passare l’acqua calda o vapore. Quando ciò avviene i sistemi o i componenti occlusi si fermano e si debbono sostituire o pulire. La formazione e la crescita di questo deposito di calcare risulta ben adesa alla superficie del pezzo, cosicché si ha l’occlusione dei fori delle valvole o il riempimento del corpo caldaie o il malfunzionamento delle resistenze. Di fatto questo sottoprodotto di riscaldamento dell’acqua mette, a lungo andare, i sistemi di produzione dell’acqua calda o vapore, fuori uso.
Attualmente l’unico modo per eliminare il deposito e ripristinare la funzionalità del sistema d’erogazione d’acqua calda o vapore, richiede l’azione meccanica di pulitura o, il più delle volte, l’utilizzo di soluzioni acide che sciolgono le sostanze depositate.
Per aumentare la vita di tali sistemi a volte l’acqua d’ingresso viene trattata con sistemi per ridurre la sua durezza o inibire la formazione di calcare, ma tali sistemi non eliminano il problema e concorrono ad aumentare la complessità e i costi dell’intero sistema, richiedendo inoltre anch’essi una periodica manutenzione.
Come si vede da quanto esposto, i dispositivi per applicazioni termoidrauliche di tipo noto presentano una serie di inconvenienti che si è tentato di risolvere, ma non in maniera pienamente soddisfacente.
In base a queste considerazioni, compito principale della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo per applicazioni termoidrauliche che consenta di superare gli inconvenienti descritti.
All’interno di questo compito, uno scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo per applicazioni termoidrauliche che sia dotato di migliorate proprietà anticalcare.
Non ultimo scopo di quanto forma oggetto della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo per applicazioni termoidrauliche, che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione ed a costi competitivi.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti attraverso un dispositivo per applicazioni termoidrauliche, secondo l’invenzione, che è caratterizzato dal fatto che almeno una porzione di una sua superficie destinata ad essere a contatto con acqua è rivestita con un film comprendente almeno uno strato di un materiale applicato mediante polimerizzazione in fase plasma di uno o più monomeri contenenti silicio.
In un suo ulteriore aspetto, la presente invenzione è relativa anche ad un metodo per la preparazioni di un dispositivo per applicazioni termoidrauliche avente migliorate proprietà anticalcare; il metodo secondo l’invenzione si caratterizza per il fatto di comprendere le seguenti fasi: a) predisporre un dispositivo per applicazioni termoidrauliche all’interno di una camera per il vuoto;
b) portare la camera per il vuoto in condizioni di pressione comprese tra 0,01 e 100 Pa;
c) introdurre una prima miscela gassosa comprendente almeno un monomero contenente silicio in detta camera;
d) portare detto monomero contenente silicio allo stato di plasma attraverso un onda elettromagnetica;
e) mantenere le condizioni di ionizzazione per un periodo di tempo sufficiente a far depositare uno strato di un polimero contenete silicio su almeno una porzione di una superficie di detto dispositivo.
Il dispositivo ed il metodo secondo l’invenzione, consentono di superare i problemi e gli inconvenienti dei dispositivi di tipo noto. In altre parole, si è verificato sperimentalmente che il rivestimento particolare, realizzato con tecnologie particolari, di almeno alcune porzioni di superficie del dispositivo, consente di ridurre in maniera considerevole la formazione di calcare su dette superfici, con ovvii benefici dal punto di vista dell’utilizzo e della lunghezza della vita utile del dispositivo stesso, nonché dei sistemi in cui è inserito.
Preferibilmente detti monomeri contenenti silicio sono scelti tra: esametildisilossano, tetrametilsilano, tetraetossisilano, 3-glicidossipropiltrimetilsilano, feniltrimetossisilano, dimetossimetilfenilsilano, tetraetossisilano, 3-metacrilossipropiltrimetossisilano, trietossivinilsilano, octametilciclotetrasilano, metiltrietossisilano, dietossimetilfenilsilano, tris(2-metossietossi)vinilsilano, feniltrietossisilano, dimetossidifenilsilano, tetrametildisilazano, esametildisilazano, dietossisimetilsilano, etiltrimetossisilano, tetrametossisilano, metiltrimetossisilano, dimetossidimetilsilano, tetrametildisilossano, tetrametil-etossisilano, metiltrimetossisilano, dimetildimetossi-silano, trimetilmetossisilano, tetraetilsilano e silano.
