PT103898A

PT103898A - Materiais compósitos de cortiça com polímero (cpc) e processo para obtenção dos mesmos.

Info

Publication number: PT103898A
Application number: PT10389807A
Authority: PT
Inventors: Emanuel Mouta Fernandes; Vitor Manuel Correlo Da Silva; Jose Antonio Marchao Das Chagas; Rui Luis Goncalves Dos Reis
Original assignee: Amorim Revestimentos S A
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2009-06-04
Also published as: PT103898B; WO2009072914A1

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE AOS PROCESSOS PARA DESENVOLVER COMPÓSITOS DE POLÍMERO COM CORTIÇA (CPC), UTILIZANDO POLÍMEROS SINTÉTICOS, RECICLADOS OU DE ORIGEM NATURAL OU MISTURA DESTES COM PARTÍCULAS OU DESPERDÍCIOS DE CORTIÇA PROVENIENTES DO PROCESSO INDUSTRIAL, OS QUAIS PODERÃO CONTER OUTROS ELEMENTOS COMO POR EXEMPLO ADITIVOS E/OU AGENTES COMPATIBILIZADORES E OU AS MATÉRIAS-PRIMAS SEREM PREVÍAMENTE FUNCIONALIZADAS. OS COMPONENTES SÃO MISTURADOS NUMA PRIMEIRA FASE NA FORMA SÓLIDA E POSTERIORMENTE SÃO PROCESSADOS POR EXEMPLO NUMA EXTRUSORA DE DUPLO FUSO, DANDO ORIGEM AOS GRÂNULOS, ONDE ESTES SERÃO SUJEITOS A UM PROCESSO SUBSEQUENTE, POR EXEMPLO DE MOLDAÇÃO POR COMPRESSÃO, TÉCNICAS DE INJECÇÃO, ENTRE OUTRAS, NO SENTIDO DE OBTER MATERIAIS COM DIFERENTES PROPRIEDADES FACE AOS PRODUTOS DE CORTIÇA ACTUALMENTE EXISTENTES, OS QUAIS PODERÃO CONTER OU NÃO AGENTES COMPATIBILIZADORES E OU OUTRAS ESPÉCIES DE ADITIVOS NO SENTIDO DE FACILITAR O PROCESSAMENTO, DE PROMOVER MELHORES PROPRIEDADES AO NÍVEL DO DESEMPENHO OU CONFERIR ALGUMA CARACTERÍSTICA ADICIONAL.

Description

DESCRIÇÃO

MATERIAIS COMPÓSITOS DE POLÍMERO COM CORTIÇA (CPC) E PROCESSOS PARA OBTENÇÃO DOS MESMOS

CAMPO DA INVENÇÃO Δ presente invenção refere-se à obtenção de materiais compósitos de cortiça com polímero e aos métodos para obtenção dos mesmos. Mais especificamente, a invenção apresenta a mistura de pelo menos dois constituintes sendo pelo menos um deles cortiça, podendo os constituintes ser previamente funcionalizados, resultando em compósitos de polímero com cortiça denominados por CPC.

ESTADO DA TÉCNICA A cortiça é o tecido vegetal obtido da casca de uma árvore, de nome sobreiro, da família do carvalho (Quercus suber L.) e apresenta uma estrutura anisotrópica como é apresentada na figura 1, de baixa densidade, com um elevado coeficiente de atrito e impermeabilidade. Apresenta excelentes propriedades de isolamento térmico, acústico e antivibrático, possui um coeficiente de Poisson próximo de zero, baixa condutividade térmica, entre outras, tornando-a num material de eleição em diversas aplicações tal como é descrito em Gibson L.J. and Ashby M.F., (2001) 2nd ed.,: Cambridge University

Press. 453-467, ou mais recentemente segundo Silva S.P. 1 et al., (2005) International Materials Reviews, 50(6), 345-365.

Por outro lado, a cortiça pode ser vista como um material compósito constituído por uma mistura de constituintes poliméricos como a celulose, a lenhína e a suberina onde cada componente possui uma função específica no desempenho final do material. A indústria da cortiça dispõe de grandes quantidades de resíduos provenientes das diversas fases do processamento como do corte, trituração, lixagem, bem como resíduos advindos de produtos existentes como os aglomerados, isolamento, designado por pó de cortiça tal como refere Gil L., (1997). Biomass and Bioenergy, 13(1- 2) : 59-61, possuindo diferentes granulometrias e densidades com maior ou menor teor de impurezas de acordo com a qualidade e operações que a cortiça foi submetida e cujo destino final, na sua maioria, é a queima, servindo como combustível para alimentar as caldeiras nos processos industriais. A mistura entre a cortiça e os materiais poliméricos, particularmente a sua ligação, é um campo com potencial desenvolvimento. Estes são dois materiais cuja afinidade pode ser substancialmente incrementada, quer pela modificação superficial de um dos componentes ou através da utilização de agentes compatibilizadores.

