BR112014001140B1 - processo de obtenção de substratos pétreos ou cerâmicos com um recobrimento polimérico híbrido, e, substrato pétreo ou cerâmico - Google Patents

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Abstract

RECOBRIMENTO POLIMÉRICO HÍBRIDO PARA SUBSTRATOS PÉTREOS OU CERÂMICOS, SUBSTRATO PÉTREO OU CERÂMICO, E, PROCESSO DE OBTENÇÃO DE UM RECOBRIMENTO POLIMÉRICO HÍBRIDO PARA SUBSTRATOS PÉTREOS OU CERÂMICOS. Um recobrimento de uma espessura entre 0,1 e 2 mm obtido a partir de uma mistura com a seguinte composição: - 10-25% em peso de pó micronizado; - 40-60% em peso de britas inorgânicas de origem petrográfica de tamanhos compreendidos entre 0,063 - 2 mm; - 10-40% em peso de uma resina de base polimerizável selecionada de poliuretano, poliéster, epóxi ou acrílica, com aditivos, e - opcionalmente pigmentos; sendo a proporção da citada brita e pó micronizado do recobrimento de até 90% em uma zona mais interna, de interface entre recobrimento e superfície do substrato pétreo, que abarca um terço da espessura do recobrimento. O processo compreende depositar a citada mistura sobre o substrato e vibrar o conjunto, e ulteriormente proceder a uma etapa de cura e ulterior acabamento mecânico da superfície.

Description

DESCRIÇÃO
[0001] A presente invenção se refere, em um primeiro aspecto, a um recobrimento que aporta uma camada muito fina (grossura da ordem de uns 2 mm como máximo e em geral sensivelmente inferior) aplicável a substratos pétreos naturais ou artificiais, em particular ao mármore aglomerado, assim como a substratos cerâmicos, sobre os quais o recobrimento fica firmemente aderido.
[0002] As superfícies de mármore aglomerado integram cargas minerais calcárias que apresentam como principais inconvenientes uma baixa resistência ao arranhão e pobre resistência química frente aos ácidos. Estas propriedades vêm determinadas pelo mineral empregado como carga que por outro lado, por ser o mármore pouco abrasivo, proporciona a vantagem de poder utilizar um processo de fabricação com uma elevada produtividade se se compara com a fabricação de painéis e ladrilhos de quartzo.
[0003] O recobrimento proposto aporta uma dureza e resistência ao ataque químico equiparáveis ao quartzo, permitindo utilizar substratos de grossura reduzida da ordem de 6 a 12 mm, podendo empregar para a constituição de dito substrato como para o recobrimento materiais reciclados do processo produtivo de corte da pedra natural, incrementando o conteúdo em material reciclável do aglomerado pétreo e do recobrimento.
[0004] Em um segundo aspecto a invenção se refere a um substrato pétreo ou cerâmico dotado de um recobrimento polimérico híbrido de acordo com os princípios desta invenção.
[0005] Por último a invenção também se refere a um processo para obter o citado recobrimento polimérico híbrido que se realiza sobre um substrato pétreo ou cerâmico e que proporciona um produto protegido por dito recobrimento.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[0006] O documento EP 790222 descreve um aglomerado de pedra que compreende um primeiro componente com umas partículas inorgânicas finas e um segundo componente com umas micropartículas, em que ditas partículas finas ou uns agregados das mesmas são transparentes e estão recobertos por uma camada de matéria inorgânica ou orgânica que tem uma grossura compreendida entre 5 e 50 microns, de maneira que dita camada é fragmentada parcialmente e expõe o componente na superfície produzindo uma reflexão acentuada da luz.
[0007] Na patente US 4640850 se descreve uma laje composta incorporando uma lâmina de mármore ou pétrea recoberta em sua face visível por uma lâmina de cristal transparente. Nesta patente se faz referência à patente anterior US 4177789 que descreve um processo para obter painéis de mármore de grossuras inferiores a 10 mm e em geral até 4 mm, os quais se reforçam por sua face não visível mediante um revestimento de fibra de vidro, sinalizando que a face visível da laje se deve fornecer de algum tipo de reforço. O documento EP 799949 descreve um elemento de pedra natural fino unido por uma resina de poliéster transparente a uma chapa de cristal de suporte. O documento EP 1375130 descreve uma laje composta com um recobrimento multicamada, a base de placas de cristal sobrepostas.
