BR112018008158B1 - Aparelho refrigerador e método para fabricar um forro - Google Patents

Abstract

Trata-se de um aparelho refrigerador (1) que tem pelo menos um forro interno (2), em particular, um forro de gabinete ou um forro de porta, que define um compartimento interno (3) e feito de um material à base de polipropileno que compreende um copolímero de propileno-etileno que tem uma espinha dorsal de polipropileno com unidades de etileno dispostas ao longo da cadeia de polipropileno; e pelo menos uma carga lamelar ou fibrolamelar. O material torna possível fabricar de modo eficaz o forro (2) por termoformação.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um aparelho refrigerador que tem pelo menos um forro plástico, em particular, um forro de gabinete ou um forro de porta, que define um compartimento interno, e a um método para fabricar tal aparelho refrigerador e, especificamente, o forro.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os aparelhos refrigeradores (refrigeradores e congeladores) têm um ou mais compartimentos internos, formados no gabinete de refrigerador principal e possivelmente na porta (ou portas) e frequentemente definido por forros plásticos.

[003] Revestimentos de gabinete e porta de refrigerador tem, comumente, um formato relativamente complexo, a fim de fornecer suporte para prateleiras e alojar componentes elétricos e eletrônicos, tais como ventoinhas, comutadores, lâmpadas, etc. Desse modo, os forros de refrigerador são vantajosamente fabricados por termoformação, especialmente formação a vácuo.

[004] A termoformação é um processo de fabricação em que uma folha plástica é aquecida até uma temperatura de formação, formada em um formato específico em um molde, e aparada para criar um produto. A folha é aquecida (por exemplo, em um forno) a uma temperatura, de modo que a folha possa ser esticada em um molde, ou sobre o mesmo, e resfriada em um formato finalizado. Em formação a vácuo, a folha de plástico (aquecida até a temperatura de formação) é forçada contra o molde por um vácuo (sucção de ar).

[005] No campo de aparelhos refrigeradores, a termoformação é o método preferido para formar forros de gabinete e porta, visto que a mesma é muito econômica em comparação a outras tecnologias semelhantes, como moldagem por injeção, e também permite obter objetos muito complexos. No entanto, a termoformação restringe a escolha de material plástico, visto que apenas alguns materiais poliméricos podem ser usados para termoformação e, em particular, para formação a vácuo.

[006] Polímeros adequados, amplamente usados na indústria de refrigerador, são HIPS (poliestireno de alto impacto) e ABS (acrilonitrila- butadieno-estireno).

[007] HIPS e ABS são, de fato, polímeros amorfos (ambos incluindo borracha de butadieno) que têm uma ampla janela de temperatura de processamento (faixa de temperatura, acima da temperatura de transição de vidro e abaixo da temperatura de fusão, na qual o polímero está em uma fase borrachosa substancialmente macia e pode ser eficazmente formada no formato desejado) e, desse modo, os mesmos podem ser facilmente termoformados e sem exigir um controle de temperatura estrito e cuidadoso.

[008] Embora ABS tenha uma melhor termoestabilidade, o mesmo também tem um custo superior; dessa forma, HIPS, que é, no entanto, adequado para produzir artigos de formato complexo e partes altamente detalhadas, é atualmente o polímero mais usado para forros de refrigerador.

[009] A desvantagem principal de HIPS é uma resistência relativamente baixa a agressão química por detergentes e óleos. Mesmo se HIPS para forros tiver uma resistência a rachadura por tensão aprimorada em comparação a poliestireno de alto impacto convencional, sua suscetibilidade a agressão por agentes químicos comuns é, não obstante, observável.

[010] Além disso, as flutuações na disponibilidade de estireno no mercado causam a variação constante de custo de compra, maior que qualquer poliolefina padrão. Ao mesmo tempo, a integração vertical exigida para combinar competitivamente a cadeia principal polistirênica com borracha de polibutadieno (conforme já destacado, tanto ABS quanto HIPS são facilmente termoformados devido à presença de borracha de butadieno dentro da estrutura polimérica) causou nos últimos anos uma redução no número de fabricantes e fornecedores de polímero.

[011] Nos últimos anos, a possibilidade de substituir HIPS por outros polímeros na fabricação de forros de refrigerador foi investigada. Em particular, os materiais de polipropileno foram extensamente testados.

