BR112018069418B1 - Dispositivo funcionando em alta temperatura compreendendo um produto isolante, produto isolante adaptado a um tal dispositivo, utilização e processo de obtenção de um tal produto isolante - Google Patents
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Abstract
A invenção refere-se a um dispositivo, funcionando em alta temperatura, em particular até 550°C, e notadamente entre 50 e 350°C, tal como um forno ou uma parte de forno, este dispositivo sendo equipado com pelo menos um produto isolante formado de pelo menos um material isolante à base de aerogel(éis), com vantagem sob forma de pelo menos uma camada, em particular de pelo menos uma camada fibrosa, à base de aerogel(éis), o dito produto compreendendo menos de 0,55% em peso de agente(s) hidrofobizante(s). A invenção refere-se igualmente ao produto isolante apropriado para este dispositivo e à utilização deste produto para uma aplicação em alta temperatura.
Description
[0001] A presente invenção refere-se a uma instalação (ou aparelho ou dispositivo) suscetível de operar em alta temperatura, em particular a temperaturas até 550°C e notadamente compreendidas entre 50 e 350°C, como um forno de cozimento, em particular um forno destinado a uso doméstico, assim como um produto de isolamento térmico adaptado ao isolamento da dita instalação ou do dito forno, em particular adaptado ao isolamento de caixas de aquecimento dos ditos fornos.
[0002] É conhecido isolar partes ou componentes do forno, por exemplo o recinto (ou câmara ou caixa) de cozimento (ou de aquecimento), ou componentes, tais como uma ou mas fontes de iluminação do forno, para proteger notadamente os componentes do forno presentes em torno do recinto ou as partes externas do forno, do calor ou do superaquecimento, assim como para evitar as perdas de calor no exterior do recinto, este isolamento permitindo assim melhorar os desempenhos energéticos do forno de cozimento durante sua utilização. Os isolantes utilizados devem estar em condições de resistir às temperaturas elevadas às quais eles são confrontados e conservar seus desempenhos isolantes a estas temperaturas sem risco de degradação ou de emissões potencialmente perigosas para a saúde.
[0003] Os fornos são, com maior frequência, isolados com isolantes fibrosos, à base notadamente de fibras sintéticas tais como a lã de vidro ou a lã de rocha, por exemplo, utilizando camadas isolantes à base de tecidos de fibras de vidro ou de lã mineral, os desempenhos térmicos destes isolantes se traduzindo por valores de condutividade térmica À (medidos em particular segundo a norma ISO 8302) superiores a 32-35 mW/m.K, em particular da ordem de 40 mW/m.K, em temperatura ambiente, estes valores aumentando rapidamente, no entanto, com a temperatura (por exemplo, sendo da ordem de 60 mW/m.K a 200°C, da ordem de 90 mW/m.K a 300°C e da ordem de 120 mW/m.K a 400°C) e o consumo energético dos fornos comuns permanecendo relativamente elevado.
[0004] A maioria dos outros isolantes existentes em outras aplicações não são, eles mesmos, geralmente adaptados ao isolamento de instalações submetidas a altas temperaturas, estes materiais apresentando, conforme o caso, desempenhos térmicos melhores em temperatura ambiente, mas podendo se degradar ou perder seus bons desempenhos térmicos em alta temperatura ou ao longo do tempo. Este é o caso, por exemplo, dos isolantes orgânicos celulares de tipo polímero expandido ou espumas, estes materiais se degradando notadamente em alta temperatura. Do mesmo modo, os isolantes sob vácuo, da mesma forma que os aerogéis, não são tradicionalmente utilizados nos fornos, estes isolantes devido à sua natureza e/ou constituição e/ou componentes apresentando riscos potenciais de degradação ou de perda de seus desempenhos térmicos em alta temperatura.
[0005] Embora os fornos comuns sejam satisfatórios, es fabricantes de produtos elétricos, da mesma forma que os usuários, permanecem demandando melhorias dos desempenhos em matéria de consumo energético dos fornos, com produtos funcionais e eficazes desde a primeira utilização, de constituição sólida e segura, estes produtos conservando seus desempenhos ao longo do tempo.
[0006] A presente invenção procurou, portanto, desenvolver uma nova instalação (ou aparelho ou dispositivo), em particular doméstico ou do lar, funcionando em alta temperatura (em particular compreendida entre 50 e 350°C), tal como um forno de cozimento, e apresentando bons desempenhos térmicos sobre toda sua gama de temperaturas de utilização (em particular entre 50°C e 350°C), assim como um consumo energético melhorado, esta instalação podendo ainda ser utilizada eficazmente e sem riscos desde sua primeira utilização.