Existe um pequeno número de aplicações patenteadas, bem como estudos relacionados com compósitos de cortiça. 2

De destacar a patente de Schmidt D., (1983), patente US4373718, reportando aplicações de termoplásticos com cortiça utilizada em punhos de material de desporto; um estudo com resultados promissores ao nível morfológico e de condutividade térmica de Barlow C.Y. e al., (1989) Proceedings of the tenth Rise International Symposium, relativo a compósitos de polímero com desperdícios de cortiça recorrendo apenas à técnica de extrusão, extrudindo o material para um molde, o que se diferencia da linha de trabalho apresentada nesta invenção; a patente internacional de Tesch G., (1993) patente W09324719 grânulos de cortiça formando a camada visual e compactadas com termoplástico sob a acção de temperatura e pressão para aplicações de isolamento; na construção em chão laminado onde a cortiça de baixa densidade é aglomerada com partículas de madeira através de fibras sintéticas ou termoplástico (ver Thierry M., et al. (2006) patente FR2873953); na parte do mobiliário (ver Jerome M., (1997) patente FR 2741005) onde a cortiça aglomerada é reforçada durante o processamento com a adição, por exemplo, de fibras de celulose de acetato; no calçado segundo Gianfranco L. (1994) patente IT1244750, onde a cortiça é combinada com poliuretanos ou ainda na área dos aglomerados compósitos, segundo Gil L. et al., (2005), patente internacional W02005003216, onde combina desperdícios das rolhas de cortiça (após o seu tempo útil de vida) com material reciclado proveniente das embalagens tetrapak® e adição de agentes compatibilizadores ou colas em materiais para embalagem; também em materiais com potencial para aplicação em tectos falsos, revestimento de paredes, painéis para 3 divisórias ou portas (ver Gil L. et al. (1991), patente PT94133).

No processo do documento citado, as partículas de cortiça são compactadas por efeito de temperatura e pressão utilizando materiais termoplásticos. Apesar dos avanços propostos nesta patente para realizar o processo entre lh30m a 2h seguido de um arrefecimento durante 24h ao ar para estabilização dimensional, tal não se verifica na presente invenção.

Apesar das inúmeras diferenças face ao processo anterior, a presente invenção utiliza, além de metodologias de processamento diferentes, tempos muito menores de processamento e estabilização do material quando é necessário aplicar moldação por compressão, devido à obtenção de grânulos de cortiça com polímero de origem natural ou sintética numa fase prévia do processo, que posteriormente são aplicadas em diferentes processos. Outro ponto diferenciador na presente invenção, e no que se refere ao processo de moldação por compressão, é o arrefecimento da moldação ocorrer dentro do molde sob a acção de água ou outro agente refrigerante, podendo o molde estar ou não sobre pressão, o que reduz significativamente o tempo de estabilização e confere um excelente acabamento superficial.

Na área dos compósitos, um estudo mais recente aponta para tratamentos simples de cozedura da cortiça no sentido de aumentar a sua estabilidade térmica com o intuito de reforçar a matriz de um material 4 termoplástico, (ver Abdallah F.B. et al., (2006) Journal of Reinforced Plastics and Composites 25 (14), pp. 14 99— 1506) o que não acontece no método aqui descrito, ou ainda a patente de Marti J. e al., (2007) patente EP1803694A1, referindo-se ao potencial fabrico de materiais para construção incluindo na sua composição base uma mistura complexa de materiais não recicláveis com polietileno, papel, polipropileno, entre outros, onde a cortiça poderia estar ou não presente e numa percentagem máxima de 20%, diferenciando-se do intuito da presente invenção onde a matriz de base natural ou sintética é combinada com a cortiça que é tida como elemento principal de reforço devido às suas propriedades impares mencionadas anteriormente. A combinação dos resíduos de cortiça provenientes do processo industrial, ou do resíduo de produtos finais com cortiça ou mesmo do granulado de cortiça com outros polímeros de origem natural ou sintética apresenta um conjunto de novas potencialidades combinadas com a tecnologia de processamento adequada, possibilitando a obtenção de produtos estruturais e com geometrias mais complexas dando origem a potenciais novas aplicações.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A descrição do presente pedido é apoiada pelas seguintes figuras: 5 - Figura 1: Morfologia da cortiça segundo a secção tangencial (a) e segundo a secção radial e transversal (b) (ampliação *300)