[012] Polipropileno (PP), precisamente polipropileno isostático, é um polímero semicristalino que tem um alto grau de cristalinidade. O mesmo é um plástico de mercadoria de baixo custo, amplamente disponível no mercado e usado em altos volumes para muitas aplicações. Em comparação a HIPS, PP tem um custo significativamente inferior e melhor resistência química a alimentos comuns como óleos vegetais.

[013] No entanto, o requerente constatou que o alto grau de cristalinidade de PP é o principal motivo pelo qual PP é um grande desafio para a termoformação. Mesmo se PP for usado amplamente e com sucesso em muitas aplicações de termoformação de espessura fina (que exigem, no entanto, um controle estrito e cuidadoso da temperatura de operação), há ainda muitos problemas não solucionados na produção de partes grandes e profundas (como o forro interno para refrigeradores ou congeladores) com tempos de ciclo competitivos.

[014] De fato, PP é caracterizado por uma janela de termoformação muito estreita e uma resistibilidade insatisfatória em alta temperatura. PP se altera rapidamente de uma condição quebradiça e semelhante a vidro para uma fase borrachosa e, então, se altera abruptamente a partir do sólido borrachoso para um líquido derretido em alguns graus: a termoformação pode ser realizada apenas em uma janela de processamento de temperatura muito estreita, que corresponde à fase borrachosa. Além disso, o sólido borrachoso tem uma resistibilidade a fusão insatisfatória.

[015] O tempo de ciclo de processamento para obter o forro interno de um refrigerador ou congelador (isto é, o tempo exigido para produzir um forro interno de um refrigerador ou congelador) com o uso de PP é significativamente mais longo em comparação a usar HIPS, devido ao fato de a energia de aquecimento superior exigida levar o material para a temperatura de formação (sabe-se que, de modo geral, a quantidade de energia exigida para aquecer materiais poliméricos cristalinos ou semicristalinos até a temperatura de formação é drasticamente maior quando comparada aos polímeros amorfos). Pelo mesmo motivo, uma etapa de resfriamento mais longa também é exigida a fim de remover a energia adicional adicionada durante o aquecimento.

[016] Novamente, como uma consequência da natureza cristalina de PP, apenas um controle limitado é possível no formato de produto final, resultando em uma espessura e distorção de parede irregular das partes conformadas.

[017] Foram realizadas tentativas para aprimorar a termoformabilidade de PP controlando-se a cristalinidade do polímero. Estudos extensivos sobre agentes de nucleação para PP indicam que controlar a taxa de cristalização de partes termoformadas aprimora a homogeneidade de espessura e reduz problemas relacionadas a partes torcidas ou distorcidas.

[018] Por exemplo, o documento EP0589033 revela uma folha à base de polipropileno termoformável aprimorada que compreende uma quantidade eficaz de um agente de nucleação beta-esferulite. Cargas minerais, tais como dióxido de titânio ou carbonato de cálcio, são adicionadas como opacificadores em uma quantidade de cerca de 0,5 a 5%. No entanto, visto que o agente de nucleação é um pigmento químico (corante quinacridona Vermelho permanente E3B), o mesmo não pode ser usado para forros de refrigerador brancos. Além disso, a taxa de cristalização melhorada não é adequada para gerenciar a energia complementar exigida de PP em comparação a HIPS; portanto, ciclos de tempo de produção com PP beta-nucleados não são competitivos com HIPS em produção de forros de refrigerador.

[019] Uma abordagem diferente é seguida pelo documento US4842742, o qual revela um método de formação de objetos relativamente grandes, tais como forros de refrigerador, por um processo de formação de fase sólida a partir de resinas sintéticas do tipo cristalinas, tais como polipropileno. Em particular, uma folha de PP é esticada dentro de um molde fêmea por meio de uma punção. A configuração da punção não é compatível com o formato do molde fêmea, e a configuração da punção difere daquela do produto final. A configuração final da folha é determinada pela configuração do molde fêmea contra o qual a folha é impulsionada, na etapa final da operação de formação, por vácuo aplicado dentro do molde fêmea e por fluido de alta pressão que atua contra a superfície interna da mesma. Esse procedimento é descrito como eficaz para assegurar boa distribuição de material ao longo de todo o objeto final (forro): os moldes fêmeas podem, de fato, produzir partes altamente detalhadas e com boa homogeneidade de espessura.

[020] O método descrito acima exige usar moldes fêmeas, os quais são atualmente apenas uma parte marginal da produção de forros inteira, enquanto moldes machos são amplamente usados na indústria de refrigerador de aparelho. De fato, os moldes fêmeas são tipicamente mais caros que os moldes machos. Além disso, na tecnologia de molde fêmea, a superfície de molde produz a superfície exterior do forro interno de gabinete, que corresponde à área em contato com a espuma de isolamento do refrigerador; mas marcas de assistente de conexão podem aparecer em tal superfície, que deve ser, de fato, evitada.