Inoltre, detti monomeri contenenti silicio sono preferibilmente monomeri organosiliconici gassosi in condizione di pressione tra 0,01 e 100 Pa.
Preferibilmente, il materiale polimerizzato depositato sulla superficie del dispositivo presenta formula bruta:
SiOxCyHzNw
con 0.1 ≤ x ≤ 10, 0 ≤ y ≤ 10, 0 ≤ z ≤ 10, 0 ≤ w ≤ 10.
Secondo una forma di realizzazione particolare del dispositivo secondo l’invenzione, detto film, applicato mediante polimerizzazione in fase plasma di uno o più monomeri contenente silicio, ha un'unica composizione di un tipo simile al quarzo naturale, ovvero SiO2, oppure di tipo siliconico quale SiOxCyHzNw
Secondo una forma di realizzazione particolare del dispositivo secondo l’invenzione, detto film comprende una pluralità di strati di materiali a diversa composizione applicati mediante polimerizzazione in fase plasma di uno o più monomeri contenente silicio. Ad esempio, detto film può comprendere un primo strato di formula bruta SiOx con x=2, ed un secondo strato di formula bruta SiOxCyHzNw.
Lo spessore delle strato, a composizione unica o pluristrato, di materiale applicato sulla superficie del dispositivo può variare in funzione delle esigenze. Si è visto che spessori compresi tra 0,01 e 10 μm garantiscono in genere buoni risultati in termini di proprietà anticalcare.
I dispositivi secondo l’invenzione possono essere preparati mediante deposizione in fase plasma di particolari monomeri.
Secondo la tecnica della polimerizzazione in fase plasma, nota anche come tecnica PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition), ossia deposizione con reazione chimica per mezzo di un plasma, un reagente principale (monomero), eventualmente miscelato con altri gas, viene portato allo stato di plasma ad una pressione intorno a 100 Pa e 0,01 Pa. In queste condizioni il monomero si frammenta e si lega con altre molecole per formare il polimero.
Il procedimento di polimerizzazione a bassa pressione di un film organico o inorganico avviene portando i gas reagenti allo stato di plasma; per gli scopi della presente invenzione, per plasma si intende un gas eccitato e cioè composto da specie neutre e da elettroni e ioni non legati tra loro, ma complessivamente neutro dal punto di vista elettrico.
Secondo la presente invenzione, con la tecnica PECVD è possibile far depositare su almeno parte delle superfici dei dispositivi che sono destinate ad entrare in contatto con l’acqua riscaldata, film comprendenti uno o più strati sottili di composizione SiOxCyHzNw. I termini x, y, z, e w possono variare in funzione delle caratteristiche chimiche che si vogliono avere e che vanno dall’inorganico ai composti siliconici. Grazie al deposito di questi strati,è possibile ottenere una superficie si cui si riduce notevolmente l’adesione, e quindi la formazione e la crescita, di depositi di calcare.
I monomeri impiegati per la reazione di deposizione sono composti organici e inorganici a base di silicio. Tipici composti organici a base di silicio utilizzabili per la realizzazione pratica della presente invenzione sono scelti dal gruppo comprendente tutti i composti organosiliconici contenti silicio, ossigeno, carbonio, idrogeno ed eventualmente azoto che sono gassosi in un intervallo di pressione tra 100 Pa e 0,01. Si possono citare, come esempi: esametildisilossano, tetrametilsilano, tetraetossisilano, 3-glicidossipropiltrimetilsilano, feniltrimetossisilano, dimetossimetilfenilsilano, tetraetossisilano, 3-metacrilossipropiltrimetossisilano, trietossivinilsilano, octametilciclotetrasilano, metiltrietossisilano, dietossimetilfenilsilano, tris(2-metossietossi)vinil-silano, feniltrietossisilano, dimetossidifenilsilano, tetrametildisilazano, esametildisilazano, dietossimetil-silano, etiltrimetossisilano, tetrametossisilano, metiltrimetossisilano, dimetossidimetilsilano, tetrametildisilossano, tetrametiletossisilano, metiltrimetossi-silano, dimetildimetossisilano, trimetilmetossisilano, tetraetilsilano e silano.