Figura 2: Descrição esquemática das etapas necessárias para a obtenção de compósitos à base de resíduos de cortiça, de acordo com o polímero a utilizar e a aplicação pretendida. - Figura 3: Corte com azoto líquido evidenciando a adesão entre as duas fases de um CPC com Cortiça + PVC (45-55%) após o processo de moldação compressão sob acção de temperatura e pressão dos grânulos. A baixas ampliações (de x50 (figura a) ) observam-se as duas fases presentes no compósito e a mais altas ampliações (de *700 (figura b) ) verifica-se a adesão existente entre as duas fases. - Figura 4: A tabela representa o comportamento de absorção de água (%) das placas processadas por extrusâo, seguidas da moldação por compressão, das amostras de CPC: 1 - Pó Lixagem + Polímeros Reciclados (50-50%); 2 - Pó exterior + PE (49-49%); 3 - Pó exterior + PP (49-49%); 4 - Placa de PP; 5 -Pó exterior + PE (49-49%) + camada de cortiça (0,5-lmm) sem adição de cola. - Figura 5: A tabela apresenta a composição de cada CPC em massa, bem como, as propriedades mecânicas à tracção: módulo de cada material a 1% de deformação utilizando regressão linear, bem como a tensão 6 máxima (σ Max) dos compósitos processados por moldação compressão. - Figura 6: Zona de fractura após ensaio de tracção do CPC: Pó de lixagem + PE (50-50%) (ampliações a *50 e χ700). - Figura 7: A tabela apresenta a composição de vários CPC em massa, com e sem agente compatibilizador, e uma mistura de grânulos de pó de trituração com polipropileno e agente compatibilizador (49-49%) misturado com pó de lixagem com polipropileno (50-50%), bem como, as propriedades mecânicas à tracção: módulo de cada material a 1% de deformação utilizando regressão linear, bem como a tensão máxima (oMax) dos compósitos processados por moldação compressão.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A presente invenção tem como objectivo o desenvolvimento de compósitos à base de cortiça ou desperdícios da mesma resultantes do processo da indústria da cortiça com os polímeros de origem natural, sintética ou reciclados, podendo integrar os habituais processos de transformação das várias empresas da indústria dos polímeros e da cortiça. O método descrito (com base na figura 2) pode ser desenvolvido em contínuo ou em descontínuo e possui as seguintes etapas: 7

Etapa 1: Matérias-primas

Nesta etapa procede-se à selecção das matérias-primas de acordo com a formulação e as etapas pretendidas.

Nesta etapa as matérias-primas de origem natural ou sintética podem ser submetidas a uma modificação química recorrendo a tratamentos alcalinos ou ácidos, tratamentos por plasma ou descarga de corona para melhorar as caracteristicas de superfície. Podem ser sujeitos a processos de funcionalização, por exemplo com grupos amino, epóxi, isocianatos, ácido acrílico, anidridos, metacrilatos, fenol, melanina, entre outros, para promover melhor adesão entre os constituintes polímero -cortiça tal como acontece com outros materiais lenhocelulósicos, ou ainda serem submetidos a simples operações de lavagem com um ou mais solventes e secagem dos resíduos da cortiça. Como solução alternativa à funcionalização, poder-se-á utilizar polímeros previamente funcionalizados. A formulação do compósito pode incluir:

Cerca de 5%-95% em massa de pó ou de cortiça granulada com diferente densidade ou de desperdícios de cortiça provenientes do processo industrial designados por pó de trituração, lixagem, ou de produtos técnicos com o pó de flutuantes, entre outros ou da mistura de mais do que uma das variedades de desperdícios de cortiça. 8

Cerca de 51-95% em massa de polímero de origem natural, sintética ou reciclado de acordo com a aplicação pretendida.

Cerca de 0 %-2 0 % em massa de agentes compatibilizadores.

Cerca de 0%-20% em massa de outros aditivos.

Etapa 2: Mistura das matérias-primas

Nesta etapa as matérias-primas são misturadas na forma sólida, em conjunto, num misturador mecânico contínuo, criando uma mistura homogénea que vai alimentar a etapa 3.

Etapa 3: Composição

Na composição de compósitos polímero-cortiça utilizando as matérias-primas previamente ou não funcionalizadas podem ser utilizadas duas técnicas de processamento para a obtenção dos grânulos. Ambas permitem obter por efeito de temperatura e arraste uma matéria-prima onde os diferentes constituintes do compósito se encontram misturados e ligados. No processo de pultrusão pode obter-se directamente o produto na sua forma semi-final ou final ou na forma de grânulos para serem posteriormente utilizados noutros processos de processamento (extrusão, pultrusão, moldação por injecção, moldação por compressão). No caso da extrusão 9 pode-se ter uma extrusora de monofuso ou preferencialmente de duplo fuso, podendo ser co-rotativa ou preferencialmente contra-rotativa encontrando-se esta horizontalmente e/ou verticalmente (uma ou mais extrusoras) no processo. Ainda no processo de extrusão poderá ser possível obter directamente o CPC na forma semi-final ou final, podendo neste caso ser um perfil, mais ou menos complexo de acordo com a geometria da fieira da extrusora, ou na forma de grânulos que serão utilizados posteriormente noutros processos de transformação. Ά extrusão reactiva pode ser utilizada para proceder à funcionalização das matérias-primas e em simultâneo permitir a obtenção das diferentes composições de CPC na forma de grânulos ou na forma de produto final.