[021] Por outro lado, moldes machos permitem que, de modo geral, um controle dimensional mais preciso seja alcançado, e também que partes com múltiplas cavidades sejam facilmente produzidas. Por esses motivos, seria desejável desenvolver uma tecnologia de molde macho eficaz para termoformação de PP.

[022] No entanto, o uso de moldes machos resulta em problemas adicionais e um material de PP que se mostra eficaz com a tecnologia de termoformação de molde fêmea pode resultar em instabilidade se a termoformação for realizada por meio de moldes machos. De fato, quando os moldes machos forem usados, o material será submetido a maior deformação, devido ao fato de o material dever primeiro ser esticado para cobrir a superfície exterior de molde, e, então, se retrair para aderir à superfície de molde. Com moldes fêmeas, a folha de material é diretamente deformada dentro da cavidade de molde, portanto, o material é menos tensionado.

[023] Outro problema é o tempo de processo e, em particular, o tempo exigido para a etapa de resfriamento. Conforme já destacado, o comportamento térmico de material, em particular, a condutividade térmica, afeta a forma em que o material esfria e, dessa forma, o tempo de resfriamento.

[024] Para finalizar, a termoformação de materiais de PP permanece extremamente difícil e ainda não é conhecido no campo um método totalmente satisfatório que permita substituir, de modo eficaz, materiais tais como HIPS e ABS na fabricação de forros internos de refrigerador por termoformação.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[025] É um objetivo da presente invenção superar as desvantagens mencionadas anteriormente, em particular, fornecendo-se um aparelho refrigerador com pelo menos um forro plástico interno fabricado por termoformação de uma maneira eficaz e econômica.

[026] É um objetivo específico da invenção fornecer um método eficaz e econômico para fabricar um gabinete de refrigerador ou forro de porta por termoformação.

[027] É um objetivo específico adicional da invenção fornecer um polímero material adequado para substituir materiais tradicionais, tais como HIPS e ABS na fabricação de forros internos de refrigerador por termoformação.

[028] Consequentemente, é fornecido um aparelho refrigerador que tem pelo menos um forro plástico, em particular, um forro de gabinete ou um forro de porta, que define um compartimento interno, conforme reivindicado na Reivindicação 1; e um método para fabricar um forro de um aparelho refrigerador, conforme definido na Reivindicação 15.

[029] As realizações e recursos adicionais da invenção são reivindicados nas reivindicações dependentes.

[030] Em termos gerais, a presente invenção fornece um material à base de polipropileno aprimorado para termoformar forros plásticos (forros de gabinete e forros de porta) de aparelhos refrigeradores. O material basicamente compreende um copolímero de polipropileno (a saber, um copolímero de propileno-etileno) composto por uma carga lamelar ou fibrolamelar, tal como talco.

[031] Além disso, a invenção fornece um método de termoformação aprimorado para a fabricação de forros de aparelho refrigerador, em que os moldes machos são usados.

[032] A invenção obtém diversas vantagens com relação aos métodos de termoformação de forros de refrigerador do estado da técnica.

[033] Primeiro, a invenção permite o uso de um material-base que é mais barato que HIPS e ABS, mas que também é adequado para termoformação. O material à base de polipropileno da invenção é, de fato, composto de modo a ser termoformado de modo eficaz mesmo em um processo de termoformação com moldes machos.

[034] Em particular, a invenção permite que forros de refrigerador sejam substancialmente termoformados no mesmo nível de produtividade com relação aos materiais conhecidos.

[035] Além disso, o material usado de acordo com a invenção tem uma resistência excelente a alimentos e detergentes.

[036] Como já destacado, PP tipicamente apresenta uma faixa limitada de temperatura para termoformação, e o polímero aquecido borrachoso exige um controle cuidadoso da temperatura de folha mesmo para formar partes de espessura fina.

[037] De acordo com a invenção, as características de termoformação de PP são aprimoradas produzindo-se modificações químicas da cadeia principal de PP, em particular, obtidas por copolimerização com frações de etileno, isto é, introduzindo-se as unidades de etileno na cadeia principal de polipropileno; e adicionando-se uma ou mais cargas que tem uma estrutura específica, isto é, uma estrutura lamelar ou fibrolamelar, preferencialmente, talco.

