PT103591B - Processo de produção de corpos cilíndricos de material compósito de cortiça, destinados à produção de rolhas para vinhos de pressão, bem como as rolhas produzidas por este processo - Google Patents

Processo de produção de corpos cilíndricos de material compósito de cortiça, destinados à produção de rolhas para vinhos de pressão, bem como as rolhas produzidas por este processo Download PDF

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Abstract

Novo processo de produção de corpos cilíndricos de aglomerado de cortiça destinados a rolhas para vinhos de pressão. No novo processo de moldação individual (peça a peça) é efectuada a alimentação simultânea de dois tipos de granulado e respectivos aditivos, fecho de molde por compressão, e aquecimento seguido de um tempo para polimerização. Os granulados utilizados são como habitualmente tratados com o aglomerante reactivo constituído por um quasi--prepolimero de base TDI ou guasi-prepolímero de base MDI. Após a desmoldagem o corpo cilíndrico é submetido a estabilização, e posteriormente maquinado para as dimensões finais.

Description

PROCESSO DE PRODUÇÃO DE CORPOS CILÍNDRICOS DE MATERIAL COMPÓSITO DE CORTIÇA, DESTINADOS À PRODUÇÃO DE ROLHAS PARA VINHOS DE PRESSÃO, BEM COMO AS ROLHAS PRODUZIDAS POR ESTE
PROCESSO
Palavras Chave
Aglomerados de Cortiça, Rolhas, Vinho de Pressão
Introdução
O Mercado mundial de vinhos espumosos e gaseificados está em plena expansão, ultrapassando já dois mil milhões de garrafas por ano produzidas em mais de 50 paises .
Um dos aspectos essenciais e de crucial importância é a correcta e segura vedação deste tipo de garrafas.
De facto, no caso do champanhe e do vinho espumoso ou gaseificado, o vedante tem de garantir a estanquicidade de forma a assegurar a manutenção da pressão interior na garrafa.
Para os Vinhos de Pressão a pressão interior da garrafa excede 1,5 bar.
As exigências de mercado dos vinhos de pressão são numerosas e específicas, as mais importantes de referir são; a homogeneidade de desempenho (vedação, evolução dos vinhos, comportamento na abertura e preservação das caracteristicas organolépticas), a aceitação pelo mercado (aspecto tradicional da rolha, forma em cogumelo) e uma boa relação qualidade/preço.
A utilização de vedantes de cortiça é preferida pelo mercado e conta actualmente com cerca de 80% deste, sendo os restantes 20% ocupados por vedantes sintéticos e cápsulas coroa.
Os vedantes de cortiça actualmente utilizados não respondem adequadamente a todas as exigências.
Estado da Técnica
As rolhas de aglomerado de cortiça são actualmente produzidas, por dois processos distintos:
• Por extrusão reactiva em continuo, também conhecido por processo de extrusão • Por compactação-reacção em molde fechado, também conhecido por processo de moldação individual.
No primeiro destes processos o granulado, pre viamente humedecido pelo prepolímero aditivado é, em contínuo, comprimido através de um segmento tubular aquecido.
A compactação induz preenchimento de espaço intergranular pelo prepolímero que sob temperatura polimeriza nos limites de grão do aglomerado.
bastão cilíndrico, produzido de forma contínua, assim formado é posteriormente seccionado em troços de comprimento adequado para, após submetido às operações de acabamento, se obter a rolha com o comprimento e diâmetro pretendido.
No segundo destes processos o granulado de cortiça previamente humedecido pelo prepolímero aditivado é alimentado de forma semi contínua a moldes cilíndricos.
granulado é então compactado nos moldes por dois êmbolos cilíndricos. A permanência sob pressão, no molde quente, durante vários minutos permite que a reacção de polimerização atinja conversões elevadas, tipicamente mais de 95%, o que assegura que a dilatação na desmoldagem é reduzida.
Obs: Há dois outros processos que pela sua irrelevância não são descritos: aglomeração tubular centrifugada e a partir de blocos paralelipipédicos.
As Rolhas
As rolhas de aglomerado de diâmetro entre 25 mm e
30,5 mm são, o resultado da aglomeração de granulados de cortiça (grãos de dimensões entre 2 e 8 mm) e de um conjunto de aditivos químicos, por meio de processos de extrusão, utilizando por exemplo o processo registado na patente britânica GB 517798 ou, menos frequentemente, processos de moldagem individual.