Etapa 4: Arrefecimento

Nesta etapa o material proveniente apenas da extrusora, na forma de grânulos ou na forma final do produto, é arrefecido à temperatura ambiente ou com o recurso a com uma corrente de ar e/ou por um banho de água e passa directamente para a etapa 5, seguida ou não de uma zona de rolos, preferencialmente colocado junto da própria fieira da extrusora.

Etapa 5: Fabricação dos Grânulos

Nesta etapa o material extrudido proveniente da etapa 4 é granulado obtendo-se os grânulos de CPC, as quais poderão ser directamente enviados para um outro equipamento, por exemplo de moldação por injecção. 10

Etapa 6: Secagem

Nesta etapa descontínua do processo apenas se recorre à secagem do material (grânulos) proveniente do processo de extrusão, apenas para retirar a humidade em excesso.

Etapa 7-9: Processamento

As etapas aqui referidas correspondem à utilização de diferentes metodologias de processamento para dar forma ao produto final, ou seja, são posteriores à obtenção dos grânulos.

Nesta etapa poderá ser utilizada a extrusão ou a co-extrusão. 0 processo de extrusão encontra-se descrito na etapa 3 e só poderá ser aplicado caso o polímero seleccionado na etapa 1 assim o permitir. Uma vez mais as temperaturas de processamento devem ser inferiores aos 200°C. Tal como na etapa 3, o equipamento permite a introdução de aditivos que poderão ser adicionados para conferir uma propriedade específica ao produto final, como por exemplo, melhores propriedades mecânicas, resistência ao fogo entre outras.

No processo de moldaçâo por compressão, um molde com geometria e espessura de acordo com a aplicação pretendida poderá ser alimentado manualmente, por gravimetria ou através de um tapete rolante continuamente alimentado. 0 molde poderá conter ou não em uma ou ambas 11 as faces uma película desmoldante por exemplo de teflon compreendendo a massa de grânulos distribuída uniformemente. 0 molde, com a quantidade de material necessária no seu interior, será colocado numa prensa de braço hidráulico e aquecido até uma temperatura inferior a 200°C durante um período inferior a 20 minutos para fusão e homogeneização da massa de grânulos e posterior prensagem a quente durante um período inferior a 20 minutos (preferivelmente a massa de grânulos estará sob acção de uma pequena carga desde o início), a uma pressão entre os 196 e os 2950 KPa, preferivelmente entre os 490 e os 1770 KPa, seguida de arrefecimento com água, ou outro liquido refrigerante, dentro do molde e sob pressão durante 1-10 min permitindo este tempo reduzir a temperatura do material de forma a possibilitar a sua desmoldagem sem qualquer tipo de danos. Finalmente é retirada a pressão e a pequena contracção que ocorre na placa permite a fácil desmoldagem do compósito do sistema.

Durante a colocação dos grânulos no molde poderá ser colocado granulado de cortiça sem adição de cola numa ou em ambas as faces do molde e preferencialmente num só passo, antes de ser aplicado um pequeno período de temperatura sobre a massa dos grânulos (podendo esta ter sido pré-aquecida para promover o aumento da condutibilidade térmica) seguido de uma pequena prensagem, a fim de criar um CPC com uma ou as duas faces revestidas com um camada ou película de cortiça sem adição de cola, podendo o granulado ser substituído por uma folha decorativa, por exemplo folha de madeira, folha 12 de aglomerado de cortiça ou de cortiça natural entre outros.

Na moldação por injecção, os grânulos são recolhidos através do alimentador ou tremonha, caindo de seguida num parafuso móvel que promove, por acção da temperatura e das tensões de corte geradas pelo arrastamento, a fusão dos grânulos obtidas na etapa 3 ou 5. De seguida o fundido é injectado num molde com a forma do produto desejado, podendo o molde ser arrefecido com água ou outro tipo de liquido refrigerante para baixar rapidamente a temperatura do CPC. Também podem ser aplicadas técnicas não convencionais como a injecção multimaterial, moldação por injecção com pré-composição, co-injecção, onde, em todos os casos, as temperaturas de processamento não devem exceder em demasia os 200°C, podendo a configuração dos equipamentos, tal como no processo por extrusão se encontrar na vertical e/ou na horizontal.