[038] Os copolímeros de polipropileno resultantes (copolímeros de propileno-etileno) têm temperaturas de cristalização inferiores e melhor resistência ao escorrimento em comparação a homopolímeros de PP comuns.

[039] De fato, copolímeros de PP têm uma tendência inferior a cristalização e, desse modo, uma temperatura de fusão inferior, resultando em uma termoformabilidade aprimorada em comparação a homopolímeros de PP.

[040] As unidades comonoméricas etilênicas podem ser inseridas aleatoriamente com padrões irregulares ao longo da cadeia principal de polipropileno (resultando em um copolímero aleatório), ou podem ser dispostas em blocos com padrões regulares (resultando em um copolímero em bloco).

[041] Foram executados testes com polímeros tanto aleatórios quanto em bloco. Os melhores resultados foram obtidos com copolímeros aleatórios, mas os copolímeros em blocos também se mostraram eficazes.

[042] Conforme mencionado acima, o padrão aleatório é frequentemente chamado "copolímero aleatório"; a presença irregular de unidades de etileno em conjunto com a cadeia principal propílica reduz a tendência para cristalizar que diminui a temperatura de fusão e aprimora a termoformabilidade em comparação ao homopolímero de polipropileno. Os copolímeros aleatórios também aprimoraram a resistibilidade a impacto com relação ao homopolímero de polipropileno.

[043] Preferencialmente, o teor de etileno nos copolímeros de PP está na faixa entre cerca de 1% e cerca de 8%, preferencialmente, entre cerca de 2% e cerca de 5%.

[044] A inserção de unidades de etileno na cadeia molecular de propileno resulta em uma redução significativa do grau de cristalinidade, bem como o ponto de fusão dos polímeros.

[045] O efeito é significativamente maior com copolímero aleatório (no qual as unidades de etileno são inseridas aleatoriamente, isto é, sem uma ordem predeterminada, em conjunto com a cadeia de polipropileno).

[046] Por exemplo, as Figuras 1 e 2 mostram a diminuição do ponto de fusão, da temperatura de cristalização e do teor de cristalização em copolímeros que têm teor de etileno diferente e crescente (o teor de etileno é estimado por meio de Espectroscopia por Infravermelho - FTIR, e Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear - NMR, respectivamente), em comparação a homopolímero de polipropileno (teor de etileno igual a zero).

[047] A Figura 3 mostra a cristalinidade correspondente e a janela de processamento estimada (janela de termoformação) como uma função do teor de etileno na cadeia principal de polipropileno.

[048] A Figura 4 mostra os resultados de Análise Mecânica Dinâmica (DMA) realizada em HIPS, copolímero de etileno-propileno aleatório e homopolipropileno em temperatura acima 90 °C, quando o processo de termoformação ocorre. Em particular, a Figura 4 é um gráfico do comportamento borrachoso dos polímeros testados: HIPS tem um patamar relativamente longo e aproximadamente plano de 104°/110 °C até o ponto de fusão. Por outro lado, o homopolímero de polipropileno é muito duro para termoformação em conjunto com a maior parte da faixa de temperatura e sua curva, que representa o comportamento borrachoso, começa a declinar em aproximadamente 153 °C com uma redução gradual até o ponto de fusão. O copolímero de polipropileno aleatório tem propriedades intermediárias satisfatórias entre as propriedades excepcionais de HIPS e as características insatisfatórias de homopolipropileno. O comportamento borrachoso do copolímero de polipropileno é adequado para termoformação após 132 °C e esse material pode ser formado até a temperatura próxima do ponto de fusão. Essa modificação do comportamento borrachoso é o recurso que é explorado, de acordo com a presente invenção, para termoformar forros de aparelhos refrigeradores.

[049] De acordo com a invenção, o copolímero de polipropileno que inclui unidades de etileno (preferencialmente aleatórias) é composta por pelo menos uma carga com alta relação de aspecto (relação de comprimento vs espessura ou diâmetro), tal como cargas lamelares ou fibrolamelares, a fim de aumentar a condutividade térmica insatisfatória e difusibilidade do polímero e aprimorar as propriedades mecânicas do material resultante quando aquecido.

[050] Em particular, as cargas, especificamente selecionadas para ter uma estrutura lamelar ou fibrolamelar, são adicionadas a fim de aumentar a dureza da folha aquecida na temperatura de processo, aumentar resistência ao escorrimento e aprimorar propriedades mecânicas em temperatura ambiente.