Estas rolhas, são consideradas geralmente de gama inferior quanto à qualidade quer, devido ao processo de fabrico quer ainda, em resultado da escolha de matériasprimas utilizadas, devido a imperativos de competitividade.
A utilização destas rolhas pode conduzir a uma evolução aleatória das características organolépticas dos vinhos, e também, a comportamento de baixa fiabilidade quanto à preservação de CO2.
As rolhas mais utilizadas para vedação de garrafas de vinhos efervescentes ou de pressão são as constituídas por um cilindro de aglomerado de cortiça, tendo colado sobre um dos topos um ou dois discos de cortiça natural.
Os cilindros de aglomerado são obtidos por aglomeração de granulados de cortiça com dimensões médias de grão entre 2 e 8 mm, com um conjunto de aditivos químicos e por meio de um processo de extrusão reactiva ou de moldagem.
Os discos de cortiça podem assim ser utilizados de forma tradicional ou como descrito na patente EP 0481155. A união por colagem de dois materiais com características físicas diferentes, em que um deles, padece da variabilidade e heterogeneidade intrínseca de um material natural, e conduz assim, a uma homogeneidade de comportamento não inteiramente satisfatória.
As rolhas de aglomerado de nova geração são obtidas por aglomeração de granulados de cortiça por um processo de moldagem, com um mínimo de 51 por cento em peso de granulado de cortiça, com granulometria entre 0,25 e 8 mm, e mais frequentemente entre 0,25 e 2,5 mm.
Estas rolhas são preparadas segundo processos que visam melhorar a neutralidade organoléptica e podem conter materiais sintéticos expansíveis como descrito na patente Europeia EP 0496687. De acordo com os processos utilizados estas rolhas assim produzidas podem responder provavelmente aos requisitos da utilização, nomeadamente quanto à homogeneidade dos comportamentos mecânico e organoléptico. No entanto, o aspecto visual da rolha, não corresponde em geral às expectativas dos potenciais clientes.
Descrição da Invenção
A presente invenção visa o processo de produção de um corpo cilíndrico, constituído por dois tipos de aglomerado de cortiça, com características complementares, para responder com funcionalidade específica ás exigências impostas pelo mercado.
Foram laboratorialmente testados diversos processos de ligação entre os dois tipos de aglomerado, em especial colagem topo a topo, utilizando diferentes tipos de colas (colas de poliuretano, colas de hot-melt e hotmelt reactivas, e de caseína, sendo em todos os casos notória a linha do plano colagem.
Estes testes conduziram a resultados satisfatórios, mas permitiram também constatar, um elevado risco de não molhagem das superfícies a colar e a consequente ruptura pelo plano de colagem, além de um elevado custo adicional das operações subsequentes à moldação.
Por estas constatações optou-se pelo processo de
Moldação Individual em que a fusão dos dois tipos de granulados é feito na mesma fase (operação) de moldação.
Descrição do Novo Processo
Processo de Produção por Moldação Individual de Rolhas de Material Compósito de Cortiça destinadas a Vinhos de Pressão.
sistema de alimentação é constituído por 2 circuitos independentes de mistura de granulado com o ligante e restantes aditivos, assegurando igualmente o doseamento da quantidade a introduzir no molde.
Cada um destes sistemas pode ser abastecido com granulados (grossos e finos) e ligantes com diferentes características, bem como diferentes aditivos.
A figura 2 resume de forma esquemática os passos anteriormente descritos que constituem o princípio de alimentação do molde.
Figura 2 - Esquema de Preparação e Alimentação de Granulados Revestidos.
A partir de dois misturadores individuais preparam-se duas formulações específicas (tipo de granulado, ligante e outros aditivos, constituindo um volume e massa previamente validados a que se chama formulação) sendo então estas matérias-primas transferidas para dois sistemas separados, de dosagem variável. As misturas assim produzidas são então introduzidas por um sistema de pistões numa só cavidade de molde (alvéolo cilíndrico fixado à placa porta-moldes) por cada uma das extremidades.