Il monomero o i monomeri siliconici vengono immessi nella camera di reazione, eventualmente con l’aggiunta di ossigeno. Il rapporto tra le pressioni parziale dei gas reagenti determinerà la tipologia chimica del film creato. Aumentando la quantità dell’ossigeno rispetto al monomero, si ottiene un rivestimento con sempre minor tenore di carbonio, fino ad escluderlo (es.: formazione di SiO2).
Variando il contenuto dei monomeri, e/o il loro rapporto relativo e/o il loro rapporto con l’ossigeno eventualmente presente, ad esempio andando a modificare il rapporto delle pressioni parziali del gas organosiliconico e dell’ossigeno, è possibile realizzare anche più strati consecutivi uno all’altro, ciascuno dei quali può presenta un rispettivo indice x, y, z, w.
Il metodo secondo l’invenzione, trova conveniente applicazione nel rivestimento di quei dispositivi che si vogliono proteggere dalla formazione di calcare come ad esempio la caldaia, la resistenza, le valvole. Il trattamento anticalcare può essere applicato su uno o tutti i componenti sensibili, in base alle specifiche esigenze.
I dispositivi termoidraulici possono essere realizzati con componenti in materiali metallici o loro leghe, come pure in materiali polimerici ivi comprese le gomme. E’ stato verificato che lo strato di materiale polimerico, può essere depositato su qualsiasi tipo di materiale che costituisce i componenti citati, ottenendo il medesimo effetto benefico.
Il procedimento di applicazione o deposizione di un film di copertura comprendente uno o più strati polimerici viene condotto in una camera per il vuoto, vale a dire una camera che sia in comunicazione con una sorgente di vuoto, tipicamente una o più pompe per il vuoto od altro adatto mezzo di aspirazione, la quale sia in grado di creare una depressione di 0,01 – 100 Pa entro la camera.
Nella camera vengono inseriti uno o più dispositivi a cui si vogliono impartire le proprietà anticalcare. I monomeri, eventualmente miscelati con ossigeno, vengono portati allo stato di plasma fornendo energia attraverso ad esempio un antenna; tipicamente l’energia viene fornita sotto forma di energia elettromagnetica ad alta frequenza, ad esempio 13,56 MHz, o a bassa frequenza dell’ordine dei KHz (bassa frequenza) oppure alla frequenza delle microonde, oppure attraverso una corrente continua (DC), tramite un generatore di radiofrequenza di un tipo adatto qualsiasi.
Quando i gas vengono eccitati e portati allo stato fisico di plasma, si ha il fenomeno della ionizzazione e la formazione di specie altamente reattive. I plasmi di gas organosiliconici, miscelati eventualmente con ossigeno, hanno come sottoprodotti di reazione CO2 ed H2O ed eventuale monomero non reagito.
Il polimero ottenuto con la tecnica PECVD si sviluppa in prossimità delle superfici dei dispositivi inseriti nella camera di processo. Sulla superficie o superfici esposte del manufatto si otterrà un sottile film, da qualche decina di nanometri a qualche micrometro, che in base alle condizione di processo può essere di composizione simile al quarzo naturale oppure di tipo siliconico e quindi con un tenore di carbonio nella composizione del rivestimento, oppure, modificando di volta in volta il rapporto tra organosiliconico e ossigeno, si otterranno dei film multistrati.
