ITRM960532A1 - WATER HEATER APPLIANCE IN PLASTIC MATERIAL AND IN PARTICULAR WATER HEATER WITH STORAGE AND PRESSURE - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo: accompanying a patent application for an industrial invention entitled:
"Apparecchio scalda acqua in materiale plastico, in particolare scalda acqua ad accumulo e a pressione" "Water heater made of plastic material, in particular accumulation and pressure water heaters"
La presente invenzione riguarda un apparecchio scalda acqua in materiale plastico, in particolare, ma non esclusivamente, scalda acqua ad accumulo e a pressione. The present invention relates to a water heater made of plastic material, in particular, but not exclusively, accumulation and pressure water heaters.
Più in particolare, l’invenzione riguarda un apparecchio de! tipo detto interamente costituito in materiale plastico. More specifically, the invention relates to a device of said type entirely made of plastic material.
Come è ben noto, gli scalda acqua elettrici ad accumulo tradizionali si basano sulla preparazione di serbatoi in lamiera calandrata per la parte cilindrica, ed in lamiera imbutita per la chiusura superiore ed inferiore. As is well known, traditional electric storage water heaters are based on the preparation of tanks in calendered sheet metal for the cylindrical part, and in deep drawn sheet metal for the upper and lower closure.
Le varie parti vengono assemblate mediante saldatura e successivamente sottoposte a lavorazioni di rivestimento per consentire alle superfici interne una resistenza alla corrosione che assicuri la necessaria durata di esercizio all'apparecchiatura. The various parts are assembled by welding and subsequently subjected to coating processes to allow the internal surfaces a resistance to corrosion that ensures the necessary service life of the equipment.
Per tutti i produttori di apparecchi per il riscaldamento di acqua sanitaria e per le utilizzazioni di uso domestico, si è posto e continua a porsi il problema di realizzare un rivestimento interno, quanto più uniforme possibile, capace di garantire con idonea resistenza alla corrosione l'affidabilità del funzionamento. For all manufacturers of appliances for heating domestic water and for domestic use, the problem has arisen and continues to arise of creating an internal coating, as uniform as possible, capable of guaranteeing, with suitable resistance to corrosion, the reliability of operation.
Al fine di soddisfare tale esigenza, sono state proposte varie soluzioni, tra cui quella di ricorrere a procedimenti di rivestimento (coating) ed alla scelta di materiali particolari. In order to meet this need, various solutions have been proposed, including that of resorting to coating processes and the choice of particular materials.
Tra detti materiali, si possono citare le lamiere in acciaio basso-legate rivestite con zinco e con vernici costituite da sospensioni di resine termo-indurenti di tipo epossi-fenoliche, prepolimerizzate, e come alternative le lamiere, del tipo già indicato, rivestite con smalto, portato a costituire il coating porcellanato mediante sofisticati sistemi di spruzzaggio e di indurimento, le lamiere in rame, e prive di rivestimento interno (particolarmente utilizzate nei paesi anglosassoni), lamiere in acciaio inossidabile, tutte sostitutive di quelle in acciaio basso legato, e le lamiere di quest'ultimo tipo, rivestite all'interno di resine filmabili termoplastiche di tipo poliammidico (PA 12-Poliammide RILSAN). Among these materials, we can mention the low-alloy steel sheets coated with zinc and with paints consisting of suspensions of thermo-hardening epoxy-phenolic resins, prepolymerized, and as alternatives the sheets, of the type already indicated, coated with enamel , led to constitute the porcelain coating by means of sophisticated spraying and hardening systems, copper sheets, and without internal coating (particularly used in Anglo-Saxon countries), stainless steel sheets, all substitutes for those in low alloy steel, and sheets of the latter type, coated inside with polyamide-type thermoplastic filmable resins (PA 12-Polyamide RILSAN).
Si impiegano nelle caldaie in acciaio basso legato elementi sacrificali a base di magnesio, che si sostituiscono, nel processo di corrosione, ai componenti acciaiosi dell’apparecchiatura. Magnesium-based sacrificial elements are used in low alloy steel boilers, which replace the steel components of the equipment in the corrosion process.