Cada um dos alimentadores laterais é constituído por uma cavidade cilíndrica ou hemicilíndrica rotativa, que recebem o granulado por gravidade com o auxílio de um sistema de agitação com vibração, granulado este que, foi previamente humedecido pelo ligante aditivado. Os alimentadores são então alinhados axialmente com a câmara do molde. 0 êmbolo de compressão desliza pelo interior do alimentador empurrando o granulado para o interior do molde.
Esta operação ocorre em simultâneo nos dois topos do molde cilíndrico. Os granulados são então prensados dentro do molde até uma redução de volume de 6 para 1, podendo variar até 3 para 1, preferencialmente de 4 para 1.
corpo cilíndrico moldado fica assim constituído a partir de granulados diferentes em cada um dos topos. A razão de quantidades doseadas em cada um dos lados permite variar o comprimento de cada um dos tipos de aglomerado do corpo cilíndrico, sendo cada rolha sempre constituída por dois tipos diferentes de granulados.
movimento de translação dos êmbolos não promove a mistura dos granulados, mas assegura a compactação sendo a linha de união dos dois tipos de aglomerado uma linha irregular com alguma interpenetração de parte a parte para lá da linha média conceptual de separação.
corpo cilíndrico de cortiça aglomerada assim formado dentro do molde é constituído por dois tipos distintos de aglomerados, mas infimamente ligados.
processo de produção descrito permite fazer variar de forma controlada e continua a proporção relativa de cada um dos tipos de aglomerado desde 10 a 90%, preferencialmente desde 40 a 60%.
Após fecho dos moldes estes passam para uma estufa pré-aquecida, e de temperatura controlada, onde se mantêm o tempo necessário para ocorrer a polimerização e assegurar a estabilidade mecânica que permita desmoldar, após arrefecimento, sem excesso de expansão.
Os moldes passam então para uma estufa de arrefecimento, com temperatura controlada e são arrefecidos, até uma temperatura de 30 a 80°C, preferencialmente de 40 a 60° centígrados, sendo então desmoldados por ejector de piston.
O ciclo completo desde a introdução dos granulados até à extracção do corpo cilíndrico decorre de 30 a 80 minutos, preferencialmente de 40 a 70 minutos.
Características dos Corpos Cilíndricos obtidas por este processo
Os corpos cilíndricos obtidos são armazenados por um tempo suficiente para permitir a polimerização completa. Este intervalo de tempo pode variar entre 12 e 168 horas, preferencialmente entre 24 e 72 horas dependendo da temperatura ambiente e de humidade relativa.
Em seguida são maquinados para as dimensões pretendidas e submetidos ou não a um processo de lavagem e neste caso a uma secagem subsequente. As rolhas assim obtidas podem ou não receber uma marcação personalizada a que se segue um tratamento de superfície convencional.
As rolhas fabricadas de acordo com o processo de invenção descrito apresentam as seguintes vantagens:
o Homogeneidade das características físicas, permitindo obter uma excelente repetibilidade de comportamento, mecânico relativo à elasticidade, bem como eficácia de especificidade na aplicação. Obtém-se assim, de forma vantajosa, uma constância de pressão necessária para o engarrafamento, que decorre de repetibilidade das características mecânicas.
o Aspecto visual exterior, após engarrafamento, idêntico ao de uma rolha tradicional, e uma forma de cogumelo na abertura da garrafa, mais uniforme à que ocorre com a rolha tradicional.
o Homogeneidade do comportamento organoléptico por um melhor domínio das tecnologias relativas às matériasprimas utilizadas.
As vantagens físicas que decorrem da invenção são melhor explicitadas através dos resultados que a seguir se apresentam, obtidas para um exemplo de composição que se situa dentro das gamas reivindicadas, mas sem qualquer carácter limitativo quanto aos modos possíveis de utilização das referidas gamas na fabricação de rolhas segundo o processo da presente invenção.
Exemplo :
Características de uma Rolha obtida de acordo com o processo de invenção
Comprimento (mm)............................48,0±0,5
Diâmetro (mm)...............................30,5±0,3
Massa específica aparente (kg/m3) ........... 275± 20
Comprimento da estrutura aglomerado de grão fino (0,25 a 2,5mm).................25,0± 2,0
Comprimento da estrutura aglomerado de grão Tradicional (3 a 7 mm)..............23,0±2,0
Este exemplo foi escolhido porque o comprimento da estrutura aglomerada de grão fino que contactará com o vinho corresponde à profundidade de vedação preconizada para vedação de bebidas efervescentes.