[0007] Este objetivo foi atingido pelo dispositivo (ou aparelho) de acordo com a invenção, funcionando em alta temperatura (ou seja superior à temperatura ambiente), em particular até 450°C ou mesmo 550°C, e notadamente entre 50 e 350°C, este dispositivo compreendendo (ou sendo munido ou revestido de) pelo menos um produto isolante, o dito produto sendo formado de pelo menos um material isolante (termicamente) à base de aerogel(éis), com vantagem sob forma de pelo menos uma camada, em particular de pelo menos uma camada fibrosa, à base de aerogel(éis) (ou contendo aerogéis), o dito produto compreendendo menos de 0,55% em peso de agente(s) hidrofobizante(s), em particular menos de 0,5% com vantagem menos de 0,4%, ou mesmo menos de 0,25%, notadamente menos de 0,1 %, ou mesmo menos de 0,05% em peso de agente(s) hidrofobizante(s)e, preferivelmente, sendo destituído, de agente(s) hidrofobizante(s).
[0008] Como indicado posteriormente e preferivelmente de acordo com a invenção, a taxa de componentes orgânicos no produto isolante acima citado é igualmente inferior a 5,5% em peso do dito produto, em particular inferior a 3%, preferivelmente inferior a 1,65%, o produto podendo ser em particular unicamente mineral.
[0009] A presente invenção refere-se igualmente ao produto de isolamento térmico (ou isolante ou produto isolante) adaptado ao isolamento do dispositivo (utilizável a) alta temperatura acima citado e sua utilização nesta aplicação, este produto podendo ser obtido de diversos modos (em particular por via direta, ou ainda a partir de produtos existentes graças a um processo de tratamento (ou de transformação)), assim como um processo possível de obtenção do dito produto a partir de produtos isolantes existentes.
[0010] O produto isolante de acordo com a invenção, em particular adaptado (ou destinado) ao isolamento de fornos (notadamente de uso doméstico), é um produto formado de pelo menos um material isolante (termicamente) formado (pelo menos em parte) de aerogel(éis) (ou à base de aerogel(éis) ou contendo aerogéis ou o aerogel), o dito produto ou material se apresentando com vantagem sob forma de pelo menos uma camada isolante, em particular de pelo menos uma camada (ou manta) fibrosa (ou à base de fibras), contendo um ou mais aerogéis, o dito material (ou a dita camada) compreendendo em particular de 25 a 95% em peso de aerogel(éis) (e geralmente de 5 a 75 % em peso de fibras no caso de camada(s) fibrosa(s) formada(s) de aerogel(éis)), o dito produto compreendendo menos de 0,55% em peso de (agente(s) ou composto(s)) hidrofobizante(s) (reagrupando o(s) silicone(s) e a hexametildissilazana), com vantagem menos de 0,5%, notadamente menos de 0,4%, em particular menos de 0,25%, notadamente menos de 0,1 %, ou mesmo menos de 0,05% em peso de agente(s) hidrofobizante(s)e, preferivelmente, sendo destituído de hidrofobizante(s).
[0011] Os aerogéis são conhecidos como isolantes em outras aplicações, estes aerogéis se apresentando notadamente sob forma de grânulos translúcidos ou de pó fino, e sendo efetivos em temperatura ambiente em termos de isolamento térmico, estes aerogéis podendo ser utilizados dentro de esteiras (ou mantas) formadas de fibras emaranhadas. Estes aerogéis são difíceis e caros de obter em escala industrial, necessitam de condições de secagens delicadas e são sensíveis à água podendo degradar suas propriedades de isolamento térmico, notadamente ao longo do tempo. Eles compreendem, assim, tradicionalmente, componentes hidrofobizantes provenientes do processo de síntese dos aerogéis e/ou provenientes dos aditivos adicionados durante a fabricação destes isolantes. De modo surpreendente, portanto, a presente invenção evidenciou que a supressão destes hidrofobizantes ou a ausência destes hidrofobizantes nos isolantes à base de aerogéis para utilização nos fornos, não afeta significativamente as propriedades de isolamento destes isolantes às temperaturas de utilização para esta aplicação, o isolamento obtido sendo particularmente satisfatório e melhorado em relação àquele obtido com os isolantes para fornos tradicionais. De modo igualmente surpreendente, a utilização destes produtos de acordo com a invenção permite melhorar os desempenhos em matéria de consumo energético dos fornos equipados destes produtos. Além disso, estes produtos ou os fornos equipados destes produtos não apresentam de riscos de emissão de produtos tóxicos, e isto desde a sua primeira utilização.
[0012] O produto isolante utilizado de acordo com a invenção pode ser obtido diretamente ou a partir de produtos (compreendendo hidrofobizantes) existentes, estes produtos tendo sido neste caso "desidrofobizados" (os agentes hidrofobizantes tendo sido limitados ou preferencialmente retirados ou destruídos, por exemplo por calcinação como explicitado aqui abaixo).