[051] As cargas lamelares ou fibrolamelares são formadas por partículas finas que tem um formato substancialmente de placa (isto é, um formato de plaqueta). Mais precisamente, cargas lamelares ou fibrolamelares têm partículas que consistem em lâminas elementares (possivelmente dispostas para formar pilhas) com uma estrutura semelhante a placa fina.

[052] Cargas lamelares e fibrolamelares têm pelo menos uma dimensão (espessura), possivelmente duas dimensões, na escala nanométrica (isto é, dimensionada em até 100 nanômetros).

[053] As cargas adequadas são talco, caulim, mica, flocos de vidro, nanoargilas, montmorilonita e bentonita, grafite, nitreto de alumínio e nitreto de boro.

[054] O uso de talco é preferencial, visto que fornece melhores resultados.

[055] A superfície de partículas de carga pode ser modificada a fim de aumentar as interações com as moléculas de polímero, por exemplo, usando-se um tratamento de silano.

[056] Uma ou mais cargas (em combinação entre si) podem ser usadas.

[057] A adição de pelo menos uma carga lamelar ou fibrolamelar aprimora as propriedades térmicas do copolímero de PP e, consequentemente, contribui para reduzir os ciclos de tempo e aprimorar a capacidade de processo, em particular, influenciando-se as etapas de aquecimento e resfriamento do processo de termoformação.

[058] Conforme já mencionado, o polipropileno, bem como outros polímeros cristalinos, exige mais energia que polímeros amorfos para aumentar sua temperatura para a fase borrachosa de processamento exigida para a formação a vácuo. A energia em excesso exigida por PP causa tempos de ciclo mais longos, tanto na etapa de aquecimento quanto na etapa de resfriamento do processo, em comparação a processos de HIPS padronizados.

[059] Constatou-se que as cargas lamelares ou fibrolamelares são significativamente mais eficazes que cargas granulares para aprimorar propriedades térmicas (em particular condutividade térmica e difusibilidade térmica) de um material de PP. Em comparação a uma carga granular, a mesma quantidade de uma carga lamelar/fibrolamelar resulta em um aumento muito maior em condutividade térmica e difusibilidade térmica do material de PP; e a fim de obter o mesmo resultado de uma determinada quantidade de uma carga granular, uma quantidade de carga lamelar/fibrolamelar significativamente inferior é necessária.

[060] Observou-se também que cargas lamelares/fibrolamelares têm um efeito importante nas propriedades mecânicas dos polímeros de PP; em particular, a adição de cargas lamelares/fibrolamelares a copolímeros de PP resulta em um aumento significativo de resistência ao escorrimento e capacidade de estiramento, que não é obtida usando-se, em vez disso, outras cargas.

[061] Por exemplo, foram realizados testes comparativos em um copolímero de PP (sem cargas), no mesmo copolímero composto com um carregador granular (20% em p/p de carbonato de cálcio), e no mesmo copolímero composto com a mesma quantidade de uma carga lamelar (talco). Relatou-se uma diferença clara entre o material carregado com talco e o material carregado com carbonato de cálcio, em termos de melhor formabilidade e resistência ao escorrimento. De fato, os materiais de PP carregados com carbonato de cálcio geram escorrimento durante o aquecimento e são submetidos a variações de espessura e marcas de esticamento durante a fase de formação; por outro lado, os materiais de PP compostos com talco lamelar são muito resistentes a escorrimento e as folhas finas podem ser termoformadas até mesmo em alto estiramento sem lacerações/danos.

[062] A Figura 5 mostra o efeito de uma carga (talco) selecionada, de acordo com a invenção, em temperatura de cristalização de um copolímero de polipropileno-etileno. Os dois gráficos da Figura 5 mostram o comportamento do fluxo de calor transmitido (W/g) pelo material como uma consequência de seu aquecimento, com relação à temperatura.

[063] Pode-se observar que o talco aumenta a temperatura de cristalização do copolímero de polipropileno-etileno, que alcança o grau máximo de recristalização em 124 °C, enquanto o copolímero de polipropileno-etileno sem a carga em 117 °C; portanto, o copolímero de polipropileno-etileno carregado com talco se torna rígido antes do copolímero de polipropileno-etileno não carregado. Portanto, o tempo de resfriamento do copolímero de polipropileno-etileno carregado com talco é menor que o tempo de resfriamento do copolímero de polipropileno-etileno sem a carga, o que reduz o tempo de ciclo geral se o copolímero de polipropileno-etileno carregado com talco for usado.