[0008] A patente WO 0114133 descreve um processo para obter uma laje composta multicamada, com uma estrutura tipo sanduíche com uma camada intermediária de material leve expandido compreendida entre uma camada superior de aglomerado de pedra, obtida misturando pedra triturada, pó e um ligante em proporções requeridas, introduzindo a mistura em um molde e realizando um processo de vibrocompressão em dito molde e opcionalmente uma camada inferior de aglomerado de características similares.
[0009] A patente JP 11138703 descreve um material multicamada para folheado com altas prestações de flexão e impacto que incorpora uma face superficial visível de aglomerado de madeira, carbonato cálcico, bolas de cristal ocas, talco, etc., integrando camadas intermediárias flexíveis de suporte.
[00010] A patente FR 2868099 descreve um painel decorativo para painéis ou tetos com uma multicamada superficial de “composite” de termoplástico com carga mineral, fibras ou outras partículas, colado a uma base de poliestireno extrudido.
[00011] No documento GB 2224283 se descreve um processo para obter placas pétreas artificiais para ladrilhado e fachadas que compreende uma etapa de trituração de material de mármore em partículas de aproximadamente 7 mm, uma etapa de mistura de dito material com outros materiais adicionais incluindo areia siliciosa submetida a aquecimento, e pelo menos uma resina polimerizável, uma etapa de moldagem da mistura assim obtida com uma ação combinada de vibração e compressão sob vazio e uma etapa de polimerização da resina.
[00012] O documento JP 8156216 se refere a um produto pétreo artificial obtido em molde com uma superfície dotada de uma camada contendo partículas de mármore, que compreende uma mistura de uma resina de poliéster não saturado, pó de carbonato cálcico e um agente de cura
[00013] O documento JP 28111951 descreve um mármore artificial com um padrão granular obtido por laminação de três classes de camadas com resinas incorporando diferentes componentes tais como pedras trituradas, cerâmica, fibras, vidro, etc.
[00014] Em contraste com os antecedentes citados, na presente invenção se propõe: - um recobrimento polimérico híbrido de baixa viscosidade (em situação prévia à cura), distinto aos explicados, por quanto compreende vários componentes de origem siliciosa, em particular pó micronizado e britas de distinta granulometria, ligados por uma resina polimerizável - uma distribuição dos componentes do recobrimento de maneira que se obtém uma maior concentração de cargas inorgânicas nas zonas mais próximas à interface recobrimento-substrato, de pelo menos 75%, permitindo isso que com uma camada muito fina da ordem de 0,5 mm, se possa obter uma eficaz proteção do substrato e alcançar uns requerimentos mecânicos e químicos do conjunto substrato + recobrimento, da mesma ou similar magnitude que os que apresenta um quartzo ou granito.
[0001] O recobrimento desta invenção não se aplica em molde, senão diretamente sobre o substrato mediante um aplicador, com retenção de dito recobrimento até sua completa cura.
[0002] Expõem-se seguidamente os objetivos principais da invenção:
[0003] obter produtos (substrato incorporando o recobrimento) com uma superfície de dureza e resistência química equiparáveis ao quartzo e de aspecto similar, mas a um menor custo de produção;
[0004] aplicação de uma camada superficial o mais fina possível (espessura <1 mm);
[0005] aproveitar painéis defeituosos ou estragados de mármore aglomerado, aplicando a eles o citado recobrimento como um acabamento;
[0006] possibilidade de incluir lodos e recortes de uma planta de tratamento de mármore aglomerado ou outros tipos de resíduos provenientes de demolições, de remodelação de moradias ou de resíduos de outras indústrias na composição do substrato ou suporte de base.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0007] A Fig. 1 é uma micrografia de secção transversal detalhando as quatro subáreas nas quais a percentagem de cargas (partículas) foi avaliada visualmente, seguindo um padrão para a observação de microscopia.