[0013] Assim, um processo possível e satisfatório de obtenção de um produto isolante de acordo com a invenção a partir de produtos existentes compreende pelo menos uma etapa de extração do ou dos (agentes) hidrofobizantes (ou etapa de "desidrofobização") de um material isolante à base de aerogel(éis) ou de um produto incorporando o dito material (em particular de um produto comercial), o dito material ou o dito produto compreendendo notadamente de 25 a 95% em peso de aerogel(éis). Esta etapa de extração é efetuada em particular submetendo o dito produto ou material a um tratamento térmico (ou (etapa de) calcinação) a uma temperatura de pelo menos 320°C, preferivelmente de pelo menos 350°C e, com vantagem, inferior a 550°C, notadamente inferior a 450°C, durante pelo menos 10 horas e, preferivelmente, durante pelo menos 12 h e, com vantagem, durante menos de 20 h, de modo notadamente a calcinar ou destruir, na totalidade ou pelo menos em parte, os agentes hidrofobizantes presentes, em particular de modo que a taxa de hidrofobizante(s) no produto ou no material isolante à base de aerogel(éis) seja/se torne inferior a 0,55% em peso (em relação ao peso do dito produto ou material), com vantagem inferior a 0,5%, notadamente inferior a 0,4%, em particular inferior a 0,25%, notadamente inferior a 0,1%, ou mesmo inferior a 0,05% em peso, ou mesmo nula.
[0014] Este processo de tratamento permite transformar aerogéis comerciais a fim de tornar os mesmos compatíveis com uma utilização como isolantes térmicos nos fornos de cozimento de acordo com a invenção, em particular nas caixas de aquecimento dos ditos fornos, esta transformação não acarretando degradações prejudiciais como indicado previamente.
[0015] A utilização do produto de acordo com a invenção, obtido diretamente ou por um tratamento de produtos já existentes (consistindo na supressão ou na extração de certos componentes escolhidos servindo ou tendo servido à fabricação dos aerogéis), não impede assim de obter boas propriedades de isolamento térmico e permite ainda melhorar os desempenhos dos fornos em relação àqueles dos fornos utilizando isolantes habituais de fibras minerais, enquanto se satisfaz os imperativos em termos de segurança, de saúde e de meio ambiente.
[0016] Em particular, nota-se que o produto ou o forno equipado com o produto permanece abaixo do limiar de emissão de componentes orgânicos voláteis (VOC) esperado nesta utilização, e isto desde sua primeira utilização (o isolante de acordo com a invenção estando, pois, pronto para o emprego e podendo ser inserido nos fornos sem tratamento prévio), em particular apresenta com vantagem uma emissão de formaldeído (ou formol) inferior ou igual a 10 mg/kg (ou seja inferior ou igual a 10 mg de formol emitido/liberado por kg do dito produto isolante), em particular inferior ou igual a 8 mg/kg, preferivelmente inferior a 5 mg/kg, ou mesmo inferior a 3 mg/kg, esta emissão sendo medida conforme a norma NF EN 120 e correspondendo aproximadamente à emissão máxima por 12 horas atingida pelo isolante no curso de seja qual for o exercício de aquecimento -cozimento, pirólise- do forno equipado com o dito produto isolante, a temperatura de aquecimento estando compreendida entre 50°C e 550°C (e na prática estando geralmente compreendida entre 50 e 240°C).
[0017] O produto isolante térmico, de acordo com a invenção, apresenta igualmente uma boa resistência ao fogo, uma boa resistência mecânica e uma boa durabilidade (ou resistência ao envelhecimento). Ele apresenta em particular uma resistência ao fogo de classe A1, conforme a norma EN 13501-1, e uma condutividade térmica inferior a 50 mW/m.K, preferivelmente inferior a 40 mW/m.K, ou mesmo inferior a 35 mW/m.K à temperatura de 200°C (a condutividade térmica sendo medida conforme a norma ISO 8302), esta condutividade sendo ainda bem inferior à temperatura ambiente. Com vantagem, o produto isolante de acordo com a invenção apresenta ainda uma condutividade térmica inferior a 50 mW/m.K, em particular inferior a 40 mW/m.K, a 300°C, assim como uma condutividade térmica inferior ou igual a 60 mW/m.K em particular inferior a 55 mW/m.K, a 400°C.
[0018] O material à base de aerogéis formando a estrutura do produto de acordo com a invenção pode integrar aerogéis sob diferentes formas (em particular sob formas de esferas ou partículas) ou sintetizados de diferentes modos.
[0019] Os aerogéis são geralmente obtidos a partir de um gel, fabricado por exemplo por hidrólise em presença de um solvente e depois gelificação com catálise a partir de um precursor e depois por evaporação ou extração do líquido formando o gel (por exemplo em condições supercríticas ou subcríticas) a fim de substituir o dito líquido por um gás (em particular o ar) sem colapso da estrutura porosa. Os aerogéis assim formados são materiais altamente porosos, de poros abertos, e cujo tamanho dos poros é nanométrico.
[0020] Os aerogéis presentes no produto de acordo com a invenção são, com vantagem, aerogéis inorgânicos, em particular à base de óxidos, como aerogéis à base de sílica, de alumínio e/ou de titânio. Preferivelmente, o produto de acordo com a invenção compreende pelo menos um aerogel de sílica como aerogel(éis) e, preferivelmente, compreende essencialmente (para pelo menos 50% e, preferivelmente, para 100%, em peso dos aerogéis) ou unicamente aerogéis de sílica.