Etapa 10: Compósito CPC

Nesta etapa é obtido um material compósito com geometria e estabilidade estrutural (rígido ou mais flexível), de acordo com a aplicação a que se destina. Os compósitos desenvolvidos apresentam uma boa adesão entre os seus constituintes, tal como se apresenta na figura 3, boa resistência à corrosão, absorção de água reduzida, baixa condutibilidade térmica e eléctrica. 13

Etapa 11: Molde

Nesta etapa e no caso de se obter um CPC com defeitos resultantes de uma ou mais etapas anteriores e de os constituintes poderem ser submetidos a mais um ciclo térmico, estes serão enviados para um granulador ou para a etapa 3 ou 5 e poderão ser adicionados ao processo numa determinada percentagem de acordo com as propriedades mecânicas finais pretendidas.

Etapa 12: Corte

Nesta fase o CPC é cortado de acordo com as dimensões pretendidas e de acordo com o processo da etapa 7-9. 0 material excedente será regranulado e enviado para a etapa 3 ou 5, se assim for permitido, podendo entrar em pequenas quantidades na composição de novos CPC.

Etapa 13: Acabamento

Nesta etapa o compósito poderá sofrer diversas operações como a laminagem, operações de fresagem, lixagem, furação, aplicação de um revestimento, tinta, verniz ou cola, onde poderão ainda ser aplicados compostos que promovam a resistência térmica, à abrasão e aos ultravioleta (UV), uma vez que os constituintes podem possuir na sua composição um maior ou menor número de grupos cromóforos, podendo sofrer foto-oxidação. Apesar da cortiça ser um material com boa resistência térmica poderá ser necessário aumentar a resistência da fase polimérica. Ainda na fase de acabamento e consoante o 14 produto final poderá ser introduzido um biocida, um algicida, um fungicida, um repelente à água, entre outros.

Etapa 14: Produto 0 produto resultante do processo denominado por CPC é caracterizado por ter uma excelente aparência, boa resistência química, as propriedades físicas incluem uma boa estabilidade dimensional do produto, maior ou menor resiliência e com baixa condutibilidade térmica e eléctrica, boas propriedades acústicas de acordo com a percentagem em massa de cortiça introduzida na composição inicial, podendo possuir várias geometrias 2D ou 3D, como por exemplo um perfil, placa, entre outros, de acordo com as etapas de processamento e a aplicação final. 0 método descrito nesta invenção também permite obter CPC 100% naturais. O produto apresenta elevado potencial quer combinado ou não com outros materiais, pode ser aplicado como elemento isolante em tectos, pisos, rodapés, portas, divisórias, na área do mobiliário, em juntas para motores de automóvel, na área do calçado, entre outros, graças à incorporação de cortiça em materiais poliméricos. A invenção é adicionalmente explicada por meio dos exemplos seguintes, porém, estes não se devem considerar limitativos do âmbito da presente invenção. 15

Exemplos " Exemplo 1: A título experimental foram preparadas misturas constituídas apenas por dois materiais: polímero-resíduo. Dos resíduos testados fazem parte alguns dos resíduos de pó de cortiça proveniente do processo industrial, nomeadamente pó de lixagem, ou resíduos de pó de trituração, ou resíduo de pós de flutuantes com peso específico (150 - 400 Kg/m3) . O polímero utilizado foi um polietileno com ponto de fusão 136,6 °C (obtido por calorimetria diferencial de varrimento). Em todos os casos foi mantida uma proporção equitativa em massa (50— 50%) entre os dois materiais. Antes de se iniciar o processo de composição, cada uma das misturas foi colocada separadamente num agitador mecânico durante 10 minutos para misturar e homogeneizar os dois constituintes. Cada uma das misturas, foi colocada alternadamente numa extrusora de duplo fuso contra-rotativa com uma fieira de geometria circular, o que permitiu a sua composição e posterior fabricação dos grânulos, obtendo-se desta forma diferentes formulações de compósitos de resíduo de pó de cortiça com polietileno (CPC) na forma de grânulos.