[0008] Fig. 2 é um gráfico que indica a percentagem de cargas ou a concentração de carga (índice de partículas) em quatro áreas diferenciadas de revestimento.
BREVE EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO
[0009] O recobrimento polimérico híbrido desta invenção, aplicável a substratos pétreos ou cerâmicos é um micro-recobrimento formado por uma mistura de pó micronizado e britas de sílica, quartzo e/ou vidro de diferentes granulometrias aglomeradas mediante um polímero termoestável e/ou termoplástico polimerizável, e que faz possível utilizar um substrato ou painel de base de espessuras mínimas (4-6 mm), sobre o que se aplica o citado recobrimento que se adere firmemente ao mesmo.
[00010] Com um maior detalhe, a invenção aporta um recobrimento polimérico híbrido para substratos pétreos ou cerâmicos, que proporciona uma camada superficial muito fina (espessura do recobrimento compreendido entre 0,1 e 2 mm e preferentemente inferior a 1 mm) firmemente aderida ao substrato, obtido por umas etapas de preparação de uma mistura de pó micronizado, uma ou mais britas, resina selecionada de poliuretano, poliéster, epóxi ou acrílica, catalisador e pigmentos, submetidos a uma agitação, ulterior cura (com aportamento ou geração, por exemplo por microondas, de calor) e polimento final do recobrimento consolidado sobre o substrato, para alisamento e regularização da superfície.
[00011] O recobrimento que se aplica sobre o produto (painel ou laje de mármore ou outro substrato pétreo artificial) acabado se caracteriza pelo fato de compreender uma mistura com a seguinte composição: - de 10-25% em peso de pó micronizado, com função de aglutinante, contendo cargas inorgânicas principalmente de origem petrográfica; - de 40-60% em peso de britas de cargas inorgânicas de origem pétrea compreendendo quartzo, sílica, areias de sílica, vidro, espelhos reciclados, silício, etc., de tamanhos compreendidos entre 0,063 - 2 mm; - de 10-40% em peso de uma resina de base selecionada de poliuretano, poliéster, epóxi ou acrílica; e - aproximadamente 5% em peso de pigmentos e outros aditivos para dita resina incluindo um catalisador.
[00012] A proporção de resina será em qualquer caso de pelo menos de 10-30%.
[00013] O aportamento de pigmentos, da ordem de 2% em peso, deve entender-se como opcional, dependendo das características do substrato pétreo natural ou artificial ao que se aplique o recobrimento.
[00014] Além disso, é característico do recobrimento semiterminado (isto é, não polido) desta invenção e considerando o mesmo dividido em três estratos, de igual espessura, o fato de que se pode alcançar uma proporção da citada brita e pó micronizado do recobrimento de até 90% em uma primeira zona (1/3 da espessura) mais interna, correspondente à interface entre recobrimento e superfície do substrato pétreo ou cerâmico, da ordem de 115% junto à superfície visível e de 20-50% em uma zona intermediária.
[00015] Em uma possível modalidade da invenção se poderiam obter as seguintes proporções de brita e pó micronizado: Terço inferior do recobrimento: entre 55%-90% Terço intermediário do recobrimento: entre 16%-60%; Terço superior do recobrimento: entre 1%-15%.
[00016] Conforme a outra possível modalidade as proporções de brita e pó micronizado seriam as seguintes: Terço inferior do recobrimento: entre 70%-95% Terço intermediário do recobrimento: entre 10%-70%; Terço superior do recobrimento: entre l%-30%.
[00017] A superfície visível do recobrimento está acabada por um tratamento mecânico selecionado de polimento com abrasivos, polimento com escovas ou areação e/ou por um tratamento químico de ataque com ácidos, de maneira que se obtém uma superfície visível em que foi eliminada a primeira camada da zona com menos concentração de brita e com mais concentração de resina, para obter um produto final com uma concentração muito alta em brita e muito baixa em resina. O processo de polimento elimina ademais qualquer partícula de brita que sobressaia da mistura. Esta etapa de tratamento permite mesmo assim trabalhar com britas de distintas granulometrias, e diâmetros próximos aos da espessura do recobrimento ou camada fina final obtida (isto é, tamanhos de brita de, por exemplo, 1,2 mm para um recobrimento de 0,8 mm), posto que as partes sobressalentes que puderam ficar resultarão eliminadas por um polimento ou tratamento mecânico equivalente. Obtém-se assim uma dureza da camada superficial superior a 5 Mohs.