[0021] Com vantagem, que o produto ou material formado de aerogel(éis), de acordo com a invenção, seja formado de uma ou de várias partes ou camadas isolantes à base de aerogel(éis), cada parte ou camada apresenta preferivelmente uma taxa de aerogel(éis) compreendida entre 25 e 95%e, preferivelmente, compreendida entre 40 e 85% em peso da dita parte ou camada ou parte, a taxa de aerogel(éis) no núcleo produto (final) isolante, de acordo com a invenção, estando igualmente e com vantagem compreendida entre 25 e 95% (em peso do produto), preferivelmente entre 40 e 85%.
[0022] Preferivelmente, o ou os materiais ou camadas à base de aerogel(éis) utilizado(s) ou tratado(s) e formando a estrutura do produto isolante de acordo com a invenção é(são) uma ou mais camadas fibrosas (ou formadas de fibras), em particular de tipo esteira(s) (ou colchão ou manta(s) formado(s) de fibras (em particular fios e/ou filamentos) emaranhadas), formando uma estrutura porosa ou «descontínua», contendo aerogéis. Cada camada fibrosa pode ser formada de modo conhecido, por exemplo, por depósito de fibras, provenientes de uma fieira ou de um outro dispositivo de formação de fibras (em particular obtidas por centrifugação e depois estiradas), sobre um tapete, e eventualmente junção das fibras entre si eles por ligação mecânica, notadamente por agulhagem, ou por ligação química por meio de um ligante aplicado sobre as fibras. Os aerogéis podem ser integrados às fibras de diferentes modos, seja por mistura com aerogéis pré-formados (fabricados independentemente das camadas fibrosas), seja por impregnação das camadas fibrosas por ou em uma solução permitindo formar os aerogéis in situ, por exemplo impregnando as camadas por (uma solução contendo) os reativos permitindo obter os aerogéis, a extração do líquido e a gelificação sendo operadas (em particular em condições supercríticas) a fim de obter camadas isolantes contendo aerogéis. Exemplos de camadas, ou esteiras, de aerogéis (reforçadas por fibras) obtidas por impregnação são notadamente esteiras de aerogéis comercializadas sob a referência Spaceloft® ou Cryogel pela empresa Aspen Aerogel Inc.
[0023] Cada camada fibrosa pode ser formada de diferentes tipos de fibras (inorgânicas e/ou orgânicas). Preferivelmente, escolhe-se camadas fibrosas tais que uma maior parte (pelo menos 50% em peso, em particular pelo menos 75% ou pelo menos 80% em peso das fibras), ou mesmo com vantagem o conjunto, das fibras de cada camada, são fibras inorgânicas/minerais, estas fibras podendo notadamente ser escolhidas dentre as fibras de vidro (ou a lã de vidro), as fibras de rocha (ou a lã de rocha), as fibras cerâmicas, as fibras de basalto, etc., e sendo preferivelmente fibras de vidro (par exemplo de vidro E ou C), ou de rocha. Conforme o caso, é possível ter uma baixa proporção fibras orgânicas (como fibras de polietileno, de polipropileno, de poliacrilonitrila, de poliamida, de aramida, de poliéster, de ácido poliláctico, de politereftalato de etileno (PET), etc.).
[0024] As camadas fibrosas utilizadas, conforme o caso, são com vantagem porosas e respirantes, isto é, permeáveis à difusão de vapor d’água e de ar. Elas apresentam preferencialmente (cada uma) uma massa por volume compreendida entre 8 e 90 kg/m3, em particular entre 20 e 90 kg/m3, notadamente da ordem de 30 a 80 kg/m3.
[0025] Os materiais à base de aerogéis disponíveis comercialmente compreendendo, geralmente, além dos aerogéis e, conforme o caso, as fibras acima citadas, componentes orgânicos provenientes de sua fabricação, tais como agentes hidrofobizantes como visto previamente, o produto de acordo com a presente invenção seleciona ainda o material ou a ou as camadas à base de aerogéis que o formam em que eles compreendem necessariamente menos de 0,55 % de agente(s) hidrofobizante(s) em vista de sua utilização em fornos, como indicado de acordo com a invenção, tais materiais ou camadas podendo ser obtidos diretamente suprimindo ou limitando o recurso a hidrofobizantes durante a fabricação destes materiais a fim de obter as taxas requisitadas ou utilizando o processo de tratamento mencionado de acordo com a invenção a partir dos materiais ou camadas à base de aerogéis comercialmente disponíveis.