Posteriormente foi retirada uma massa de grânulos de cada composição (cerca de 70 g) e colocada num molde idêntico a um aro com geometria rectangular (cerca de 20*23 cm2) e de espessura 3 mm, contendo na sua base uma tampa amovível metálica sobre a qual foi colocada uma 16 película desmoldante de teflon em ambas as faces compreendendo a massa de grânulos distribuída uniformemente. Este sistema é colocado numa prensa de braço hidráulico a uma temperatura entre 140-170°C dependendo do resíduo de cortiça na obtenção dos grânulos, durante um período cerca de 8 minutos para fusão e homogeneização da massa de grânulos e posterior prensagem a quente durante um período de 2 minutos a uma pressão de l,42MPa seguida de arrefecimento com água dentro do molde e sob pressão durante 5 min permitindo este tempo levar a temperaturas próximas da temperatura ambiente. Finalmente é retirada a pressão e a pequena contracção que ocorre na placa permite a fácil desmoldagem do compósito do sistema.

As placas dos compósitos de cortiça ou CPC assim obtidas, apresentam uma espessura de 3+0,lmm e exibem uma cor acastanhada onde se visualiza as partículas de cortiça distribuídas por toda a superfície com maior ou menor tamanho de acordo com o tipo de resíduo de cortiça utilizado. As placas das diferentes formulações de CPC produzidas são rígidas e apresentam uma massa volúmica cerca de l±0,lg/cm3, à temperatura ambiente apresenta baixa absorção de água como se pode observar na figura 4. Utilizando estas placas, foram preparados provetes de tracção com dimensão Standard e de seguida foram traccionados a uma velocidade de 5mm/min, obtendo-se as propriedades mecânicas à tracção descritas no gráfico da figura 5. A morfologia apresentada na figura 6 indica uma boa adesão entre os constituintes do CPC. 17 - Exemplo 2:

Utilizaram-se os mesmos tipos de resíduo de pós utilizados no exemplo 1 e misturaram-se com um outro material termoplástico de nome polipropileno (PP) com ponto de fusão 153,2°C (obtido por calorimetria diferencial de varrimento) numa proporção de (50-50%). Os compósitos foram processados de acordo com a metodologia descrita no exemplo 1. Obtiveram-se placas das diferentes formulações de CPC com aspecto superficial idêntico aos compósitos com polietileno mas com propriedades mecânicas um pouco diferentes tal como descrito na figura 7 devido à utilização de um diferente material termoplástico. - Exemplo 3:

Utilizou-se o mesmo tipo de resíduo de pó de lixagem do exemplo anterior para misturar numa percentagem (50-50%) em massa com um polímero constituído pela mistura de diversos tipos de polímero reciclado, obtendo-se pelo mesmo processo de extrusão descrito anteriormente os grânulos e posteriormente a placa por prensagem a quente a 150°C seguido de arrefecimento com água dentro do molde tal como descrito no exemplo 1. A placa de CPC é rígida e de espessura 3±0,lmm, apresenta uma superfície de cor mesclada de tons acastanhados que se combinam com pequenos pontos coloridos devido aos diferentes termoplásticos reciclados utilizados e dispersos por toda a placa, sendo caracterizado por possuir uma massa volúmica cerca de l±0,lg/cm3, apresenta à temperatura ambiente uma baixa absorção de água mas um pouco superior 18 face aos exemplos anteriores descritos na figura 4. Em termos de propriedades mecânicas apresenta um módulo a 1% de deformação à tracção de 312,3±17,8MPa e uma tensão máxima de 8,6±0,6MPa, apresentando uma deformação máxima de 4,110,3%. - Exemplo 4:

Foram utilizados os mesmos materiais do exemplo 2 mas com uma proporção de (49-49%) em massa entre os dois para permitir a adição de 2% de agente compatibilizador para facilitar a mistura e promover a adesão da fase polimérica com a cortiça obtendo-se grânulos e posteriormente placas das diferentes formulações de compósitos de cortiça (CPC), seguindo a metodologia descrita no processo do exemplo 1. O aspecto superficial destes é idêntico aos compósitos dos exemplos 1 e 2 processados com o PE e PP. Os compósitos à base de cortiça (CPC) processados de acordo com esta metodologia possuem uma massa volúmica cerca de l±0,lg/cm3, apresentam à temperatura ambiente uma baixa absorção de água tal como apresentado na figura 4 mas possuem melhores propriedades mecânicas à tracção com se encontra referido na figura 7. - Exemplo 5:

Após a obtenção dos grânulos de acordo com o exemplo 1, foram retiradas 37,5 g de grânulos da formulação pó de trituração com PP (49-49%) e agente compatibilizante 2% e foram misturados 37,5 g de grânulos da formulação pó de 19 lixagem com PP (50-50%), onde posteriormente foram processados por moldação por compressão como descrito no exemplo 1. Obteve-se uma placa de material compósito homogénea e rígida, onde em termos visuais não se observaram diferenças significativas e em termos de propriedades mecânicas, nomeadamente à tracção obtiveram-se valores intermédios relativamente às propriedades que cada qualidade de grânulos apresentava inicialmente como se verifica na figura 7. - Exemplo 6:

Utilizou-se uma mistura de granulado de cortiça (0,5-1 mm) com um polímero de origem natural de nome polihidroxibutirato (PHB) com ponto de fusão de 170°C (obtido por calorimetria diferencial de varrimento) e preparou-se um compósito de (50-50%) em massa pelo processo descrito no exemplo 1, obtendo-se no final uma placa de CPC 100% natural, de cor acastanhada evidenciando na superfície apenas as partículas de cortiça aglomeradas e bastante agradável ao toque. As placas produzidas com este compósito à base de cortiça (CPC) são rígidas e apresentam uma massa volúmica cerca de 0,95g/cm3. Em termos de propriedades mecânicas à tracção, apresentam um módulo a 1% de deformação de 313,3132,0 MPa e uma tensão máxima de 9,5+0,5 MPa, apresentando uma deformação máxima de 5,5±0,6%.

Lisboa, 4 de Dezembro de 2007 20

Claims

Reivindicações 1. Compósitos de polímero com cortiça (CPC) e respectivos processos para a sua produção caracterizados por utilizarem polímeros sintéticos, reciclados, de origem natural ou mistura destes com cortiça e/ou desperdício de cortiça, os quais poderão conter na sua formulação inicial ou durante o processo de composição outros elementos, como por exemplo agentes compatibilizadores e/ou outros aditivos e que após correcto processo de mistura utilizando metodologias de processamento de polímeros tais como extrusão, pultrusão ou extrusão reactiva, são transformados no produto final ou semi-final ou simplesmente extrudidos ou pultrudidos e sob a forma de grânulos para serem utilizados numa etapa de processamento subsequente, como por exemplo, extrusão, co-extrusão, moldação por injecção com pré-composição, moldaçâo por injecção, moldação por compressão, calandragem, termoformação, entre outros, resultando assim num produto compósito à base de cortiça.
2. Compósitos de polímero com cortiça e respectivos processos para a sua produção de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pela mistura dos componentes numa primeira fase se realizar na forma sólida recorrendo a um misturador mecânico contínuo para homogeneizar a mistura e posteriormente processados por pultrusão, extrusão, extrusão reactiva ou co-extrusão podendo as extrusoras utilizadas serem de monofuso, preferencialmente de duplo fuso, co-rotativas ou contra-rotativas, podendo estas estarem colocadas 1 horizontalmente e/ou verticalmente dando origem às grânulos, onde estas serão sujeitas a um processo subsequente, por exemplo de moldação compressão ou injecção no sentido de obter materiais com melhor desempenho mecânico face aos produtos de cortiça actualmente existentes.
3. Compósitos de polímero com cortiça de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por conter cortiça granulada ou desperdícios de cortiça provenientes do processo industrial como pó de lixagem, pó de trituração ou advindo de produtos existentes como por exemplo os flutuantes, "corkstyle®" ou produtos semelhantes ou mistura de pós.
4. Compósitos de polímero com cortiça de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado por apresentar na sua composição: a) 5%-95% em massa de pó ou de cortiça granulada com diferente densidade ou desperdícios de cortiça provenientes do processo industrial; b) 5%-95% em massa de polímero de origem natural, sintético, reciclado ou mistura destes; c) 0%-20% em massa de um ou mais tipos de agentes compatibilizadores, para aumentar a adesão das fases do CPC produzido, podendo estes serem adicionados e misturados inicialmente antes da composição ou numa das etapas subsequentes do processo; d) 0%-20% em massa de outros aditivos, tais como aditivos para melhorar a processabilidade, coloração, entre outros; podendo as matérias-primas acima referidas ser 2 submetidas a processos de modificação química nomeadamente, tratamentos alcalinos ou ácidos, tratamentos por plasma ou descarga de corona para melhorar as características de superfície; podem ser sujeitos a processos de funcionalização, por exemplo, com grupos amino, epóxi, isocianatos, ácido acrílico, anidridos, metacrilatos, fenol, melanina, entre outros, para promover melhor adesão entre os constituintes polímero - cortiça, ou ainda serem submetidos a simples operações de lavagem com um ou mais solventes e secagem dos resíduos da cortiça, sendo também possível utilizar polímeros previamente funcionalizados como solução alternativa à funcionalização.
5. Compósitos de polímero com cortiça (CPC) e respectivos processos para a sua produção de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizados por apresentarem na sua composição apenas uma qualidade de resíduo de cortiça e/ou grânulos (polímero-cortiça) ou contendo uma mistura de dois ou mais dos pós de resíduos de cortiça.
