BR102015007724A2 - método para o tratamento de superfícies, particularmente superfícies de telhas ou similares, e telhas produzidas de acordo com tal método - Google Patents

Abstract

método para o tratamento de superfícies, particularmente superfícies de telhas ou similares, e telhas produzidas de acordo com tal método. um método para o tratamento de superfícies, especialmente para a produção de telhas tendo diminuída permanência da água na mesma após serem molhadas, compreende a aplicação de um revestimento para que tais superfícies revestidas apresentem zonas predeterminadas alternadas com graus diferentes de propriedades hidrofóbicas.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA O TRATAMENTO DE SUPERFÍCIES, PARTICULARMENTE SUPERFÍCIES DE TELHAS OU SIMILARES, E TELHAS PRODUZIDAS DE ACORDO COM TAL MÉTODO".

[0001] A presente invenção refere-se a um método para revestir superfícies, especialmente para revestir telhas, que têm uma diminuição da permanência da água nas mesmas depois de molhadas.

[0002] O termo "telha", refere-se a qualquer peça fabricada de material resistente, tal como a cerâmica ou a pedra, em geral usada para cobertura de telhados, pisos, chuveiros ou outros objetos tais como tampos de mesa. Telhas são usadas frequentemente para formar pa-vimentos, e sua forma mais comum é um quadrado simples. Telhas são geralmente feitas de cerâmica, normalmente esmaltada para usos internos e não esmaltada para coberturas, mas outros materiais também são comumente utilizados, tais como concretos e outros materiais compostos, e pedra. As pedras para telhas são tipicamente o mármore, o ônix, o granito ou a ardósia.

[0003] Quando as telhas são aplicadas para propósito externo, elas têm a tendência, depois de chover, de manter as gotas de água sobre as mesmas. Em outras palavras a água permanece sobre as superfícies das telhas, e isso pode sujar a superfície das telhas principalmente devido à evaporação lenta. Este problema existe também para telhas usadas no interior, por exemplo, quando um chão é lavado. Quando as telhas são usadas do lado de fora, no inverno a água sobre a superfície das telhas pode congelar tornando-se muito perigoso para a segurança das pessoas. A formação de gelo pode levar também a rachaduras no interior das telhas.

[0004] O problema acima é atualmente tratado com a utilização de revestimentos de compostos orgânicos ou inorgânicos (ou de uma mistura dos mesmos) que cobrem toda a superfície da telha. Estes re- vestimentos podem ser tanto hidrofóbicos como hidrofílicos. A principal propriedade para discriminar estas duas famílias de revestimento é dada pelo valor de ângulo de contato, que está estritamente ligado à energia de superfície de acordo com a teoria de Young. Na Figura 1 é relatado um diagrama esquemático de uma gota de líquido mostrando as quantidades na equação de Young.

[0005] A descrição teórica de contato surge a partir da consideração de um equilíbrio termodinâmico entre as três fases conforme mostrado na Figura 1: a fase líquida (L), a fase sólida (S) e a fase de gás/vapor (G) (que poderia ser uma mistura da atmosfera ambiente e uma concentração de equilíbrio do vapor de líquido). A fase "gasosa" também poderia ser outra fase líquida (imiscível). Se a energia interfa-cial de vapor sólido é denotada por rSG, a energia interfaciai líquida sólida por tSl, e a energia interfaciai de vapor líquido (por exemplo, a tensão de superfície) por xLG, então o ângulo de contato de equilíbrio 0C é determinado a partir dessas quantidades pela equação de Young: [0006] O ângulo de contato também pode estar relacionado com o trabalho de adesão através da equação de Young-Dupré: em que AWSlv é a energia de adesão líquida sólida por unidade de área quando no meio V.

[0007] Em geral, se o ângulo de contato de água 0C for menor do que 90°, a superfície sólida é considerada hidrofíl ica e se o ângulo de contato de água for maior do que 90°, a superfície sólida é considerada hidrofóbica. Muitos polímeros apresentam superfícies hidrofóbicas. Superfícies altamente hidrofóbicas, feitas de materiais de baixa energia de superfície (por exemplo, fluorados) podem ter ângulos de contato de água tão altos quanto ~ 120°. Alguns materiais com superfícies altamente ásperas podem ter um ângulo de contato de água ainda maior do que 150°, devido à presença de bolsões de ar sob a gota de líquido. Estas são chamadas de superfícies super-hidrofóbicas.