[0026] Como já indicado, é corrente nos processos habituais de obtenção dos materiais à base de aerogéis destinados ao isolamento térmico (principalmente de paredes de edificações ou eventualmente de contêineres ou canalizações), adicionar um agente hidrofobizante, principalmente o silicone ou de a hexametildissilazana, na composição inicial permitindo obter os aerogéis ou durante a síntese dos ditos aerogéis ou sobre o produto resultante da dita síntese, a hidrofobização (ou operação visando a tornar o material hidrófobo) pelo agente hidrofobizante tendo notadamente por fim melhorar a resistência ao envelhecimento do produto obtido e/ou sendo considerado como permitindo contribuir para a obtenção de uma baixa condutividade térmica. A taxa de agente(s) hidrofobizante(s), em particular de silicone, e/ou de hexametildissilazana, nos materiais à base de aerogéis obtidos, notadamente nos materiais à base de aerogéis disponíveis comercialmente para o isolamento térmico (geralmente de paredes de edificações), pode assim ir até 10% em peso (em relação ao peso do ou dos materiais à base de aerogel).
[0027] Por agente hidrofobizante, entende-se um agente (ou aditivo ou composto), formado, conforme o caso, de um ou vários componentes, permitindo tornar o produto, incorporando o mesmo, hidrófobo, este poder de hidrofobização sendo notadamente avaliado medindo a absorção de água (valor de absorção de água expresso em kg/m2 conforme a norma EN 1609 ou em porcentagem conforme a norma ASTM C1511). De acordo com a invenção, a taxa de agente(s) hidrofobizante(s) presente(s) em relação ao conjunto dos compostos presentes (a seco/em relação ao extrato seco) no produto de acordo com a invenção é com vantagem (tornado ou escolhido) inferior a 0,55%, com vantagem inferior a 0,5%, notadamente inferior a 0,4%, em particular inferior a 0,25%, notadamente inferior a 0,1 %, ou mesmo inferior a 0,05% em peso, ou mesmo nula, estes agentes sendo o silicone e/ou a hexametildissilazana acima citados. Com vantagem, a taxa de agente(s) hidrofobizante(s) em cada parte do produto de acordo com a invenção (cujo material forme aerogel(éis)) é igualmente inferior a 0,55%, com vantagem inferior a 0,5%, notadamente inferior a 0,4%, em particular inferior a 0,25%, notadamente inferior a 0,1 %, ou mesmo inferior a 0,05% em peso, ou mesmo nula. Como indicado previamente, a redução desta taxa de agente(s) hidrofobizante(s), não somente não impacta de modo significativo as propriedades de isolamento térmico e/ou a resistência ao envelhecimento do produto obtido, nas condições de sua utilização em fornos, mesmo após vários ciclos de cozimento, mas o forno assim equipado apresenta melhores rendimentos e a taxa de emissão de formol, com vantagem de COV permanece, além disso inferior ou igual a 10 mg/kg (medida conforme a norma NF EN 120- método de medida com tubo quente a 350°C). Como indicado previamente, estes efeitos são particularmente surpreendentes porque é tradicionalmente considerado que o agente hidrofobizante é essencial para garantir uma baixa condutividade dos aerogéis (o aerogel sendo então protegido contra a absorção de água em temperatura ambiente, absorção que não o tornaria mais isolante/o tornaria condutor).
[0028] Cada material ou camada isolante utilizado(a), além do fato de que ele ou ela apresenta uma taxa de hidrofobizante limitada, é igualmente com vantagem essencialmente (ou mesmo unicamente) mineral. A taxa de componentes orgânicos presentes (avaliada notadamente medindo a massa do material antes e depois da calcinação) é com vantagem inferior a 5,5%, em particular inferior a 3%, preferivelmente inferior a 1,65%, em peso do produto (e pode ser igualmente reduzida pelo processo acima citado). O material ou a camada pode se for o caso compreender um ligante (em particular de base aquosa, este ligante podendo se for o caso compreender diferentes compostos orgânicos ou inorgânicos (resina(s), aditivo(s), etc.)), a uma taxa inferior a 10% em peso de matéria seca em relação ao material ou à camada, este ligante permitindo se for o caso, em uma camada fibrosa ligar as fibras entre si. Cargas inorgânicas e/ou um ou mais dos aditivos preferivelmente inorgânicos, a taxas não excedendo 5% em peso podem eventualmente estar presentes no produto de acordo com a invenção, notadamente quando uma ou várias propriedades e/ou funções são procuradas (presença por exemplo de um opacificante).
[0029] O produto de acordo com a invenção (ou cada material ou camada isolante contendo aerogéis) compreende geralmente (ou é formado) de 25 a 95% (em particular de 40 a 85%) em peso de aerogel(éis) (preferivelmente inorgânico(s)), e se for o caso de 5 a 75 % (em particular de 20 a 40 %) em peso de fibras, preferivelmente (para pelo menos 50% em peso e, com vantagem, até 100% em peso, dentre elas) inorgânicas (em particular de fibras de vidro ou de rocha). Este produto é preferivelmente de espessura limitada, sua espessura não excedendo 50 mm, e sendo com vantagem inferior a 35 mm (a espessura de cada camada se for o caso podendo estar compreendida entre 5 e 35 mm).