La formazione di un rivestimento tipo multistrato può essere ottenute senza interrompere la formazione del plasma, ma modificando il rapporto tra i reagenti durante la formazione del rivestimento.
Secondo una forma di attuazione preferita del metodo della presente invenzione, prima dell’applicazione del film (sia mono che multistrato) al dispositivo con metodo al plasma, come sopra descritto, il dispositivo o una sua parte superficiale può essere pretrattato con un processo cosiddetto di “plasma grafting”.
Con il termine “plasma grafting” si intende un processo secondo il quale almeno una porzione superficiale di un manufatto vengono fatte avvenire delle reazioni di ossidazione. Per gli scopi della presente invenzione, con l’espressione “plasma grafting” si indica un processo di applicazione di gruppi chimici, formatisi in fase plasma, alla superficie o parte della superficie da rivestire successivamente con la tecnica PECVD. A seconda del tipo di plasma impiegato, è possibile applicare al manufatto, ad esempio, gruppi ossidrili, amminici, o similari.
L’effetto del pretrattamento con plasma grafting è duplice: eliminare grazie al suo potere ossidativo eventuali micro contaminanti organici, che si scindono ed evaporano; ossidare la superficie preparando così il substrato al deposito in PECVD. In altre parole, l’eventuale pretrattamento con plasma grafting può permettere un migliore ancoraggio tra il substrato e il successivo film ottenuto con la tecnica PECVD.
I gas utilizzati per questo procedimento possono essere: Ossigeno, Aria, Azoto, Anidride Carbonica, Ossidi di Azoto o comunque tutti i plasmi di gas in grado di provocare reazioni di ossidazione sulla superficie del dispositivo.
Il pretrattamento con plasma grafting può avvenire nella stessa camera di processo utilizzata per il deposito del film con la tecnica PECVD. In questo caso la deposizione del film può anche essere immediatamente consecutiva al pretrattamento, vale a dire senza interrompere la formazione del plasma e inserendo in camera i reagenti necessari alla formazione dello strato di rivestimento.
Con un procedimento plasma grafting è quindi possibile pretrattare un manufatto, rivestendolo successivamente con almeno un film più o meno sottile sfruttando fenomeni di polimerizzazione in fase plasma. Analogamente al caso in cui non venga effettuato pretrattamento, ciò si può ottenere disponendo il dispositivo in una camera per il vuoto e, raggiunto il grado di vuoto desiderato (ad es. tra 0,01 Pa e 100 Pa), inserendo il reagente principale (monomero) che nelle condizioni di temperatura e pressione è gassoso, eventualmente miscelato con altri gas come ad esempio ossigeno. I gas vengono successivamente portati allo stato di plasma attraverso un onda elettromagnetica, che provoca la formazione del rivestimento che si depositerà sotto forma di strato sottile tre 0,01 e 10 μm sulla superficie del manufatto.
Di preferenza, i tempi di reazione nelle fasi di formazione del plasma sul dispositivo variano in un intervallo compreso tra 1 minuto a tre ore, a seconda anche dello spessore desiderato del film da far depositare.
ESEMPI
Le valutazioni delle prestazioni anticalcare di una serie di dispositivi secondo la presente invenzione sono state fatte andando a verificare la quantità e le caratteristiche di adesione del calcare su un sistema per erogare in modo continuativo acqua calda. Tutte le parti del sistema di erogazione a contatto con l’acqua calda sono state trattate con l’oggetto della presente invenzione, vale a dire: resistenza elettrica (materiale incoloy), corpo caldaia (materiale ottone), coperchio del corpo caldaia (materiale ottone), corpi elettrovalvole usate per controllare l’erogazione (materiale ottone), pistoni di chiusura delle elettrovalvole (materiale ottone e acciaio) con guarnizione ammesse, sistemi di canalizzazione dell’acqua (materiale ottone). Al sistema non sono stati applicati filtri addolcitori dell’acqua, in modo da verificare le prestazioni del sistema nelle situazioni più critiche.