[064] O talco realmente promove a cristalização de polipropileno, visto que a carga atua como agentes de nucleação alfa. Na presença de talco, as propriedades mecânicas e a dureza de polipropileno aumentam, em comparação a polipropileno não cristalizado, e a cristalização começa em temperaturas mais altas. As partes termoformadas resultantes têm uma resistibilidade a impacto melhor, módulo elástico superior (módulo de Young) e fase de resfriamento mais fácil.

[065] O desempenho da carga pode ser melhorado por adição de agentes de nucleação alfa ou beta com estruturas químicas diferentes. Os exemplos de agentes de nucleação beta que podem ser vantajosamente usados são: N,N'-diciclo-hexil-2,6-naftaleno dicarboxamida (NJ Star NU-100), Mayzo MPM 2000, Mayzo MPM 1113. Exemplos de agentes de nucleação alfa que podem ser vantajosamente usados são: Benzoato de sódio, acetal de sorbitol, sal de éster de fosfato, nonitol, talco.

[066] Os agentes de nucleação, em particular, agentes de nucleação beta, contribuem para aprimorar a homogeneidade de espessura das partes termoformadas.

[067] O material à base de polipropileno também pode compreender aditivos, como produtos químicos antioxidantes, lubrificantes, agentes de processamento e porcentagens pequenas de outras cargas.

[068] Para propósitos de cor, o material também pode conter dióxido de titânio, por exemplo, em uma quantidade de cerca de 1 a 5% em p/p, preferencialmente, cerca de 3% em p/p.

[069] Realizações do material, de acordo com a invenção, contêm de cerca de 60% a cerca de 90% em p/p de copolímero de PP (preferencialmente, aleatório), de 0% a 25% em p/p de homopolipropileno e de cerca de 10% a cerca de 40% em p/p de carga (talco).

[070] Em uma realização preferencial, o material compreende cerca de 70% de copolímero de PP (preferencialmente, aleatório), 10% de homopolipropileno e 20% de carga (talco).

[071] A presente invenção também se refere a um método de termoformação para fabricar forros de refrigerador (forros de gabinete e porta) por meio de moldes machos, em que os materiais à base de polipropileno descritos anteriormente são usados.

[072] A invenção se refere a um aparelho refrigerador que tem pelo menos um forro interno, em particular um forro de gabinete ou um forro de porta, que define um compartimento interno; em que o forro é feito de um material à base de polipropileno que compreende um copolímero de propileno-etileno que tem uma cadeia principal de polipropileno com unidades de etileno dispostas ao longo da cadeia de polipropileno; e pelo menos uma carga lamelar ou fibrolamelar.

[073] Preferencialmente, o copolímero de propileno-etileno é um copolímero aleatório, no qual as unidades etilênicas são inseridas aleatoriamente com padrões irregulares ao longo de uma cadeia principal de polipropileno.

[074] Preferencialmente, o material à base de polipropileno contém pelo menos 60% de copolímero de propileno-etileno.

[075] Mais preferencialmente, o material à base de polipropileno compreende copolímero de propileno-etileno em uma quantidade em uma faixa entre cerca de 60 e cerca de 90 % em p/p.

[076] Em uma realização vantajosa, o copolímero de propileno- etileno tem um teor de unidades de etileno em uma faixa entre cerca de 1% e cerca de 8% em p/p.

[077] Mais preferencialmente, o copolímero de propileno-etileno tem um teor de unidades de etileno em uma faixa entre cerca de 2% e cerca de 5% em p/p.

[078] Vantajosamente, a carga é selecionada do grupo que consiste em: talco, caulim, mica, flocos de vidro, nanoargilas, montmorilonita e bentonita, grafite, nitreto de alumínio, nitreto de boro.

[079] Mais preferencialmente, a pelo menos uma carga lamelar ou fibrolamelar é talco.

[080] Preferencialmente, a carga compreende partículas que tem um formato substancialmente de plaqueta.

[081] Preferencialmente, o material à base de polipropileno contém uma ou mais cargas lamelares ou fibrolamelares em uma quantidade em uma faixa entre cerca de 10% e cerca de 40% em p/p.

[082] Mais preferencialmente, o material à base de polipropileno contém uma ou mais cargas lamelares ou fibrolamelares em uma quantidade em uma faixa entre cerca de 20% e cerca de 30% em p/p.

[083] Vantajosamente, o material à base de polipropileno também compreende homopolímero de polipropileno.