[0030] O produto de acordo com a invenção é geralmente formado de um único tipo de material à base de aerogéis ou de uma única camada isolante (com um tratamento de superfície eventual), mas ele pode igualmente compreender várias partes ou camadas isolantes, ligadas por exemplo por colagem ou superpostas, este produto podendo ser mais ou menos denso (por exemplo de densidade compreendida entre 100 kg/m3 e 250 kg/m3), as fibras formando, se for o caso este produto (além dos aerogéis) sendo preferencialmente (majoritariamente, a pelo menos 80% em peso das fibras) fibras de vidro E ou C (e compreendendo eventualmente uma baixa proporção de fibras orgânicas, em particular de tipo PET). O produto de acordo com a invenção pode ser acompanhado se for o caso de um tratamento de superfície, por exemplo em tela de vidro, notadamente para limitar a poeira e/ou ser recoberto sobre seu ou seus cantos por um adesivo tipo scotch, por exemplo de alumínio, pela mesma razão.
[0031] O produto isolante de acordo com a invenção se apresenta geralmente sob forma (semi-)rígida e pode ser fixado sobre ou em torno das paredes ou elementos a isolar por diferentes meios (colagem, grampeamento, fixação por parafuso, ligação por arco, etc.).
[0032] Ele convém em particular para o isolamento do todo ou de parte da caixa de aquecimento dos fornos (quer se trate da porta, da face traseira ou das faces laterais, chamadas igualmente cinta), e/ou para o isolamento e a proteção de certos elementos do forno (tais como lâmpadas). O isolante é posicionado em particular em torno ou sobre as paredes ou os elementos envolvidos.
[0033] Os desempenhos térmicos do isolante de acordo com a invenção se traduzem por valores de condutividade térmica À com vantagem inferiores a 50 mW/m.K, preferivelmente inferiores a 40 mW/m.K, ou mesmo inferiores a 35 mW/m.K à temperatura de 200°C (esta condutividade sendo ainda bem inferior à temperatura ambiente), com vantagem inferior a 50 mW/m.K, ou mesmo inferior a 40 mW/m.K, a 300°C, e de modo particularmente vantajoso inferior ou igual a 60 mW/m.K, ou mesmo inferior a 55 mW/m.K, a 400°C. A condutividade térmica À (em W/m.K) representa a quantidade de calor passando através do isolante (de um metro de espessura, por m2). Os valores de condutividade térmica À (comparados a pressão, em particular a pressão atmosférica (1 bar), e temperatura idênticas, são medidos por meio do método da placa quente guardada (norma ISO 8302).
[0034] O produto de acordo com a invenção apresenta um bom compromisso em termos de condutividade térmica, de emissão de COV e de resistência ao fogo, e está em conformidade com as exigências em matéria de higiene e segurança. A medida da taxa de formol emitido é feita notadamente na presente invenção conforme a norma NF EN 120 (em particular colocando 10 g de amostra em um forno tubular a 350°C, uma corrente gasosa de ar reconstituído atravessando a amostra durante 1 h, o formol desprendido sendo captado em 2 borbulhadores em série cheios com 50 ml de água e sua quantidade acumulada nos 2 borbulhadores sendo medida pelo método Lange), efetuando a medida sobre um forno tubular Hermann Moritz). A taxa de formol do produto de acordo com a invenção é inferior a 10 mg, ou mesmo inferior ou igual a 8 mg de formol por kg de produto, preferivelmente inferior a 5 mg/kg, ou mesmo inferior a 3 mg/kg.
[0035] O processo de obtenção do produto pode se for o caso compreender uma etapa de acabamento e condicionamento, e/ou uma etapa de corte. É notadamente possível recortar as bordas do produto isolante ou de cortar a ou as camadas ou materiais contendo os aerogéis nas dimensões requisitadas. Um material de revestimento pode se for o caso ser aplicado na superfície a fim de proteger o produto ou de reforça-lo, por exemplo uma tela, uma fita scotch, um recobrimento, etc.
[0036] O dispositivo ou aparelho de acordo com a invenção é preferivelmente um forno, ou mesmo uma parte de forno, em particular um recinto de cozimento, notadamente de uso doméstico ou eventualmente outro (por exemplo de uso industrial), no qual as temperaturas podem atingir ocasionalmente 450°C por exemplo, ou mesmo 55O°C ou mesmo eventualmente mais, este dispositivo compreendendo ou sendo revestido de pelo menos um produto isolante tal como previamente definido. Com vantagem, o dispositivo de acordo com a invenção compreende como produto(s) isolante(s) apenas um ou vários dos produtos isolantes de acordo com a invenção acima citados.
[0037] A presente invenção e suas vantagens serão melhor compreendidas pela leitura dos exemplos que se seguem, dados unicamente a título ilustrativo e que não podem em nenhum caso ser considerados como limitativos.