L’uso dei materiali acciaiosi e dei rivestimenti sopra menzionati permette di soddisfare solo parzialmente i requisiti richiesti, in quanto i fenomeni di attacco corrosivo possono manifestarsi entro i periodi di garanzia per gli apparecchi e dar luogo a rientri e contestazioni per la non affidabilità dell'apparecchiatura. The use of the aforementioned steel materials and coatings only partially satisfies the required requirements, as the phenomena of corrosive attack can occur within the warranty periods for the devices and give rise to returns and complaints due to the non-reliability of the equipment.
Inoltre, essi incidono pesantemente sui risultati economici e sull’immagine del produttore. In addition, they heavily affect the economic results and the image of the manufacturer.
I principali inconvenienti sono da attribuire fondamentalmente ai materiali acciaiosi costituenti il manufatto, non sempre esattamente corrispondenti alle specifiche fissate, alla ridotta costanza e continuità dei rivestimenti protettivi utilizzati, e alla variabilità delle condizioni dei procedimenti tecnologici in uso nelle varie fasi del processo di produzione. The main drawbacks are basically attributable to the steel materials constituting the product, which do not always correspond exactly to the specifications set, to the reduced constancy and continuity of the protective coatings used, and to the variability of the conditions of the technological processes in use in the various stages of the production process.
Normalmente, gli scalda acqua ad accumulo tradizionali con sistema di riscaldamento elettrico, ad esempio quelli realizzati con contenitori in acciaio al carbonio basso-legato, comprendono un gruppo a flangia autoclavica che alloggia una resistenza elettrica, di potenza coerente con i volumi e l'utilizzazione dell’apparecchio ed i tubi di entrata e di uscita; un sistema di chiusura esterna costituita da gusci in polipropilene caricato con CaCO3 con funzione prevalentemente estetica (il volume tra caldaia e guscio esterno è attualmente riempito con schiuma poliuretanica semirigida con funzione di isolante termico ed entro certi limiti da supporto interno ai gusci di PP, che comunque non subiscono, durante l’esercizio sollecitazioni particolari); la flangia autoclavica, oltre alla resistenza elettrica, supporta un sistema termostatico ed un elemento, cosiddetto sacrificale, a base di magnesio (Mg) che salvaguarda, entro certi limiti, dalla corrosione, le parti interne della caldaia (la caldaia viene convenientemente rivestita con ricoprimenti di 15 - 40 μ e con vernici termoindurenti. In alcuni casi, per le apparecchiature a maggiore durata la superficie interna della caldaia subisce un ricoprimento a base di smalto (porcellanatura)). Normally, traditional storage water heaters with an electric heating system, for example those made with containers in low-alloy carbon steel, include an autoclavic flange unit that houses an electrical resistance, with a power consistent with the volumes and use. of the appliance and the inlet and outlet pipes; an external closing system consisting of polypropylene shells loaded with CaCO3 with a mainly aesthetic function (the volume between the boiler and the external shell is currently filled with semi-rigid polyurethane foam with the function of thermal insulation and within certain limits by internal support to the PP shells, which in any case they do not undergo particular stresses during exercise); the autoclavic flange, in addition to the electrical resistance, supports a thermostatic system and a so-called sacrificial element based on magnesium (Mg) which protects, within certain limits, the internal parts of the boiler from corrosion (the boiler is conveniently coated with of 15 - 40 μ and with thermosetting paints. In some cases, for equipment with longer life, the internal surface of the boiler undergoes an enamel-based coating (porcelain).
Alla luce di quanto sopra, negli anni recenti si è posta sempre maggiore attenzione alla soluzione dei problemi relativi alla qualità e alla affidabilità. In light of the above, in recent years increasing attention has been paid to solving problems relating to quality and reliability.
In questa ottica, tentativi sono stati rivolti alla realizzazione di caldaie in materiale termoplastico. With this in mind, attempts have been made to build boilers in thermoplastic material.
In questo contesto, nessuno dei tentativi proposti prima della presente domanda hanno portato a soluzioni commercialmente valide. In this context, none of the attempts proposed before the present application have led to commercially viable solutions.
In particolare, le soluzione proposte hanno riscontrato problemi dovuti al fatto che le caldaie sono in pressione. In particular, the proposed solutions have encountered problems due to the fact that the boilers are under pressure.
Al contrario, la soluzione messa a punto dalla Richiedente è in grado di soddisfare le esigenze particolari e di risolvere i problemi summenzionati. On the contrary, the solution developed by the Applicant is capable of satisfying the particular needs and solving the aforementioned problems.