[084] Preferencialmente, o material à base de polipropileno também compreende homopolímero de polipropileno em uma quantidade em uma faixa entre cerca de 0% e cerca de 25% em p/p.

[085] Mais preferencialmente, o material à base de polipropileno também compreende homopolímero de polipropileno em uma quantidade em uma faixa entre cerca de 1% e cerca de 25% em p/p.

[086] Preferencialmente, o material à base de polipropileno contém um ou mais agentes de nucleação alfa ou beta.

[087] A presente invenção também se refere a um método para fabricar um forro, em particular, um forro de gabinete ou um forro de porta, de um aparelho refrigerador; em que o método compreende as etapas de: - preparar um material à base de polipropileno que compreende um copolímero de propileno-etileno que tem uma cadeia principal de polipropileno com unidades de etileno dispostas ao longo da cadeia de polipropileno; e pelo menos uma carga lamelar ou fibrolamelar; - extrudar o material à base de polipropileno em folhas; - termoformar uma folha do dito material à base de polipropileno em um molde macho para formar o forro.

[088] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, o copolímero de propileno-etileno é um copolímero aleatório, no qual as unidades etilênicas são inseridas aleatoriamente com padrões irregulares ao longo de uma cadeia principal de polipropileno.

[089] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, o material à base de polipropileno contém pelo menos 60% de copolímero de propileno-etileno.

[090] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, o material à base de polipropileno compreende copolímero de propileno-etileno em uma quantidade em uma faixa entre cerca de 60% e cerca de 90% em p/p.

[091] Preferencialmente, no método de acordo com a invenção, o copolímero de propileno-etileno tem um teor de unidades de etileno em uma faixa entre cerca de 1% e cerca de 8% em p/p.

[092] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, o copolímero de propileno-etileno tem um teor de unidades de etileno em uma faixa entre cerca de 2% e cerca de 5% em p/p.

[093] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, a carga é selecionada do grupo que consiste em: talco, caulim, mica, flocos de vidro, nanoargilas, montmorilonita e bentonita, grafite, nitreto de alumínio, nitreto de boro.

[094] Preferencialmente, no método de acordo com a invenção, a carga é talco.

[095] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, a carga compreende partículas que têm um formato substancialmente de plaqueta.

[096] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, o material à base de polipropileno contém uma ou mais cargas lamelares ou fibrolamelares em uma quantidade em uma faixa entre cerca de 10% e cerca de 40% em p/p.

[097] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, o material à base de polipropileno contém uma ou mais cargas lamelares ou fibrolamelares em uma quantidade em uma faixa entre cerca de 20% e cerca de 30% em p/p.

[098] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, o material à base de polipropileno também compreende homopolímero de polipropileno.

[099] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, o material à base de polipropileno também compreende homopolímero de polipropileno em uma quantidade em uma faixa entre cerca de 0% e cerca de 25% em p/p.

[0100] Mais preferencialmente, no método de acordo com a invenção, o material à base de polipropileno também compreende homopolímero de polipropileno em uma quantidade em uma faixa entre cerca de 1% e cerca de 25% em p/p.

[0101] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, o material à base de polipropileno contém um ou mais agentes de nucleação alfa ou beta.

[0102] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, o material à base de polipropileno é preparado compondo-se o copolímero de propileno-etileno e a dita pelo menos uma carga diretamente em uma extrusora durante a etapa de extrusão.

[0103] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, cada folha consiste em uma única camada substancialmente uniforme do material à base de polipropileno; ou consiste em uma camada principal, feita do material à base de polipropileno, e de uma camada de cobertura brilhante ou semibrilhante, que cobre uma face da camada principal, feita de polipropileno simples ou um composto de polipropileno com aparência brilhante, em que a dita camada de cobertura é coextrudada ou laminada com a camada principal.

[0104] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, a etapa de termoformação compreende as etapas de aquecer a folha para alcançar uma temperatura de operação, na qual a folha é termoformável; e conformar a folha em uma superfície de conformação externa do molde macho.

[0105] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, a temperatura de operação na qual a folha é termoformável está entre cerca de 125 °C e cerca de 155 °C.

[0106] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, a etapa de termoformação compreende, após a folha ter sido aquecida, uma etapa de pré-esticamento, na qual a folha aquecida é pré-esticada antes de ser conformada no molde macho.

[0107] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, a folha é formada a vácuo no molde macho.