6. Compósitos de polímero com cortiça (CPC) e respectivos processos para a sua produção de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizados por poderem resultar num produto 100% natural, recorrendo para tal a um ou mais polímeros de origem natural e à cortiça ou resíduos da mesma.
7. Processos de produção de compósitos de polímero com cortiça de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizados por possuírem o sistema de fabricação dos 3 grânulos colocado a jusante da extrusora, após uma zona de arrefecimento com água e/ou ar e/ou outro tipo de agente refrigerante seguida ou não de uma zona de puxo com rolos.
8. Processo de produção de compósitos de polímero com cortiça de acordo com as reivindicações 1 a 7, caracterizados por utilizarem a moldação por compressão segundo um processo contínuo ou descontínuo.
9. Processo de produção de compósitos de polímero com cortiça de acordo com a reivindicação 8 caracterizado por na etapa de moldação ser utilizado um molde com uma forma semelhante a um aro com a espessura da placa de CPC final.
10. Processo de produção de compósitos de polímero com cortiça de acordo com as reivindicações 1,2,7,8 e 9, caracterizado por a moldação se realizar após aquecimento durante 1-20 min e respectiva prensagem durante 1-20 min e a uma pressão entre 196 e os 2950 KPa, preferivelmente entre os 490 e os 1770 KPa, e por o material ser deixado arrefecer dentro do molde sobre pressão, sendo o arrefecimento promovido por acção de água, ar ou outra fonte de refrigeração até uma temperatura que permita a desmoldação da peça sem qualquer tipo de danos que comprometa o seu desempenho final.
11. Compósitos de polímero com cortiça (CPC) e respectivos processos para a sua produção de acordo com 4 as reivindicações 1 a 10, caracterizados por os produtos CPC apresentarem espessuras de 0,5 mm ou superiores.
12. Compósitos de polímero com cortiça (CPC) e respectivos processos para a sua produção de acordo com as reivindicações 1 a 11, caracterizados por poder conter granulado de cortiça sem adição de cola numa ou em ambas as faces do molde e preferivelmente com aplicação num só passo, onde se aplica temperatura durante um pequeno período de tempo sobre a massa de grânulos, podendo esta ter sido pré-aquecida para promover o aumento da condutibilidade térmica, seguido de uma prensagem a quente, com o objectivo de criar um CPC com uma ou as duas faces revestidas de cortiça sem adição de cola.
13. Compósitos de polímero com cortiça (CPC) e respectivos processos para a sua produção de acordo com as reivindicações 1 a 12, caracterizados por o granulado de cortiça sem adição de cola aplicado numa ou em ambas as faces do molde poder ser substituído por uma folha decorativa, por exemplo folha de madeira, folha de aglomerado de cortiça ou de cortiça natural entre outros.
14. Processos de produção de compósitos de polímero com cortiça de acordo com as reivindicações 1 a 13, caracterizado por qualquer ou ambos dos constituintes (polímero ou cortiça) poderem ser funcionalizados para aumentar a adesão entre as fases e melhorar as propriedades físicas e químicas do CPC. 5
15. Compósitos de polímero com cortiça de acordo com todas as reivindicações anteriores caracterizado por poder conter um ou mais aditivos para conferir resistência UV e/ou térmica, à abrasão e/ou ao fogo dos seus constituintes.
16. Compósitos de polímero com cortiça de acordo com as reivindicações 1 a 15, caracterizado por poder conter qualquer agente de protecção exterior aplicado a outros materiais lenhocelulósicos, do tipo biocida, algicida, fungicida e/ou repelente à água, entre outros.
17. Compósitos de polímero com cortiça de acordo com as reivindicações 1 a 16, caracterizado por possuir ou não um ou mais revestimentos, do tipo verniz, ou uma tinta; ou permita a aplicação de uma cola numa ou nas restantes faces do material; bem como, possa ser submetido a outras operações de acabamento como lixagem, laminagem e/ou furação.
18. Compósitos de polímero com cortiça de acordo com as reivindicações 1 a 17 caracterizado por poder possuir várias geometrias, como por exemplo perfil, placa entre outros de acordo com o método de processamento e aplicação final, podendo ser aplicado isoladamente ou em combinação com outros materiais em várias áreas como por exemplo como elemento isolante em tectos, pisos, rodapés, portas, divisórias, na área do mobiliário, em motores de automóvel, na área do calçado, entre outros. 6
19. Processo de acordo com todas as reivindicações anteriores, caracterizado por qualquer dos agentes compatibilizadores ou aditivo seleccionados poderem ser aplicados na superfície do CPC ou em profundidade ou simplesmente em camadas, recorrendo a um ou mais dos seguintes métodos, revestimento por pulverização ou pistola, sob acção de ultravioletas (UV), rolos, aplicado sob vácuo ou através de uma descarga plasmática. Lisboa, 4 de Dezembro de 2007 7