La Richiedente ha basato la sua ricerca: The Applicant based her research:
- sull’uso di materiali polimerici modificati in lega con altri polimeri tecnici, additivati per migliorarne le caratteristiche di resistenza alle condizioni di lavoro delle apparecchiature ed all'invecchiamento, come protezione definitiva ai fenomeni di corrosione. I materiali vengono scelti in relazione alla loro lavorabilità per costituire conformazioni geometriche non tradizionali, per l'innovazione del design e della migliore collocazione nell’arredamento sanitario. - on the use of modified polymeric materials in alloy with other technical polymers, with additives to improve the characteristics of resistance to the working conditions of the equipment and to aging, as a definitive protection against corrosion. The materials are chosen in relation to their workability to create non-traditional geometric conformations, for design innovation and the best placement in healthcare furnishings.
- su processi di trasformazione mediante tecniche aggiornate di stampaggio anche di tipo multistrato. - on transformation processes using up-to-date molding techniques, also of the multilayer type.
- sulle possibilità di riciclo integrale dell’intera apparecchiatura (fatta eccezione per le parti di riscaldamento e controllo termico) che comprende non soltanto il contenitore entro cui l'acqua viene riscaldata ed accumulata in volumi pari a 5 ÷ 100 litri, ma anche i necessari complementi di isolamento termico e di rivestimento esterno, attraverso l’uso di materiali omogenei o compatibili tra loro e quindi adatti ad un rapido e conveniente riciclo per altre applicazioni. - on the possibilities of integral recycling of the entire equipment (except for the heating and thermal control parts) which includes not only the container in which the water is heated and stored in volumes equal to 5 ÷ 100 liters, but also the necessary ones complements of thermal insulation and external cladding, through the use of homogeneous or compatible materials and therefore suitable for rapid and convenient recycling for other applications.
In questa attività di ricerca che è stata svolta dalla Richiedente, i materiali su cui si è incentrata maggiormente l'attenzione e da cui sono stati ottenuti i migliori risultati sono tutti di tipo termoplastico e quindi particolarmente adatti ad operazioni di recupero e di rilavorazione. In this research activity which has been carried out by the Applicant, the materials on which the attention has been most focused and from which the best results have been obtained are all of the thermoplastic type and therefore particularly suitable for recovery and reworking operations.
Come è ben noto, nel corso degli ultimi decenni, le applicazioni delle materie plastiche si sono estese in molti campi, prima dominio assoluto dei materiali acciaiosi, ceramici ed a base di cemento/fibre rinforzanti. As is well known, over the last few decades, the applications of plastics have extended into many fields, the first absolute domination of steel, ceramic and cement / reinforcing fiber-based materials.
Questa evoluzione ha consentito di superare una serie di problemi che vanno dalla resistenza alla corrosione (anche esterna) alla maggiore facilità di giuntaggio e di tenuta, dal minor peso rispetto a quelli in lamiera al più ridotto costo di processabilità e dei materiali. This evolution has made it possible to overcome a series of problems ranging from resistance to corrosion (also external) to greater ease of joining and sealing, from the lower weight compared to those in sheet metal to the lower cost of processability and materials.
Sono stati superati, ad esempio, nell'utilizzazione del politene ad alta densità (ottenuto con procedimenti di polimerizzazione a bassa pressione dell’etilene) anche i problemi derivanti dal passaggio di fluidi ad alta pressione, mentre, sempre per lo stesso materiale, le caratteristiche di saldabilità a caldo hanno permesso una più rapida messa in opera delle reti di distribuzione idrica ed evitato anche costose e frequenti operazioni di controllo e di manutenzione. For example, the problems deriving from the passage of fluids at high pressure have been overcome in the use of high density polythene (obtained with low pressure polymerization processes of ethylene), while, again for the same material, the characteristics heat weldability allowed a more rapid implementation of the water distribution networks and also avoided costly and frequent control and maintenance operations.