[0008] Alguns dos revestimentos hidrofóbicos podem ser baseados em polímeros fluorados como PTFE (poli-tetrafluoretileno) e PFPE (perfluoropoiiéter) ou em grupos metil (-CH3) como o PP (polipropile-no) ou em resina de silicone e com flúor. Revestimentos super-hidrofóbicos podem ser feitos de muitos materiais diferentes. Os que se seguem são conhecidos como bases possíveis para o revestimento: • nanocompósito de poliestireno de óxido de manganês (Mn02/PS) • nanocompósito de poliestireno de óxido de zinco (ZnO/PS) • carbonato de cálcio precipitado • estruturas de nanotubo de carbono • nanorrevestimento de sílica [0009] Revestimentos hidrofílicos exibem características de propensão à água. Quimicamente, isso significa que eles participam da ligação de hidrogênio dinâmico com a água que os circunda. Alguns dos revestimentos hidrofílicos podem basear-se em Nylon 6.6, PET (tereftalato de polietileno), PVC (policloreto de vinila) ou materiais inorgânicos tais como alumina, dióxido de titânio (Titânia), sílica envolvida e dióxido de zircônio (zircônia).

[0010] O processo e revestimentos atuais não são capazes de garantir o correto fluxo de água a partir da superfície de telhas e, além disso, eles têm durabilidade muito baixa, baixa resistência ao risco (devido à baixa dureza) e eles podem ser danificados (amarelecimen-to, rachaduras) pela radiação UV, que é capaz de romper as ligações da cadeia polimérica. Finalmente, a espessura do revestimento orgânico é muito alta (cerca de 30 a 50 mícrons) e isto poderia modificar o recurso de telhas, mudando, por exemplo, o brilho.

[0011] Um objetivo da presente invenção é fornecer um método para produzir ou tratar telhas que possa superar os inconvenientes acima. Tal objeto é alcançado graças a um método e a uma telha com as características constantes das reivindicações acrescentadas.

[0012] A solução de acordo com a invenção compreende um processo de depósito que pode ser realizado a jusante do forno utilizado para a produção de telhas. Tal processo fornece uma alternância de zonas hidrofóbicas e hidrofílicas na superfície das telhas, para garantir o fluxo de água correto ao longo das áreas hidrofílicas. O requerente descobriu que por ter listras hidrofóbicas na superfície das telhas, de preferência em um padrão paralelo, alternando com listras hidrofílicas, permite-se o correto fluxo de água que vêm das listras hidrofóbicas compostas entre as listras hidrofílicas. Para alcançar o mais rápido fluxo de água a partir da superfície, seria útil revestir a espessura das telhas (fronteiras de lado) usando o revestimento hidrofílico (o mesmo usado para as listras hidrofílicas). Desta forma, o menisco líquido é facilmente quebrado e a água pode fluir para fora. Também é vantajoso fornecer a superfície das telhas com uma porção de borda do revestimento hidrofílico como uma espécie de moldura ao redor da área central da telha.

[0013] Mesmo com um ângulo de inclinação muito baixo das telhas (inferiores a 1°), é possível evitar a estagnação d a água que conduz à formação de gelo em tempos de inverno e as manchas que se formam devido à evaporação lenta da água do gelo.

[0014] O método de acordo com a invenção não depende do material das telhas e do revestimento hidrofóbico ou hidrofílico específico. Além disso, não é crítico se as listras hidrofóbicas são aplicadas diretamente sobre uma superfície já hidrofílica da telha ou em um revestimento hidrofílico aplicado anteriormente, que cobre toda a superfície da telha, ou se as listras hidrofílicas são aplicadas sobre um substrato hidrofóbico; o que realmente importa é o gap de energia de superfície entre as áreas hidrofílicas e hidrofóbicas, que deve ser tão alto quanto possível. O requerente observou que a água vai das áreas hidrofóbicas para as áreas hidrofílicas, onde a evaporação é alta por causa da altura muito baixa do menisco de água; o nível de energia necessário para a evaporação da água é baixo, se a quantidade de água também é baixa. Em uma incorporação preferencial da invenção, um revestimento hidrofílico é aplicado em toda a superfície das telhas antes de aplicar listras de revestimentos hidrofóbicos. O requerente também descobriu que a dimensão das listras hidrofílicas e hidrofóbicas é bastante crítica, com a largura das listras hidrofílicas, de preferência, estando compreendida entre 1 e 10 mm, mais de preferência entre 2 e 8 mm, com um valor de maior preferência em torno de 5 mm. Da mesma forma, a largura das listras hidrofóbicas de preferência está compreendida entre 10 e 50 mm, mais de preferência entre 20 e 30 mm.