É apresentada uma comparação, das características físicas, entre as rolhas produzidas segundo o processo de invenção e as produzidas pelos processos tradicionais (a partir de granulados 3 a 7 mm) : aglomeradas moldadas, aglomeradas com dois discos colados no mesmo topo e aglomeradas da nova geração (produzidas a partir de granulados 0,3 a 1,2 mm).
Todas estas rolhas têm características dimensionais e massa volúmica similar.
A elasticidade foi avaliada com o auxílio da relação força de compressão/força de relaxação, tendo estes valores de força sido obtidos de acordo com a metodologia que consta da Norma ISO 9727.
Foi igualmente medida a força de compressão instantânea necessária para comprimir a rolha desde o seu diâmetro inicial de 30.5 mm até 15 mm (diâmetro de compressão aquando do engarrafamento).
Foi medida a força exercida pela rolha 1 minuto após ter recuperado de 15 mm para 17,5 mm (diâmetro de base do gargalo das garrafas de champanhe e dos vinhos efervescentes).
Quanto menor for a relação FCOmp/FrecuP melhores são as propriedades mecânicas da cortiça aglomerada, já que isto significa que pode ser comprimida, mantendo uma boa força de recuperação, que é indispensável para uma boa vedação. Fcomp “ Força de Compressão
Frecup - Força de recuperação (Força Elástica residual)
Os resultados dos ensaios comparativos efectuados foram os seguintes:
Elasticidade
Rolha produzida de acordo com o processo de invenção...................................... 1,23 ± 0,02
Rolha de aglomerado moldada...................... 1,32 ± 0,29
Rolha aglomerada com dois discos................. 1.24 ± 0,13
Rolha aglomerada da nova geração de aglomerado de grão fino..................................... 1,30 ± 0,10
Constatámos assim que a rolha obtida pelo processo de invenção apresentou os melhores resultados tanto quanto ao valor da elasticidade como quanto à homogeneidade dos resultados dos ensaios.
A resistência à ruptura por torção é também um parâmetro fundamental para uma rolha que vai ser removida do gargalo da garrafa por torção e não por pura tracção. Esta propriedade é avaliada recorrendo a uma máquina de ensaios de torção. Quanto mais elevado o valor do binário a que ocorre a ruptura, mais resistente é a rolha submetida a ensaio.
Os resultados obtidos foram os seguintes:
Binário de Ruptura (N.m)
Rolha produzida de acordo com o processo de invenção...................................... 47,9 ±3,5
Rolha aglomerada moldada .........................
Rolha aglomerada com dois discos
Rolha aglomerada de nova geração de aglomerado de grão fino
41,9 ± 3,8
44,1 ± 3,8
46,2 ± 3,7
Constatou-se assim que a rolha produzida de acordo com o processo de invenção é a que apresenta melhores resultados e também resultados mais homogéneos.
Foi ainda verificado gue a ruptura em torção ocorria de forma aleatória, tanto na estrutura do aglomerado fino, como no de aglomerado tradicional, ou mesmo através de ambas as estruturas, não apresenta diferenças significativas.
Não se verificou ruptura da rolha segundo o plano teórico de junção entre os dois tipos de aglomerado.
Lisboa, 15 de Fevereiro de 2006

Claims (16)

1. Rolhas de material compósito para vinhos de pressão interna na garrafa superior a 1,5 bar, possuindo elasticidade, homogeneidade e resistência à ruptura quando removidas dos gargalos das garrafas por força de torção e tracção simultânea, caracterizadas por serem constituídas por dois tipos de aglomerado de cortiça, intimamente associados e produzidos a partir de duas gamas de granulados com granulometrias diferentes, nas seguintes percentagens:
a) 10 a 90%, em volume, de Aglomerado 1, obtido a partir do Granulado 1 de cortiça com granulometria entre 3 e 10 mm;
b) 90 a 10%, em volume, de Aglomerado 2, obtido a partir do Granulado 2 de cortiça de granulometria entre 0,25 e 3 mm, exclusive;
sendo a superfície de união entre os dois aglomerados irregular devido à interpenetração dos mesmos e destinandose o Aglomerado 2 a ficar em contacto com o vinho.