[0038] No exemplo de acordo com a invenção, formou-se um produto a partir de um colchão isolante sob a forma de esteira impregnada de aerogéis de sílica análogo aos produtos de tipo Pyrogel® XT-E comercializados pela empresa Aspen Aerogel Inc., este colchão apresentando uma densidade de 0,20 g/cm3 O produto formado de acordo com a invenção é unicamente formado de esteira impregnada e apresenta uma espessura de 20 mm. Ele é em seguida tratado termicamente a 350°C durante 12 h. Um monitoramento das espécies voláteis no fim do tratamento mostrou que o produto final tem uma composição final contendo menos de 0,2 % de agente hidrofobizante.
[0039] A medida de condutividade térmica foi efetuada de acordo com o princípio da placa quente guardada conforme a norma ISO 8302, a uma temperatura de 200°C e em pressão atmosférica.
[0040] A medida da taxa de formol emitido foi efetuada em um forno tubular Hermann Moritz, conforme a norma NF EN 120,
[0041] Os resultados obtidos foram os seguintes: - condutividade térmica À a 200°C: 30 mW/m.K - condutividade térmica À a 300°C: 39 mW/m.K - emissão de formol por kg de produto: 10 mg/kg
[0042] A condutividade térmica deste produto foi comparada àquela obtida com um produto comum para o isolamento de fornos formado de uma lã mineral (exemplo de referência), este produto sendo por exemplo o produto comercializado sob a referência TNF80/20 pela empresa Saint-Gobain Isover France, a condutividade térmica obtida para este produto habitual a 200°C sendo da ordem de 55 a 70 mW/m.K e aquela obtida para este produto habitual a 300°C sendo da ordem de 75 mW/m.K.
[0043] Um forno, de referência De Dietrich CZ5702359, comercializado pela empresa Brandt, foi igualmente equipado com uma cinta interior isolante utilizando, em primeiro lugar, para formar esta cinta, o produto padrão de acordo com o exemplo de referência, e depois substituindo-o pelo produto de acordo com a invenção de acordo com o exemplo, e o consumo dos fornos foi medido conforme a norma EN60350. As medidas de aquecimento no núcleo do elemento a ser aquecido foram realizadas sobre um tijolo comercializado sob a referência Hipor pela empresa Skamol, o tijolo tendo sido previamente secado, e depois imerso em um banho de água colocado pelo menos 8 horas no refrigerador até uma temperatura do tijolo (medida no tijolo por dois termopares) de 5°C, o tijolo saturado de água e drenado durante cerca de 1 min sendo em seguida colocado no centro do forno.
[0044] A medida do consumo energético do forno foi feita para duas posições de cozimento, a temperatura ambiente do ambiente do forno sendo de cerca de 23°C, uma posição tradicional conforme a norma EN60350, com aquecimentos da ordem de 140° (corresponde a uma temperatura no centro do forno de 163°C (140°C de aquecimento em relação a 23°C em temperatura ambiente)), 180° e 220°, e uma posição de ventilação forçada conforme a norma EN60350 com aquecimentos de 135°, 155° e 175°, o ensaio terminando quando o último dos dois termopares presentes no tijolo indica um aquecimento de 55° (temperatura absoluta de 60°C, a temperatura inicial do tijolo sendo de 5°C). A média aritmética dos consumos energéticos para cada temperatura de aquecimento foi então calculada, conforme a norma EN60350,
[0045] No caso do forno apresentando uma cinta isolante formada do produto padrão conforme o exemplo de referência, o consumo do forno foi de 760 Wh, e no caso do forno apresentando uma cinta isolante formada do produto de acordo com a invenção conforme o exemplo 1, o consumo do forno foi de 630 Wh.
[0046] Os resultados obtidos mostram que a utilização dos produtos de acordo com a invenção para o isolamento de fornos domésticos ou para de outras utilizações em alta temperatura permite obter, para os fornos que estes produtos equipam, desempenhos energéticos melhorados, a ausência de hidrofobizante ou a calcinação do hidrofobizante por tratamento térmico não resultando ainda em uma degradação dos desempenhos térmicos do isolante, o dito isolante apresentando desempenhos isolantes particularmente satisfatórios mesmo em alta temperatura, a emissão de formol ou COV sendo, além disso, particularmente limitada apesar das temperaturas de utilização (10 mg/kg de formol sendo um limite admissível para poder ser utilizado nos fornos de cozimento).