Lo studio alla base della soluzione tecnica che viene proposta secondo la presente invenzione si è basato fondamentalmente sulla ricerca di caratteristiche di base, dal punto di vista meccanico, sufficientemente elevate e permanenti (entro certi limiti) in condizioni di pressioni di esercizio medie (corrispondenti a quelle delle reti di distribuzione) e di temperatura massima raggiunta nel riscaldamento dell’acqua sanitaria in accumulo all'interno dell’apparecchio in condizioni di cicli ripetuti nell’accumulo e nello scarico. The study underlying the technical solution proposed according to the present invention was fundamentally based on the search for basic characteristics, from the mechanical point of view, sufficiently high and permanent (within certain limits) in conditions of average operating pressures (corresponding to those of the distribution networks) and the maximum temperature reached in the heating of the domestic water accumulated inside the appliance in conditions of repeated cycles in the accumulation and drainage.
Un ulteriore scopo che si è prefisso la Richiedente è quello di soddisfare le caratteristiche di utilizzabilità dal punto di vista alimentare dei materiali termoplastici di base e di quelli in lega e di tutti i prodotti complementari utilizzati come additivi, cariche e rinforzanti con l’assenza o il mantenimento entro i limiti delle varie normative internazionali, di fenomeni di migrazione di componenti organici ed inorganici a carattere tossico o inquinante. A further object which the Applicant has set itself is to satisfy the usability characteristics from the food point of view of the basic thermoplastic materials and those in alloy and of all the complementary products used as additives, fillers and reinforcers with the absence or the maintenance within the limits of the various international regulations of migration phenomena of organic and inorganic components of a toxic or polluting nature.
Inoltre, si sono cercate caratteristiche di lavorabilità nella trasformazione delle materie prime in prodotti finiti, attraverso metodi di formatura ad iniezione, per soffiaggio o per termoformatura. Tali caratteristiche, che hanno diretto riferimento alla morfologia dei prodotti termoplastici, sono di importanza fondamentale sia nei processi di formazione, ma anche successivamente ai problemi di indeformabilità dimensionale (fenomeni di cristallizzazione legati al raffreddamento) ed alle tecnologie di saldatura delle varie parti del manufatto. Furthermore, workability characteristics were sought in the transformation of raw materials into finished products, through injection molding, blow molding or thermoforming methods. These characteristics, which have direct reference to the morphology of thermoplastic products, are of fundamental importance both in the formation processes, but also subsequently to the problems of dimensional non-deformability (crystallization phenomena linked to cooling) and to the welding technologies of the various parts of the product.
Un altro obbiettivo importante della presente invenzione è quello di poter riutilizzare le parti componenti il manufatto allo scopo di consentire un completo riciclo, così come prescritto dalle disposizioni legislative attuali e future (che è facile prevedere sempre più restrittive nei riguardi del produttore del manufatto stesso. Another important objective of the present invention is that of being able to reuse the component parts of the product in order to allow complete recycling, as prescribed by current and future legislative provisions (which it is easy to foresee more and more restrictive with regard to the manufacturer of the product itself.
Ancora uno scopo della presente invenzione è quello di ottenere una elevata affidabilità a tempi lunghi dello scalda acqua, a cui già ora si richiedono periodi garantiti di funzionamento superiori ai 5 anni. Another object of the present invention is to obtain a high long-time reliability of the water heater, for which guaranteed operating periods of more than 5 years are already required.
La necessità di ottenere questi scopi ha fino ad oggi costituito ostacoli alla realizzazione di apparecchiature, interamente rispondenti alle proprietà richieste di produzione, uso e durata. The need to achieve these aims has up to now constituted obstacles to the realization of equipment, fully satisfying the required properties of production, use and duration.
Diversi tentativi sono tuttavia stati fatti per cercare di utilizzare i materiali termoplastici in sostituzione di quelli metallici. However, several attempts have been made to try to use thermoplastic materials in place of metallic ones.
In particolare, si è trattato di tentativi parziali nel caso del rivestimento esterno con nessuna funzione di resistenza alle condizioni meccaniche e termiche, e totalmente nel caso di manufatti destinati all’uso di riscaldamento a bassissime pressioni e di piccoli quantità di accumulo. In particular, these were partial attempts in the case of the external coating with no function of resistance to mechanical and thermal conditions, and totally in the case of artifacts intended for the use of heating at very low pressures and small amounts of accumulation.
Sono pertanto disponibili attualmente in commercio scalda acqua elettrici con volumi di riscaldamento di 5 e 12 litri (in Italia, Germania, Spagna), quindi con prestazioni ridotte. Therefore, electric water heaters with heating volumes of 5 and 12 liters are currently available on the market (in Italy, Germany, Spain), therefore with reduced performance.