2. Rolhas de acordo com a reivindicação 1, caracterizadas por serem constituídas por 40 a 60%, em volume de Aglomerado 1, e 60 a 40%, em volume, de Aglomerado 2.
3. Rolhas de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadas por o Granulado 1 ter uma granulometria de 3 a 7 mm e o Granulado 2 ter uma granulometria de 0,25 a 2,5 mm.
4. Processo para a produção de rolhas de material compósito para vinhos de pressão interna na garrafa superior a 1,5 bar, caracterizado por se proceder à moldagem individual das rolhas de aglomerado de cortiça, constituídas por dois tipos de aglomerado, intimamente associados e produzidos a partir de duas gamas de granulados de granulometria diferentes, nas seguintes percentagens:
a) 10 a 90%, em volume, de Aglomerado 1, obtido a partir do Granulado 1 de cortiça com granulometria entre 3 e 10 mm; b) 90 a 10%, em volume, de Aglomerado 2, obtido a partir do Granulado 2 de cortiça de granulometria
entre 0,25 e 3 mm, exclusive.
em que os dois tipos de aglomerado são fornecidos ao molde individual através de dois sistemas de alimentação independentes.
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o aglomerado 1 ser obtido num misturador individual 1 a partir de uma formulação especifica em que se conjuga o granulado 1 com ligante e outros aditivos e o aglomerado 2 ser obtido num misturador individual 2 a partir de uma formulação especifica em que se conjuga o granulado 2 com ligante e outros aditivos, constituindo cada um deles um volume e massa previamente validados a que se chama formulação ou mistura, em que estas matériasprimas misturadas individualmente são transferidas para dois sistemas separados e independentes, de dosagem variável, e introduzidas em simultâneo por um conjunto de êmbolos nos alvéolos cilíndricos designados por moldes, fixados à placa porta-moldes por cada uma das extremidades.
6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por cada um dos dois alimentadores laterais e independentes, ser constituído por um conjunto de cavidades cilíndricas ou hemicilindricas lineares, que recebem a mistura por gravidade com o auxilio de um sistema de agitação mecânica ou vibratória.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado por as cavidades dos alimentadores serem alinhadas axialmente com as câmaras dos moldes e os êmbolos de compressão deslizarem pelo interior do alimentador empurrando a mistura para o interior dos moldes, em que esta operação ocorre em simultâneo nos dois topos dos moldes cilíndricos, onde os dois aglomerados (1 e 2) são então prensados.
Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado por o movimento de translação dos êmbolos assegurar a compactação, sendo a linha de união dos dois tipos de aglomerado uma linha irregular com alguma interpenetração de parte a parte para lá da linha média conceptual de separação.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 8, caracterizado por os moldes passarem após fecho para uma estufa pré-aquecida, e de temperatura controlada, onde se mantêm o tempo necessário para ocorrer a polimerização e assegurar a estabilidade mecânica que permita desmoldar, após arrefecimento, sem excesso de expansão.
10. Processo de acordo com as reivindicação 9, caracterizado por os moldes passarem então para uma estufa de arrefecimento, com temperatura controlada e serem arrefecidos a uma temperatura de 30 a 80°C, sendo então desmoldados por ejector de êmbolos.
11. Processo de acordo com as reivindicação 9, caracterizado por os moldes serem arrefecidos até 40 a 60° centígrados.
12. Processo de acordo com a reivindicação 4 ou
5, caracterizado por a íntima ligação entre os dois tipos de aglomerado ser assegurada por ligante líquido polimerizável.
13. Processo de acordo com a reivindicação 4 ou
5, caracterizado por os ligantes utilizados poderem ser diferentes para cada um dos tipos de aglomerado.
14. Processo de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado por as formulações utilizadas poderem ser diferentes para cada um dos tipos de aglomerado.
15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4, 5 ou 9, caracterizado por a ligação íntima entre os dois tipos de aglomerado ser garantida sob pressão e temperatura no interior do molde.
16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por o ligante líquido polimerizável ter estrutura macromolecular de poliuretano, com ou sem funcionalidade reactiva.
17. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por o prepolímero de poliuretano utilizado no aglomerado da base ser precursor do ligante, ter uma estrutura molecular terminal derivada de diisocianato de 4,4'-difenilmetano (MDI) e respectivos análogos poliméricos, ou derivada de diisocianato de tolueno (TDI), de seus isómeros ou análogos.
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