[0015] Mais vantagens e características do método de acordo com a presente invenção se tornarão claras a partir da descrição detalhada que se segue, tendo como referência os desenhos anexados, em que: - A Figura 1 é uma vista esquemática de lado de uma gota de líquido mostrando as quantidades na equação de Young; - A Figura 2 é uma vista de seção de uma telha de acordo com a invenção; - A Figura 3 é uma vista de seção semelhante à Figura 2 e referindo-se a uma segunda incorporação da invenção; - A Figura 4 é uma vista em perspectiva de uma máscara de aço inoxidável usada no método de acordo com a invenção; - A Figura 5 é uma vista superior de uma telha com revestimento obtido usando a máscara da Figura 4, onde o revestimento hidrofóbico foi destacado; -A Figura 6 é uma vista superior de uma telha com revestimento hidrofílico aplicado de acordo com uma incorporação adicional da invenção; - A Figura 7 é um cilindro usado em um processo contínuo para a produção de telhas, onde o revestimento obtido nas telhas tem o mesmo padrão da Figura 5; - A Figura 8 é uma vista em perspectiva de uma telha revestida de acordo com o método da invenção, onde as bordas da telha revestida com revestimento hidrofílico são destacadas; e - A Figura 9 é uma vista em perspectiva de uma telha onde o ângulo de inclinação (inferior a 1°) das telhas é destacad o.

[0016] O revestimento hidrofóbico 10 mostrado na Figura 2 (onde a espessura da camada de revestimento é ampliada para efeito de clareza) é aplicado diretamente sobre uma superfície superior S de uma telha T. Um dos revestimentos usados pelo requerente é um revestimento hidrofóbico produzido pela Diasen. Tal revestimento 10 é aplicado por deposição de revestimento por pulverizador usando uma máscara de aço inoxidável 12 (Figura 4) onde a área de corte 12a da folha de aço inoxidável corresponde à área hidrofóbica da telha T. A Figura 4 é uma foto da máscara aço inoxidável colocada em uma telha T. É claro que o uso de tal máscara era principalmente para fins experimentais, e o requerente também aplicou o revestimento hidrofóbico por meio de um rolo R (Figura 7), na linha de produção de telhas T, por exemplo, após o forno de produção, em uma zona à jusante do forno onde a temperatura das telhas é de cerca de 120Ό. O rolo R pode ter em sua superfície alguma área de poros helicoidais R1, que pode liberar sobre as telhas uma quantidade predeterminada de composição de revestimento que, devido ao movimento das telhas na esteira de transporte da linha de produção, deixa sobre as telhas uma pluralidade de listras inclinadas a 45° em relação à direção de avanço da esteira de transporte. A inclinação de 45° das I istras hidrofóbicas é o melhor compromisso para ter o fluxo de água ao longo das listras hidrofílicas independente de como as telhas são colocadas no chão. É claro que a melhor solução seria ter listras hidrofílicas e hidrofóbicas em paralelo à direção do fluxo de água sobre as telhas devido à gravidade, o que depende da inclinação das telhas no chão. Mas tal solução pode ser problemática para o ladrilhador, uma vez que as listras não são visíveis. Também é possível indicar uma direção preferencial de instalação indicando, por exemplo, sobre a superfície posterior das telhas ou em uma borda das mesmas, a direção das listras para que o ladrilhador possa instalá-las em uma configuração correta.

[0017] Independentemente de qual método tenha sido usado para aplicar as listras de revestimento hidrofóbico 10 (revestimento por pulverizador, serigrafia, deposição de vapor físico PVD, deposição de vapor químico CVD, plasma, etc.) a espessura do mesmo é composta de preferência entre 0,1 e 2,5 mícrons, mais de preferência entre 0,25 e 1 mícron.

[0018] Para alcançar o mais rápido fluxo de água a partir da superfície seria útil revestir a espessura das telhas (bordas) usando o revestimento hidrofílico (o mesmo usado para as listras hidrofílicas). Desta forma o menisco líquido é facilmente quebrado e água pode fluir para fora.

[0019] A Figura 3 mostra o caso em que uma cartilha hidrofílica 14 é aplicada a toda a superfície S da telha T, e uma pluralidade de listras hidrofóbicas 10 são então aplicadas em tal primeiro revestimento 14. Esse revestimento hidrofílico 14, de preferência, é baseado em um material de nano-revestimento inorgânico de gel-sólido tal como alu-mina, titânia, sílica envolvida e zircônia, produzido pela Sumitomo Osaka Cement (SOC). A espessura total de ambos os revestimentos 14 e 10 é compreendida, de preferência, entre 0,2 e 5 mícrons, mais de preferência entre 0,5 e 2 mícrons. Maior espessura do revestimento pode levar a problemas em termos de alterações estéticas (alteração de brilho e visibilidade indesejada das listras).