Anche l'utilizzazione di resine filmabili a base di poliammidi (PA) a 12 atomi di carbonio, come rivestimento interno di protezione alla corrosione ha dato risultati scadenti sia per le caratteristiche di assorbimento di acqua da parte delle resine poliammidiche sia, a causa di questo fenomeno, per il formarsi di problemi di blistering (bolle di distacco dalle superfici metalliche) che provocavano a tempi più o meno lunghi attacchi di corrosione a causa dell’umidità permeata attraverso il film poliammidico. Even the use of 12 carbon atoms polyamide (PA) -based filmable resins as internal corrosion protection coating has given poor results both for the water absorption characteristics of the polyamide resins and, due to this phenomenon, due to the formation of blistering problems (detachment bubbles from the metal surfaces) which caused corrosion attacks over a longer or shorter period of time due to the moisture permeated through the polyamide film.
Alla luce di quanto sopra e tenendo in considerazione la necessità di risolvere tutte le problematiche di cui sopra, viene proposto secondo l’invenzione un nuovo scalda acqua, che prevede una caldaia per differenti volumi (ad esempio da 5 a 100 It), costituito da materiali termoplastici tecno-polimerici di geometria anche adeguata ad esigenze di utilizzabilità, in cui la scelta dei materiali termoplastici, la loro modificazione formulistica e morfologica e la progettazione della struttura, coerente con le caratteristiche conferite al prodotto termoplastico, danno alla caldaia la possibilità di resistere a cicli P/T ripetuti, su valori fino a 8 bar e 95°C ed a tempi prolungati di resistenza all’ invecchiamento fino ad almeno 5 anni. In light of the above and taking into consideration the need to solve all the above problems, a new water heater is proposed according to the invention, which provides a boiler for different volumes (for example from 5 to 100 It), consisting of techno-polymeric thermoplastic materials with geometry also suitable for usability needs, in which the choice of thermoplastic materials, their formulation and morphological modification and the design of the structure, consistent with the characteristics conferred to the thermoplastic product, give the boiler the possibility of resisting to repeated P / T cycles, on values up to 8 bar and 95 ° C and to prolonged aging resistance times up to at least 5 years.
Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un apparecchio scalda acqua in materiale plastico, in particolare scalda acqua ad accumulo e a pressione comprendente un corpo caldaia realizzato in materiale polimerico termoplastico, un isolamento disposto esternamente a detto corpo caldaia, realizzato in materiale compatibile o reso compatibile con il materiale del corpo caldaia, e un guscio esterno a detto isolamento. Therefore, the specific object of the present invention is a water heating appliance made of plastic material, in particular a storage and pressure water heater comprising a boiler body made of thermoplastic polymeric material, an insulation disposed externally to said boiler body, made of material compatible or made compatible with the material of the boiler body, and a shell external to said insulation.
Detto guscio esterno può essere realizzato anch'esso in materiale compatibile o reso compatibile con quello del corpo caldaia, nel caso di volumi più piccoli, mentre per i valori più elevati può essere in materiale diverso tradizionale. Said external shell can also be made of a material that is compatible or made compatible with that of the boiler body, in the case of smaller volumes, while for higher values it can be of a different traditional material.
Preferibilmente, secondo l’invenzione, detto corpo caldaia può essere realizzato impiegando materiali poliolefinici, polimeri e copolimeri a base di stirolo e/o butadiene e/o acrilati, poliammidi, polifenileteri, polietersolfone, polisolfone, o loro leghe o miscele polimeriche. Preferably, according to the invention, said boiler body can be made using polyolefin materials, polymers and copolymers based on styrene and / or butadiene and / or acrylates, polyamides, polyphenyl ethers, polyethersulfone, polysulfone, or their alloys or polymeric mixtures.
Ulteriormente, secondo l’invenzione, al materiale utilizzato per la realizzazione del corpo caldaia può essere aggiunto un agente rinforzante o una carica, in percentuale a tra il 10 e il 40%, preferibilmente tra il 20 e il 30%, al fine di migliorarne le caratteristiche meccaniche e la stabilità dimensionale. Furthermore, according to the invention, a reinforcing agent or filler can be added to the material used for making the boiler body, in a percentage between 10 and 40%, preferably between 20 and 30%, in order to improve it. mechanical characteristics and dimensional stability.