Inoltre, sono stati testati in parallelo campioni con diverso grado di finitura superfiale, effettuata prima dell’applicazione dello strato protettivo anticalcare secondo la presente invenzione. In particolare sono stati considerati tre tipi di finitura: decapaggio acido, granigliatura o semplice sgrassatura con tensioattivi.
Le prove sono state effettuate sia su un campione rivestito con un unico strato essenzialmente omogeneo sia su campione con due strati a composizione variabile; inoltre, a scopo di confronto, è stato valutato anche il comportamento di un campione non trattato.
Nell’esperimento descritto, i componenti succitati sono stati trattati con i rivestimenti oggetto della presente invenzione, nelle seguenti condizioni operative:
ESEMPIO 1. Rivestimento monostrato
Fase 1. Pretrattamento con Plasma Grafting
a. Tipo di gas: O2
b. Frequenza generazione del plasma: 13,56 MHz c. Potenza generazione del plasma: 600 watt d. Tempo di trattamento: 2 minuti;
Fase 2. Rivestimento con film anticalcare tipo SiOx (con x=2)
a. Tipo di gas: O2 e HMDSO
b. Rapporto flusso O2 / HMDSO = 11,5 c. Frequenza generazione del plasma: 13,56 MHz d. Potenza generazione del plasma: 600 watt e. Tempo di trattamento: 60 minuti.
ESEMPIO 2. Rivestimento multistrato
Fase 1. Pretrattamento con Plasma Grafting
a. Tipo di gas: O2
b. Frequenza generazione del plasma: 13,56 MHz c. Potenza generazione del plasma: 600 watt d. Tempo di trattamento: 2 minuti;
Fase 2. Primo rivestimento con film anticalcare tipo SiOx (con x=2)
a. Tipo di gas: O2 e HMDSO
b. Rapporto flusso O2 / HMDSO = 11,5 c. Frequenza generazione del plasma: 13,56 MHz d. Potenza generazione del plasma: 600 watt e. Tempo di trattamento: 30 minuti;
Fase 3. Secondo rivestimento con film anticalcare di tipo siliconico
a. Tipo di gas: O2 e HMDSO
b. Rapporto flusso O2 / HMDSO = 2,5
c. Frequenza generazione del plasma: 13,56 MHz d. Potenza generazione del plasma: 600 watt e. Tempo di trattamento: 30 minuti
Le caratteristiche del sistema di prova erano le seguenti: 1. Volume interno della caldaia: 157 cm3
2. Lunghezza complessiva della resistenza: 65 cm
3. Diametro resistenza: 8.5 mm
4. Acqua potabile con durezza acqua d’ingresso a 15°F 5. Temperatura media dell’acqua in uscita: 75°C
6. Temperatura media dell’acqua in caldaia: 103°C
La prova consisteva nell’erogare acqua calda in quantità pari a 50 cm3 e 90 cm3 in successione continua. Lo stato di funzionamento della caldaia è stato valutato ai seguenti intervalli di erogazione: 10.000, 20.000, 30.000, 45.000, 65.000, ispezionando i vari componenti e tentando di rimuovere il calcare con getti d’acqua per verificarne l’adesione al substrato.
I risultati sono stati i seguenti.
10.000 EROGAZIONI
Esempio di riferimento (Dispositivi non rivestiti): in tutti i particolari è presente calcare ben adeso (soprattutto sulla resistenza) che non è rimovibile con acqua, si osserva una diminuzione della sezione di parte degli orifizi dovuta alla formazione di depositi di calcare. Sui pistoni di chiusura, ivi compreso le parti in gomma di tenuta è presente calcare adeso. Il sistema è operativo.
Esempio 1 (dispositivi con rivestimento monostrato): la quantità di calcare è notevolmente inferiore rispetto al non trattato e laddove è presente si rimuove facilmente con acqua, mostrando la superficie nativa; gli orifizi delle valvole sono liberi. Sui pistoni e sulle gomme di tenuta non è presente calcare. Il sistema è operativo.