[00018] De acordo com uma modalidade preferida, a citada mistura compreende britas de distinta natureza e granulometrias.
[00019] A invenção também se refere a um painel ou substrato pétreo ou cerâmico dotado de um recobrimento como o citado e a um processo para sua obtenção.
[00020] O citado processo compreende as seguintes etapas ' - preparação em um misturador de uma mistura de base compreendendo uma primeira brita, por exemplo, de quartzo, sílica, areias de sílica, vidro, ou espelho de tamanhos compreendidos entre 0,1-2 mm e pó micronizado com cargas inorgânicas de origem petrográfica; - agitação da citada mistura em dito misturador; - preparação de uma resina de base selecionada de poliuretano, poliéster, epóxi ou acrílica; - adição de dita resina à citada mistura em dito misturador, com um catalisador, aditivos e opcionalmente pigmentos, e ulterior agitação; - realização de um vazio no interior de dito misturador; - aplicação da mistura obtida sobre o substrato; e - vibração do substrato com a mistura aplicada acima, em uma mesa de vibração, e retendo a mistura sobre o substrato; e - fornecimento controlado de energia térmica para cura da mistura, retida sobre o substrato, até obter sua cura.
[00021] Outras características da invenção aparecerão à vista da descrição que segue de uns exemplos de aplicação, dada a título ilustrativo e não limitativo, conforme ao seguinte detalhe.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[00022] O recobrimento da invenção impõe como primeira exigência uma espessura preferida da ordem de 0,5 mm (com um máximo de 2 mm) e o uso de umas britas de quartzo ou areias de sílica com um tamanho de grão compreendido no intervalo de 0,1 - 0,6 mm, em dito exemplo preferido, embora fossem previstos tamanhos de grão de 0,063 em adiante.
[00023] Este recobrimento compreende, de acordo com diversos ensaios realizados, os seguintes componentes principais:
[00024] Pó micronizado de areia sílica, quartzo e/ou vidro, em funções de aglutinante.
[00025] Britas de quartzo, vidro e/ou areias de sílica de diferentes tamanhos, que conferirão resistência mecânica ao recobrimento
[00026] Resina polimerizável de poliuretano, poliéster, epóxi ou acrílica, como ligante.
[00027] Aditivos para dita resina compreendendo agentes desareadores, promotores de adesão, absorvedores UV, estabilizantes, agentes umidificadores para reduzir a viscosidade (solução de um éster de ácido bórico, por exemplo), agentes antiestáticos, hidrofugantes (utilizando preferentemente silanos e siloxanos), agentes autolimpantes (utilizando, por exemplo, polímeros fluorocarbonados), e fibras naturais e/ou sintéticas.
[00028] Pigmentos (opcionais)
[00029] A eleição do ligante ou resina utilizada depende do substrato, ao qual deve aderir-se firmemente o recobrimento, e condiciona ademais: - a quantidade de carga admitida na formulação do recobrimento (viscosidade final do coado) e em consequência o equipamento de dosagem; - o tempo útil de manipulação-capacidade de manobrar do coado; - o tempo de polimerização e, portanto o sistema de cura; - propriedades químicas, resistência ao envelhecimento, etc.