In particolare, come agente rinforzante si può usare fibra di vetro o sferette di vetro, mentre come carica si può usare talco, carbonato di calcio o mica. Ovviamente si possono usare in combinazione gli agenti rinforzanti e le cariche. In particular, fiberglass or glass beads can be used as a reinforcing agent, while talc, calcium carbonate or mica can be used as filler. Of course, reinforcing agents and fillers can be used in combination.
Sempre secondo l’invenzione, a detto materiale si possono aggiungere agenti migliorativi delle caratteristiche di adesione dei rinforzanti e delle cariche alla massa polimerica (coupling agents) o loro miscele. Still according to the invention, to said material it is possible to add agents that improve the adhesion characteristics of the reinforcing agents and of the fillers to the polymeric mass (coupling agents) or their mixtures.
Ancora secondo l’Invenzione, si possono aggiungere , nel caso di impiego di leghe o miscele di polimeri, agenti compatibilizzanti o loro mescole, che consentono ai polimeri di legarsi tra di loro. Tali agenti possono anche essere utilizzati per il materiale impiegato per l’isolamento e/o per il guscio esterno. Still according to the invention, in the case of use of alloys or mixtures of polymers, compatibilizing agents or their mixtures, which allow the polymers to bind to each other, can be added. These agents can also be used for the material used for insulation and / or for the outer shell.
Inoltre, secondo l’invenzione, si possono prevedere agenti nucleizzanti ottimizzati allo scopo, per materiali cristallini. Furthermore, according to the invention, it is possible to provide nucleizing agents optimized for the purpose, for crystalline materials.
Sempre secondo l’invenzione, si possono aggiungere agenti antistatici, anti UV, antifiamma, coloranti e lubrificanti. Still according to the invention, antistatic, anti UV, flame retardant, dyes and lubricants can be added.
Infine, secondo l’invenzione, possono essere aggiunti agenti stabilizzanti di varia natura e composizione, per ridurre il cambiamento di caratteristiche del polimero con il passare del tempo. Finally, according to the invention, stabilizing agents of various nature and composition can be added to reduce the change in the characteristics of the polymer with the passage of time.
Il corpo caldaia dello scalda acqua secondo l’invenzione può essere realizzato per stampaggio ad iniezione o per stampaggio a soffiaggio. The boiler body of the water heater according to the invention can be made by injection molding or blow molding.
In una forma di realizzazione dello scalda acqua secondo l'invenzione, detto corpo caldaia può essere realizzato in due o più semigusci uniti tra di loro per saldatura, ad esempio con saldatura a piastra calda o ad innesto, o per incollaggio. In an embodiment of the water heater according to the invention, said boiler body can be made of two or more half-shells joined together by welding, for example with hot plate or plug-in welding, or by gluing.
Detto guscio esterno può essere realizzato, secondo l’invenzione, separatamente rispetto aN’isolamento, oppure come pelle o “crosta” esterna dell’isolamento stesso. Said outer shell can be made, according to the invention, separately from the insulation, or as a skin or external "crust" of the insulation itself.
La presente invenzione verrà ora descritta, a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui: The present invention will now be described, for illustrative but not limitative purposes, according to its preferred embodiments, with particular reference to the figures of the attached drawings, in which:
la figura 1 è una vista in sezione di uno scalda acqua secondo la tecnica anteriore; e Figure 1 is a sectional view of a water heater according to the prior art; And
la figura 2 è una vista in sezione di una forma di realizzazione di uno scalda acqua secondo l’invenzione. Figure 2 is a sectional view of an embodiment of a water heater according to the invention.
In figura 1 si può osservare uno scalda acqua 1 secondo la tecnica anteriore, che prevede un corpo caldaia 2 in materiale metallico, all'interno del quale sono previsti la resistenza 3 e l’anodo sacrificale 4. In figure 1 you can see a water heater 1 according to the prior art, which provides a boiler body 2 in metal material, inside which the resistance 3 and the sacrificial anode 4 are provided.
Esternamente al corpo caldaia 2 è disposto un isolamento 5 in poliuretano espanso, racchiuso da un guscio esterno 6 in materiale plastico. Outside the boiler body 2 there is an insulation 5 in expanded polyurethane, enclosed by an external shell 6 in plastic material.
Ovviamente, detto scalda acqua 1 presenta tutti gli inconvenienti summenzionati propri delle soluzioni della tecnica anteriore. Obviously, said water heater 1 has all the aforementioned drawbacks typical of the solutions of the prior art.