[0020] A telha tratada com um método de acordo com a invenção, e particularmente com o revestimento duplo da Figura 2, foram testadas ao se colocar 200 ml de água da torneira sobre a superfície S e inclinando a telha T em 0,5°. O padrão do revestime nto testado é mostrado na tabela a seguir: [0021] Todas as telhas tratadas têm mostrado um melhor comportamento em termos de evaporação/eliminação rápida de água, se comparadas às telhas não tratadas.

[0022] De acordo com a tabela a seguir e a partir das medições de energia de superfície, o revestimento hidrofóbico Diasen BKK Eco oferece boas propriedades e o revestimento baseado em zircônia SOC oferece bom desempenho como revestimento hidrofílico.

[0023] Mesmo se os resultados acima são referidos para uma deposição por pulverizador de revestimentos, outros métodos podem ser usados, por exemplo, PVD e CVD. A tecnologia de plasma pode ser aplicada tanto para fornecer as telhas com um revestimento ou para o tratamento da superfície das telhas com o objetivo de criar os grupos hidrofílicos funcionais (como -OH) na superfície das telhas.

[0024] Além disso, mesmo que a descrição acima seja focada na produção e revestimento de telhas, no entanto, o método de acordo com a invenção foi testado com êxito com outros tipos de superfícies onde um rápido escoamento da água é necessário, por exemplo, forros de geladeira, câmaras de lavagem de máquinas de lavar louça, pias, janelas de vidro (particularmente de arranha-céus, onde é impossível abrir as janelas), áreas de piscina, chassis de carro e moto, painéis solares, equipamentos de esporte, etc.

REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Método para o tratamento de superfícies, especialmente para a produção de telhas (T), tendo diminuída permanência da água na mesma após ser molhada, caracterizado pelo fato de que pelo menos um revestimento é aplicado sobre uma superfície (S) para que tal superfície apresente zonas predeterminadas alternativas (10) com diferentes graus de propriedades hidrofóbicas.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as referidas zonas têm a forma de listras paralelas (10).

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as referidas zonas predeterminadas (10) são revestidas com um revestimento hidrofóbico.

4. Método de acordo com as reivindicações 2 e 3, caracterizado pelo fato de que as referidas listras paralelas de revestimento hidrofóbico (10) têm uma largura compreendida entre 10 e 50 mm, de preferência compreendida entre 20 e 30 mm.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a distância entre as referidas listras (10) é compreendida entre 1 e 10 mm, de preferência, é compreendida entre 2 e 8 mm.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 3 a 5, caracterizado pelo fato de que a superfície é, em primeiro lugar, revestida com um revestimento hidrofílico (14).

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 3 a 6, caracterizado pelo fato de que os revestimentos são aplicados a uma temperatura compreendida entre 70Ό e 150 Ό, mais de preferência entre 100Ό e 120Ό.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 3 a 7, caracterizado pelo fato de que os revestimentos são aplicados por revestimento por pulverizador, revestimento de rolo, PVD, CVD ou plasma.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o revestimento hidrofóbico (10) é selecionado a partir do grupo constituído por polímeros fluora-dos como PTFE (poli-tetrafluoretileno) e PFPE (perfluoropoliéter), polímeros com grupos metil como PP (polipropileno), resinas de silicone e com flúor, nano-compósito de poliestireno de óxido de manganês (Mn02/PS), nano-compósito de poliestireno de óxido de zinco (ZnO/PS), carbonato de cálcio precipitado, estruturas de nano-tubo de carbono, nano-revestimentos de sílica ou mistura dos mesmos.

10. Método de acordo com as reivindicações 6 e 9, caracterizado pelo fato de que o revestimento hidrofílico é selecionado no grupo consistindo de Nylon 6.6, PET (tereftalato de polietileno), PVC (policloreto de vinila), compostos inorgânicos tais como a alumina, dióxido de titânio (titânia), dióxido de zircônia e sílica, ou mistura dos mesmos.

11. Telha (T), particularmente a telha para uso externo e tendo uma diminuída permanência da água na mesma depois de molhada, caracterizada pelo fato de que a sua superfície (S) apresenta zonas alternadas (10), tendo diferentes graus de propriedades hidrofó-bicas.

12. Telha (T) de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que as referidas zonas têm a forma de listras paralelas (10).

13. Telha (T) de acordo com a reivindicação 12, particularmente tendo uma forma quadrangular, caracterizada pelo fato de que as referidas listras (10) são inclinadas em aproximadamente 45°.

14. Telha (T) de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que as referidas zonas predeterminadas da telha são revestidas com um revestimento hidrofóbico (10), tendo uma largura compreendida entre 10 e 50 mm, de preferência compreendida entre 20 e 30 mm.

15. Telha (T) de acordo com qualquer uma das reivindicações de 11 a 14, caracterizada pelo fato de que as bordas de lado (B) das telhas (T) são revestidas com um revestimento hidrofílico.