[00030] A invenção propõe um recobrimento polimérico híbrido para substratos pétreos ou cerâmicos, na forma de uma camada superficial que se dispõe e fica firmemente aderida ao substrato, muito fina (de uma espessura compreendida entre 0,1 e 2 mm e, preferivelmente entre 0,1 e 0,7 mm) que compreende uma mistura dos componentes citados, com a seguinte composição: - 10-25% em peso de pó micronizado de materiais siliciosos compreendendo óxidos de alumínio, quartzo e/ou vidro, ou materiais calcários, com cargas inorgânicas de origem petrográfica; - 40-60% em peso de britas de cargas inorgânicas de origem pétrea e/ou compreendendo quartzo, sílica, areias de sílica, vidro, espelhos reciclados, silício, etc., de tamanhos compreendidos entre 0,063 - 2 mm; - 10-40% em peso de uma resina de base, polimerizável, selecionada de poliuretano, poliéster, epóxi ou acrílica; - aproximadamente 3% em peso de aditivos, em particular catalisadores para dita resina; - proporção da citada brita e pó micronizado do recobrimento de até 90% em um terço inferior ou zona mais interna, correspondente à interface entre recobrimento e superfície do substrato pétreo ou cerâmico (e em geral compreendida entre 55% e 85%), da ordem de 1-15%, no terço superior, junto à superfície visível e de 15-60% em um terço intermediário entre ambas as zonas interna e adjacente à superfície.
[00031] Dependendo da finalidade ou localização final dos elementos, por exemplo, lajes obtidas do painel pétreo com recobrimento a citada mistura incluirá ademais até 2% em peso de pigmentos.
[00032] A citada mistura compreenderá em particular britas de distinta natureza e granulometrias.
[00033] Durante os testes realizados se detectou como muito importante a sequência e a mistura dos diferentes ingredientes da formulação.
[00034] A ordem e processo de preparação da mistura podem ser os seguintes: - preparação em um misturador de uma mistura de base compreendendo uma primeira brita, por exemplo, de quartzo, sílica, areias de sílica, vidro, ou espelho de tamanhos compreendidos entre 0,1-2 mm e pó micronizado com cargas inorgânicas de origem petrográfíca; - agitação da citada mistura; - preparação de uma resina de base selecionada de poliuretano, poliéster, epóxi ou acrílica; - adição de dita resina à citada mistura em dito misturador, com um catalisador, aditivos e opcionalmente pigmentos, e ulterior agitação; - realização de um vazio no interior de dito misturador; - aplicação da mistura obtida sobre o substrato; e - vibração do substrato com a mistura aplicada acima do mesmo, em uma mesa de vibração; - fornecimento controlado de energia térmica para cura da mistura, retida sobre o substrato.
[00035] Em relação à preparação das resinas se se trata de uma resina acrílica: se pode utilizar uma resina acrílica diluída em metacrilato de metilo + agente de acoplamento de origem siliciosa + desaireante + umidificador (si é necessário) + catalisador.
[00036] Se se trata de uma resina de poliuretano: se pode empregar uma mistura de polfisocianatos + poliol + agente de acoplamento de origem siliciosa + crivo molecular captador de água + catalisador.
[00037] E se se trata de uma resina tipo epóxi: se pode utilizar uma resina com grupos epóxi + agente de acoplamento de origem silicioso + desareador + acelerador (se for necessário) + agente de entrecruzamento da resina epoxídica (aminas, anidridos, ácidos carboxílicos, etc.).
[00038] Nos testes de laboratório a mistura dos componentes foi realizada mediante um agitador de vareta e nos testes de planta piloto com um misturador de parafuso.
[00039] O recobrimento, aplicado sobre o substrato pétreo artificial indicado, apresenta sua superfície acabada por um tratamento mecânico que pode ser um polimento com abrasivos, polimento com escovas ou areação e ser substituído ou completar-se por um tratamento químico de ataque com ácidos.
[00040] Após a cura foi previsto assim mesmo uma etapa de corte do substrato com o recobrimento consolidado, em placas com um formato concreto ou eventualmente em forma de lajes.
ENSAIOS: MOSTRAS DE SUBSTRATO COM RECOBRIMENTO PRODUZIDO DE ACORDO COM O PROCESSO
[00041] Utilizaram-se duas amostras formadas por respectivas provetas de pedra aglomerada de forma quadrada, de dimensiones 15x15x1,4 cm com um recobrimento polimérico híbrido superficial, como o explicado, aplicado. As mostras compreendem, portanto um substrato com o recobrimento explicado consolidado (isto é, se trata de uma amostra com a mistura vibrada, curada e polida).