Esempio 2 (dispositivi con rivestimento pluristrato): la quantità di calcare è notevolmente inferiore rispetto al non trattato e laddove è presente si rimuove facilmente con acqua, mostrando la superficie nativa; gli orifizi delle valvole sono liberi. Sui pistoni e sulle gomme di tenuta non è presente calcare. Il sistema è operativo.
20.000 EROGAZIONI
Esempio di riferimento (Dispositivi non rivestiti): il sistema va in blocco per occlusione da parte del calcare di alcuni degli orifizi delle valvole. La resistenza è diventata un blocco di calcare unico e solidale con la caldaia. La prova viene interrotta. Il calcare in nessun componente è rimovibile se non con attacco chimico acido. Il sistema non è più operativo.
Esempio 1 (dispositivi con rivestimento monostrato): la quantità di calcare è superiore rispetto alla prova dopo 10.000 erogazioni. Si osserva una maggiore quantità di calcare, soprattutto sulla resistenza, che risulta ben adeso. Nelle restanti parti, laddove è presente, il calcare, si rimuove facilmente con acqua, mostrando la superficie nativa; gli orifizi delle valvole sono liberi. Sui pistoni e sulle gomme di tenuta non è presente calcare. Il sistema è operativo.
Esempio 2 (dispositivi con rivestimento pluristrato): la quantità di calcare è uguale alla prova dopo 10.000 erogazioni. Si osserva solo un leggero incremento di calcare sulla resistenza. Comunque laddove è presente si rimuove facilmente con acqua, mostrando la superficie nativa; gli orifizi delle valvole sono liberi. Sui pistoni e sulle gomme di tenuta non è presente calcare. Il sistema è operativo.
30.000 EROGAZIONI
Esempio 1 (dispositivi con rivestimento monostrato): la quantità di calcare è superiore alla prova dopo 20.000 erogazioni. Alcune formazioni di calcare sulla resistenza e sul corpo caldaia sono tali da non essere rimovibile con la sola acqua. Nelle restanti parti, laddove è presente, il calcare, si rimuove facilmente con acqua, mostrando la superficie nativa; gli orifizi delle valvole sono liberi. Sui pistoni e sulle gomme di tenuta non è presente calcare. Il sistema è operativo.
Esempio 2 (dispositivi con rivestimento pluristrato): la quantità di calcare è sostanzialmente uguale alla prova dopo 20.000 erogazioni, tranne che sulla resistenza dove si ha una maggiore formazione di calcare, di cui parte risulta non rimovibile con acqua, senza però che il funzionamento del sistema ne sia pregiudicato. Nelle altre parti, laddove è presente, il calcare si rimuove facilmente con acqua, mostrando la superficie nativa; gli orifizi delle valvole sono liberi. Sui pistoni e sulle gomme di tenuta non è presente calcare. Il sistema è operativo
45.000 EROGAZIONI
Esempio 1 (dispositivi con rivestimento monostrato): la quantità di calcare è elevata pregiudicandone il suo impiego. L’adesione del calcare sulla resistenza e sul corpo caldaia è tale da non essere rimovibile con la sola acqua. Il sistema non è operativo.
Esempio 2 (dispositivi con rivestimento pluristrato): la quantità di calcare è cresciuta rispetto alla prova dopo 30.000 erogazioni, soprattutto sulla resistenza e sul corpo caldaia, senza però che il funzionamento del sistema ne sia pregiudicato. Si osserva una maggiore quantità di calcare in tutti i punti d’ispezione. In diverse zone, laddove è presente, il calcare si rimuove facilmente con acqua, mostrando la superficie nativa; gli orifizi delle valvole sono liberi. Sui pistoni e sulle gomme di tenuta non è presente calcare. Il sistema è operativo.
65.000 EROGAZIONI
Esempio 2 (dispositivi con rivestimento pluristrato): la quantità di calcare è cresciuta rispetto alla prova dopo 45.000 erogazioni, soprattutto sulla resistenza e sul corpo caldaia, senza però che il funzionamento del sistema ne sia pregiudicato. Si osserva una maggiore quantità di calcare in tutti i punti d’ispezione. In alcune zone laddove è presente, il calcare si rimuove facilmente con acqua, mostrando la superficie nativa; gli orifizi delle valvole sono liberi. Sui pistoni e sulle gomme di tenuta non è presente calcare. Il sistema è operativo.