Lo scalda acqua 11 mostrato in figura 2 presenta invece un corpo caldaia 12 in materiale polimerico termoplastico realizzato in due semigusci uniti, in questo caso mediante saldatura a piastra calda. The water heater 11 shown in Figure 2, on the other hand, has a boiler body 12 made of thermoplastic polymeric material made of two joined half-shells, in this case by hot plate welding.
Esternamente al corpo caldaia 12 è previsto l’isolamento 13 in materiale compatibile o reso compatibile con quello utilizzato per il corpo caldaia 12, onde evitare qualsiasi problema per il riciclo dello scalda acqua 11 alla fine della sua vita operativa. Outside the boiler body 12, insulation 13 is provided in material that is compatible or made compatible with that used for the boiler body 12, in order to avoid any problem for the recycling of the water heater 11 at the end of its operating life.
Anche il guscio esterno 13 sarà realizzato in materiale compatibile o reso compatibile con quello del corpo caldaia 12. The outer shell 13 will also be made of a material that is compatible or made compatible with that of the boiler body 12.
Internamente al corpo caldaia 12 è prevista la resistenza 14. Come già detto, ai materiali termoplastici utilizzati come matrice primaria, possono venire aggiunti e miscelati per un’azione, regolata e verificata, cariche e rinforzanti, additivi di controllo del fenomeno di cristallizzazione e di stabilità dimensionale a fenomeni termici e meccanici (anche dovuti a tensioni interne durante i processi di formazione) ed additivi stabilizzanti all’ossidazione che possano assicurare il permanere delle proprietà del materiale, anche a lunga distanza di tempo. Resistance 14 is provided inside the boiler body 12. As already mentioned, fillers and reinforcers, additives for controlling the crystallization phenomenon and dimensional stability to thermal and mechanical phenomena (also due to internal tensions during the formation processes) and oxidation stabilizing additives that can ensure the permanence of the properties of the material, even over a long period of time.
Inoltre possono essere previsti additivi modificanti le proprietà di viscosità ed in genere delle proprietà reologiche, la migliore lavorabilità nella formazione in stampo dei manufatti allo scopo di ottenere forme e spessori regolari. Furthermore, additives modifying the viscosity properties and in general of the rheological properties, the best workability in forming the manufactured articles in the mold in order to obtain regular shapes and thicknesses can be provided.
Nel caso di ottenimento del corpo caldaia 12 mediante stampaggio ad iniezione, che rappresenta una delle tecnologie più largamente usate, non solo per i materiali termoplastici ma anche per elastomeri e termoindurenti, il corpo caldaia 12 viene realizzato stampando una o più parti e provvedendo alla saldatura con tecniche largamente sperimentate anche e in particolare durante lo sviluppo della presente invenzione. In the case of obtaining the boiler body 12 by injection molding, which represents one of the most widely used technologies, not only for thermoplastic materials but also for elastomers and thermosetting materials, the boiler body 12 is made by molding one or more parts and providing for welding with techniques widely tested also and in particular during the development of the present invention.
Il corpo caldaia 12 può essere ottenuto anche con procedimenti di stampaggio mediante soffiaggio, ad uno strato o multistrato (procedimenti di blow molding) avendo l’accortezza per una migliore regolazione dello spessore delle pareti del corpo cavo che costituisce lo stesso corpo caldaia di usare teste di soffiaggio a nucleo centrale spostabile e opportune geometrie dello stampo. Tale accorgimento costituisce oggi un’ottima possibilità tecnologica ed agevola la formazione di caldaie con geometrie complesse. The boiler body 12 can also be obtained with blow molding processes, single or multilayer (blow molding procedures) having the foresight for a better regulation of the thickness of the walls of the hollow body which constitutes the boiler body itself of using heads blow molding with a displaceable central core and appropriate mold geometries. This measure is now an excellent technological possibility and facilitates the formation of boilers with complex geometries.