[00042] O estudo visual da dispersão das partículas inorgânicas se levou a cabo por Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM). Para realizar uma estimação quantitativa e representativa da amostra, se cortou transversalmente a proveta e se realizaram micrografias em 6 zonas distintas, refletindo em cada caso a interface recobrimento/substrato.
[00043] Depois, em cada micrografia se diferenciaram quatro subzonas em que se estimou visualmente a porcentagem de partículas seguindo um padrão para observação ao microscópio (figura 1).
[00044] Em linhas gerais, se observa um aumento na acumulação das partículas inorgânicas nas zonas mais próximas à interface, apresentando por sua vez tamanhos de partícula mais elevados (entre 70 e 80% estimado), enquanto a dispersão das cargas é bastante homogênea. Pelo contrário, a zona mais próxima à superfície apresenta menor índice de partículas e de menor tamanho, estimando uma distribuição das cargas entre 5 e 15%. (figura 2).
[00045] Se se analisam os resultados médios calculados da porcentagem de cargas para cada zona estudada se confirma que existe uma tendência à acumulação de cargas para zonas mais internas do recobrimento (tabela 1 e figura 2). TABELA 1
Figure img0001
[00046] Tal como foi indicado anteriormente, a mistura em forma de uma massa semifluida se reparte sobre o painel aproveitando sua relativa fluidez. No exemplo explicado foi dotado ao painel de unos tabiques laterais, vantajosamente antiaderentes, que retêm a mistura durante a etapa de vibração da mesma sobre o painel.

Claims (8)

1. Processo de obtenção de substratos pétreos ou cerâmicos com um recobrimento polimérico híbrido, tendo dito recobrimento uma espessura entre 0,1 e 2 mm e compreendendo uma mistura de pó micronizado, britas, resina de base selecionada de poliuretano, poliéster, epóxi ou acrílica e em geral pigmentos e aditivos para dita resina, caracterizadopelo fato de que compreende as seguintes etapas: a) preparação em um misturador de uma mistura base compreendendo pelo menos uma primeira brita, por exemplo, de quartzo, sílica ou areia de sílica de tamanhos compreendidos entre 0,1 - 2 mm e pó micronizado com cargas inorgânicas; b) agitação da citada mistura; c) preparação de uma resina de base selecionada de poliuretano, poliéster, epóxi ou acrílica; d) adição de dita resina à citada mistura com um catalisador, aditivos para dita resina e opcionalmente pigmentos, e ulterior agitação em dito misturador; e) criação de um vácuo no interior de dito misturador afetando à citada mistura; f) aplicação de uma camada da mistura obtida, semifluida, sobre o substrato e retenção sobre o mesmo; g) vibração do substrato para deslocar as britas de maior tamanho para o fundo; h) aceleração da cura da mistura por geração de calor, ficando dita mistura consolidada sobre o substrato; e i) acabamento mediante um tratamento mecânico selecionado de polimento com abrasivos, polimento com escovas ou areação e/ou por um tratamento químico de ataque com ácidos do recobrimento polimérico.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as citadas britas compreendem britas selecionadas por seus tamanhos compreendidos entre 0,1 e 0,5 mm.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que em dita primeira etapa de formação da mistura se utilizam várias britas, que são de distintos tamanhos e de igual ou distintos materiais e que se introduzem na mistura que é submetida à agitação.
4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita mistura é preparada de acordo com um processo de mistura contínua em uma máquina extrusora de parafuso em que se carregam todas as britas e pó, injetando em uma seção ulterior de percurso do parafuso as matérias líquidas compreendendo resina, catalisador e aditivos.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicação da mistura sobre o substrato se realiza com um aplicador que retém uma camada de mistura sobre dito substrato e que se mantém durante a etapa de cura.
6. Substrato pétreo ou cerâmico, caracterizado pelo fato de que incorpora sobre uma superfície visível um revestimento obtido por meio do processo conforme definido e qualquer uma das reivindicações 1 a 5.
7. Substrato pétreo ou cerâmico de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o revestimento tem uma espessura compreendida entre 0,1 e 1 mm e, preferencialmente, entre 0,7 e 0,7 mm.
8. Substrato pétreo ou cerâmico de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o revestimento tem uma dureza superior a 5 Mohs.
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