[0047] Em comparação sobre este último ponto, formou-se um produto a partir de uma esteira impregnada de aerogéis de tipo Pyrogel® XT-E análogo àquele do exemplo de acordo com a invenção, mas que não sofreu tratamento térmico. A análise de seu teor de matérias orgânicas era típica de uma composição contendo mais de 1% em peso de agente hidrofobizante. Obteve-se para este produto uma condutividade térmica À = 28 mW/m.K a 200°C e uma emissão de formol por kg de produto superior a 500 mg/kg muito mais elevada para um uso em forno de cozimento doméstico. Do mesmo modo, com um tratamento térmico menos drástico do produto (a 200°C durante 12h), a análise do produto era típica de uma composição contendo sempre mais de 1 % em peso de agente hidrofobizante e obteve-se para este produto uma condutividade térmica À = 30 mW/m.K a 200°C e uma emissão de formol por kg de produto de 150 mg/kg igualmente muito elevada para um uso em forno de cozimento doméstico. Inversamente, um produto proveniente de um tratamento térmico a 500°C durante 12 h revelou uma análise típica de uma composição contendo menos de 0,1% de agente hidrofobizante (exemplo de acordo com a invenção) e obteve-se para este produto uma condutividade térmica À = 34 mW/m.K a 200°C e uma emissão de formol por kg de produto particularmente satisfatória de 2 mg/kg
[0048] O produto isolante, utilizado de acordo com a invenção, é notadamente adaptado ao isolamento de paredes ou de componentes de fornos eletrodomésticos, mas pode ser igualmente utilizado com vantagem para o isolamento térmico de qualquer outra superfície, em particular para aplicações (ou para o isolamento de produtos submetidos) em alta temperatura.
Claims (11)
1. Dispositivo, funcionando em alta temperatura, em particular até 550°C, e notadamente entre 50 e 350°C, tal como um forno ou uma parte de forno, o dispositivo caracterizado pelo fato de ser equipado com pelo menos um produto isolante formado de pelo menos um material isolante à base de aerogel(éis), vantajosamente sob forma de pelo menos uma camada, em particular de pelo menos uma camada fibrosa, à base de aerogel(éis), o dito produto compreendendo menos de 0,55% em peso de agente(s) hidrofobizante(s).
2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito produto compreende menos de 0,5% vantajosamente menos de 0,4%, ou mesmo menos de 0,25%, notadamente menos de 0,1%, ou mesmo menos de 0,05% em peso de agente(s) hidrofobizante(s) e, preferivelmente, é destituído de agente(s) hidrofobizante(s).
3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a taxa de componentes orgânicos no produto isolante é inferior a 5,5% em peso do dito produto, em particular inferior a 3%, preferivelmente inferior a 1,65%, o dito produto sendo vantajosamente unicamente mineral.
4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o material isolante compreende de 25 a 95% em peso de aerogel(éis).
5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o material isolante é formado de pelo menos uma camada isolante fibrosa contendo aerogéis, a dita camada compreendendo de 25 a 95% em peso de aerogel(éis) e de 5 a 75 % em peso de fibras, a dita camada fibrosa apresentando notadamente uma massa volumétrica compreendida entre 8 e 90 kg/m3, sua espessura sendo em particular compreendida entre 5 e 35 mm, a dita camada fibrosa sendo preferencialmente uma esteira à base de fibras de vidro E ou C.
6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o produto isolante apresenta uma emissão de formaldeído inferior ou igual a 10 mg/kg, em particular inferior ou igual a 8 mg/kg, preferivelmente inferior a 5 mg/kg, ou mesmo inferior a 3 mg/kg.
7. Produto isolante, adaptado ao isolamento térmico de dispositivos em alta temperatura, em particular de dispositivos do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, o dito produto caracterizado pelo fato de ser formado de pelo menos um material isolante à base de aerogel(éis), vantajosamente sob forma de pelo menos uma camada, em particular de pelo menos uma camada fibrosa, à base de aerogel(éis), o dito produto compreendendo menos de 0,55% em peso de agente(s) hidrofobizante(s), vantajosamente menos de 0,5%, notadamente menos de 0,4%, ou mesmo menos de 0,25%, notadamente menos de 0,1%, ou mesmo menos de 0,05% em peso de agente(s) hidrofobizante(s) e, preferivelmente sendo destituído de agente(s) hidrofobizante(s).
8. Produto isolante de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a condutividade térmica do dito produto é inferior a 50 mW/m.K a 200°C, vantajosamente inferior a 50 mW/m.K a 300°C e, de modo particularmente vantajoso, inferior ou igual a 60 mW/m.K a 400°C.
9. Utilização de um produto isolante do tipo definido na reivindicação 7 ou 8, caracterizada pelo fato de ser para o isolamento em alta temperatura, em particular de um dispositivo submetido a temperaturas até 550°C, e notadamente entre 50 e 350°C.
10. Processo de obtenção de um produto isolante do tipo definido na reivindicação 7 ou 8, o dito processo caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma etapa de extração, em particular de calcinação, do ou dos agentes hidrofobizantes, de um material isolante formado de aerogel(éis) ou de um produto incorporando o dito material, notadamente de modo que a taxa de hidrofobizantes dentro do produto ou do material isolante formado de aerogel se torna inferior a 0,55% em peso, ou mesmo de modo que o produto ou material seja destituído de hidrofobizantes, o dito material ou o dito produto compreendendo notadamente de 25 a 95% em peso de aerogel(éis).
11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a etapa de extração é efetuada submetendo o dito produto ou material a um tratamento térmico a uma temperatura de pelo menos 320°C, preferivelmente de pelo menos 350°C e, vantajosamente, inferior a 550°C, notadamente inferior a 450°C, durante pelo menos 10 horas e, preferivelmente, durante pelo menos 12 h.
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