Ritenute le prove sufficientemente esaustive, queste vengono interrotte. Dalle attività di sperimentazione svolte si evince che i rivestimenti di tipo SiOxCyHzNw, sia i monostrato di formula SiOx (con x=2) sia i pluristrato siliconici, ottenuti con la tecnica PECVD sono in grado di aumentare l’operatività dei sistemi di erogazione di acqua, mostrando un efficace trattamento anticalcare. Inoltre hanno il vantaggio di non possedere metalli pesanti che potrebbero essere rilasciati nell’acqua.
E’ stato inoltre notato che i sistemi decapatti, granigliati o sgrassati, prima dell’applicazione del rivestimento secondo la presente invenzione, mostrano identico comportamento.
In base a quanto sopra descritto si vede che il dispositivo per applicazioni termoidrauliche secondo l’invenzione, nonché il metodo per l’ottenimento di tali dispositivi, assolve i compiti e gli scopi prefissati.
Come esempio di dispositivi per applicazioni termoidrauliche secondo la presente invenzione si possono citare tubi di erogazione, resistenze, valvole, caldaie e simili. Tali dispositivi trovano conveniente applicazione in sistemi quali: sistemi per produrre acqua calda o vapore per bevande calde in macchine automatiche e semiautomatiche, sia di tipo commerciale che domestico; elettrodomestici quali ferri da stiro, umidificatori, bollitori, lavastoviglie, lavatrici; macchine per la pulizia di pavimenti e simili con acqua calda o vapore, sia di tipo domestico che industriale; sistemi in cui l’acqua calda o vapore viene utilizzata per operazioni di pulizia del corpo umano; sistemi di riscaldamento dell’acqua per usi industriali.
Sulla base della descrizione data, altre caratteristiche, modifiche o miglioramenti sono possibili ed evidenti al tecnico medio. Tali caratteristiche, modifiche e miglioramenti sono perciò da considerarsi parte della presente invenzione. In pratica, i materiali impiegati nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi, secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (18)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per applicazioni termoidrauliche, caratterizzato dal fatto che almeno una porzione di una sua superficie destinata ad essere a contatto con acqua è rivestita con un film comprendente almeno uno strato di un materiale applicato mediante polimerizzazione in fase plasma di uno o più monomeri contenenti silicio.
  2. 2. Dispositivo per applicazioni termoidrauliche secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti monomeri contenenti silicio sono scelti tra: esametildisilossano, 3-glicidossipropiltrimetil-silano, tetrametilsilano, tetraetossisilano, feniltrimetossisilano, dimetossimetilfenilsilano, tetraetossisilano, 3-metacrilossipropiltrimetossi-silano, trietossivinilsilano, octametilciclotetra-silano, metiltrietossisilano, dietossimetilfenil-silano, tris(2-metossietossi)vinilsilano, fenil-trietossisilano, dimetossidifenilsilano, tetrametil-disilazano, esametildisilazano, dietossisimetil-silano, etiltrimetossisilano, tetrametossisilano, metiltrimetossisilano, dimetossidimetilsilano, tetrametildisilossano, tetrametiletossisilano, metiltrimetossisilano, dimetildimetossisilano, trimetilmetossisilano, tetraetilsilano e silano.
  3. 3. Dispositivo per applicazioni termoidrauliche secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto materiale presenta formula bruta: SiOxCyHzNw con 0.1 ≤ x ≤ 10, 0 ≤ y ≤ 10, 0 ≤ z ≤ 10, 0 ≤ w ≤ 10.
  4. 4. Dispositivo per applicazioni termoidrauliche secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto film comprende una pluralità di strati di materiali a diversa composizione applicati mediante polimerizzazione in fase plasma di uno o più monomeri contenente silicio.