Le buone caratteristiche di isolamento possedute dal poliuretano attualmente utilizzato, ed ottenuto mediante la miscela di due componenti pre-polimerizzati (isocianati e polioli) trattati generalmente con alogenati (FCKW 11, 12, 113-115) cloro-fluoruratialcani, sono dovute al basso valore di densità (da 0,02 a 0,08 g/cm<3>). The good insulation characteristics possessed by the polyurethane currently used, and obtained by the mixture of two pre-polymerized components (isocyanates and polyols) generally treated with halogenates (FCKW 11, 12, 113-115) chloro-fluorinated alkanes, are due to the low value density (0.02 to 0.08 g / cm <3>).
Tuttavia l’utilizzazione di questi prodotti, secondo le nuove normative, deve gradualmente cessare, a causa della perforazione dello strato di ozono nella stratosfera. E’ in corso, invece, il cambiamento a H-FKW senza cloro, non dannosi, nella preparazione delle schiume PUR, con agente CO2. However, the use of these products, according to the new regulations, must gradually cease, due to the perforation of the ozone layer in the stratosphere. On the other hand, the change to chlorine-free, non-harmful H-FKW is underway in the preparation of PUR foams, with CO2 agent.
Altre tecniche, alternative sono in fase di sviluppo, per l’eliminazione di FCKW e si basano sulla parziale sostituzione di espanso mediante elementi sottovuoto. Questo procedimento è di difficile applicazione nel caso degli scalda acqua. Nell’isolamento delle caldaie per le apparecchiature scalda acqua, anche se hanno ridotto la presenza di cloro si è preferito sostituire con nuove tecniche e nuovi materiali i prodotti a base PUR e ciò per consentire, nel recupero e nel riutilizzo dei materiali e nel caso di rientro o sostituzione delle apparecchiature alla fine del loro ciclo di utilizzazione, di non avere tra i prodotti da riciclare componenti estranei ai materiali costituenti le altri parti del manufatto scalda acqua. Other alternative techniques are being developed for the elimination of FCKW and are based on the partial replacement of foam by means of vacuum elements. This procedure is difficult to apply in the case of water heaters. In the insulation of boilers for water heating equipment, even if they have reduced the presence of chlorine, it was preferred to replace PUR-based products with new techniques and new materials and this to allow, in the recovery and reuse of materials and in the case of return or replacement of the equipment at the end of their cycle of use, not to have among the products to be recycled components extraneous to the materials constituting the other parts of the water heater product.
L'isolamento 13 dello scalda acqua secondo la presente invenzione è costituito da gusci stampati in materiale termoplastico espanso con agenti chimici, non dannosi e con densità assimilabile a quella del PUR. The insulation 13 of the water heater according to the present invention consists of shells molded in thermoplastic material expanded with chemical agents, which are not harmful and with a density similar to that of PUR.
Ciò è ottenuto da polimeri poliolefinici o polistirolici (resi questi compatibili con i materiali del corpo caldaia 12 e dell’eventuale rivestimento 14). This is obtained from polyolefin or polystyrene polymers (made these compatible with the materials of the boiler body 12 and any coating 14).
Per quanto riguarda I rivestimento, l’apparecchiatura che si ottiene secondo l’invenzione ed in modo particolare dall’utilizzazione di poliolefine espanse per via chimica e stampaggio a caldo, potrà utilizzare al posto dei gusci esterni, ottenuti per stampaggio ad iniezione di resine polipropileniche caricate con CaCO3, un procedimento di termoformatura con lastre termoplastiche, contemporaneo alla formazione dei gusci isolanti espansi. As regards the coating, the apparatus obtained according to the invention and in particular from the use of polyolefins expanded by chemical means and hot molding, can be used instead of the external shells, obtained by injection molding of polypropylene resins filled with CaCO3, a thermoforming process with thermoplastic sheets, at the same time as the formation of the expanded insulating shells.
Si otterrà, in questo modo la copertura del corpo caldaia con due o più gusci di materiale espanso avente una superficie esterna costituita da una "pelle” derivata dalla formatura e dalla perfetta adesione all'espanso di una lastra, il cui materiale sarà omogeneo o compatibile con quello costituente la caldaia e l’isolamento. In this way, the boiler body will be covered with two or more shells of expanded material having an external surface consisting of a "skin" derived from the molding and perfect adhesion to the foam of a slab, the material of which will be homogeneous or compatible. with the one constituting the boiler and the insulation.
La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate. The present invention has been described by way of illustration, but not of limitation, according to its preferred embodiments, but it is to be understood that variations and / or modifications may be made by those skilled in the art without thereby departing from the relative scope of protection, as defined from the attached claims.
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