  5. 5. Dispositivo per applicazioni termoidrauliche secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto film comprende un primo strato di formula bruta SiOx con x=2, ed un secondo strato di formula bruta SiOxCyHzNw.
  6. 6. Dispositivo per applicazioni termoidrauliche secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto strato di materiale applicato mediante polimerizzazione in fase plasma ha uno spessore compreso tra 0,01 e 10 μm.
  7. 7. Dispositivo per applicazioni termoidrauliche secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti monomeri contenenti silicio sono monomeri organosiliconici gassosi in condizione di pressione tra 0,01 e 100 Pa.
  8. 8. Sistemi termoidraulici comprendenti uno o più dispositivi secondo le rivendicazioni precedenti.
  9. 9. Sistemi termoidraulici scelti tra: sistemi per produrre acqua calda o vapore per bevande calde in macchine automatiche e semiautomatiche, sia di tipo commerciale che domestico; elettrodomestici, ferri da stiro, umidificatori, bollitori, lavastoviglie, lavatrici; macchine per la pulizia di pavimenti e simili con acqua calda o vapore, sia di tipo domestico che industriale; sistemi in cui l’acqua calda o vapore viene utilizzata per operazioni di pulizia del corpo umano; sistemi di riscaldamento dell’acqua per usi industriali, comprendenti uno o più dispositivi secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 7.
  10. 10. Metodo per la preparazioni di un dispositivo per applicazioni termoidrauliche avente migliorate proprietà anticalcare caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: a) predisporre un dispositivo per applicazioni termoidrauliche all’interno di una camera per il vuoto; b) portare la camera per il vuoto in condizioni di pressione comprese tra 0,01 e 100 Pa; c) introdurre una prima miscela gassosa comprendente almeno un monomero contenente silicio in detta camera; d) portare detto monomero contenente silicio allo stato di plasma attraverso un onda elettromagnetica; e) mantenere le condizioni di ionizzazione per un periodo di tempo sufficiente a far depositare uno strato di un polimero contenete detto monomero su almeno una porzione di una superficie di detto dispositivo.
  11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detti monomeri contenenti silicio sono scelti tra: esametildisilossano (HMDSO), tetrametilsilano (TMS), tetraetossisilano (TEOS), tetrametildisilazano (TMDS), tetrametiletossisilano (TMOS), metiltrimetossisilano (MTMOS), dimetildimetossisilano (DMDMOS), trimetilmetossisilano (TMMOS), tetraetil silano (TES) e silano.
  12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 10 o 11, caratterizzato dal fatto che detta prima miscela gassosa comprende ossigeno.
  13. 13. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 10 a 12, caratterizzato dal fatto di prevedere una fase di pretrattamento di almeno una porzione di superficie di detto dispositivo mediante plasma grafting.
  14. 14. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 10 a 13, caratterizzato dal fatto che dette fasi da c) a e) prevedono l’uso di una prima e successivamente di una seconda miscela gassosa di composizione diversa.
  15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che dette prima e seconda miscela gassosa hanno i medesimi componenti ma in percentuali diverse.
  16. 16. Dispositivo per applicazioni termoidrauliche ottenuto con un metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 10 a 15.
  17. 17. Sistemi termoidraulici comprendenti uno o più dispositivi secondo la rivendicazione 16.
  18. 18. Sistemi termoidraulici scelti tra: sistemi per produrre acqua calda o vapore per bevande calde in macchine automatiche e semiautomatiche, sia di tipo commerciale che domestico; elettrodomestici, ferri da stiro, umidificatori, bollitori, lavastoviglie, lavatrici; macchine per la pulizia di pavimenti e simili con acqua calda o vapore, sia di tipo domestico che industriale; sistemi in cui l’acqua calda o vapore viene utilizzata per operazioni di pulizia del corpo umano; sistemi di riscaldamento dell’acqua per usi industriali, comprendenti uno o più dispositivi secondo la rivendicazione 16.
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