[0108] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, na etapa de termoformação, o vácuo é aplicado no lado de uma primeira face da folha, voltada para a superfície de conformação do molde macho; e uma coluna de gás comprimido é injetada no lado de uma segunda face da folha, oposta à primeira face.

[0109] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, na etapa de termoformação a superfície de conformação do molde macho está em uma temperatura menor que a temperatura de recristalização do copolímero de polipropileno-etileno.

[0110] Vantajosamente, no método de acordo com a invenção, a temperatura da superfície de conformação é de cerca de 90 a 110 °C.

[0111] Vantajosamente, o método de acordo com a invenção compreende uma primeira etapa de resfriamento efetuada na folha formada conformada para definir o forro e ainda entrar em contato com a superfície de conformação do molde macho.

[0112] Vantajosamente, o método de acordo com a invenção compreende uma segunda etapa de resfriamento efetuada após o forro ter sido removido do molde macho.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0113] A invenção é descrita adicionalmente a título de exemplo nas seguintes realizações não limitantes, com referência aos desenhos anexos, nos quais: - as Figuras 1 a 5 são diagramas que mostram características diferentes de materiais usados de acordo com a invenção com relação a materiais do estado da técnica (conforme discutido anteriormente); - a Figura 6 é uma vista em perspectiva esquemática e simplificada de um aparelho refrigerador de acordo com a invenção; - a Figura 7 é uma vista em perspectiva esquemática de um forro, em particular, um forro de gabinete, do aparelho refrigerador da Figura 6; - a Figura 8 é uma representação esquemática das etapas principais de um método de acordo com a invenção para fabricar o forro da Figura 7, bem como outros forros plásticos de aparelhos refrigeradores; - as Figuras 9 e 10 mostram, em maiores detalhes, algumas etapas do método de acordo com a invenção, em particular, de um processo de extrusão e um processo de termoformação que não são parte do método da Figura 8.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[0114] Na Figura 6, é indicado, como um todo, com o numeral de referência 1, um aparelho refrigerador 1 que tem pelo menos um forro plástico interno 2 que define pelo menos um compartimento oco interno 3.

[0115] O aparelho 1 compreende um gabinete oco 4 internamente dotado de pelo menos uma célula 5 e que tem uma abertura frontal 6 fechada por uma porta 7.

[0116] Na realização da Figura 6, o aparelho 1 é um aparelho frigorífico/congelador combinado e compreende um único gabinete 4 que aloja uma célula de refrigerador 5a e uma célula de congelador 5b fechadas pelas respectivas portas 7.

[0117] Também com referência à Figura 7, as células 5 são vantajosamente definidas pelos respectivos compartimentos 3 do forro 2 que, nesse caso, são vantajosamente um forro de gabinete monolítico.

[0118] Mais adiante no presente documento, faz-se referência, a título de exemplo, a um forro de gabinete, mas é evidente que a seguinte descrição se aplica a qualquer outro forro, por exemplo, um forro de célula única ou um forro de porta de um aparelho refrigerador.

[0119] O forro 2 compreende um corpo oco monolítico 8 conformado para definir um ou mais (dois, no exemplo da Figura 7) compartimentos 3; em que cada compartimento 3 é vantajosamente delimitado por paredes laterais 9 que se projetam a partir de uma parede traseira 10 e tem uma abertura frontal 11 oposta à parede de fundo 10.

[0120] O forro 2, isto é, o corpo 8, é feito de um material plástico (polimérico), em particular, um material à base de polipropileno.

[0121] Mais detalhadamente, o forro 2 é feito de um material à base de polipropileno que compreende um copolímero de polipropileno (um copolímero no qual propileno é o componente principal, isto é, tem um teor de unidades de propileno maior que 50% em p/p) que contém unidades de etileno e composto com pelo menos uma carga lamelar ou fibrolamelar, por exemplo, e, preferencialmente, talco.

[0122] Em outras palavras, o copolímero é um copolímero de propileno-etileno que tem uma cadeia principal de polipropileno com unidades de etileno dispostas ao longo da cadeia de polipropileno.

[0123] Vantajosamente, o copolímero tem um teor de unidades de etileno em uma faixa entre cerca de 1% e cerca de 8% em p/p.

[0124] Mais vantajosamente, o copolímero tem um teor de unidades de etileno em uma faixa entre cerca de 2% e cerca de 5% em p/p.

[0125] O material à base de polipropileno também compreende pelo menos uma carga lamelar ou fibrolamelar, isto é, uma ou mais cargas que têm uma estrutura lamelar ou fibrolamelar; preferencialmente, essa carga lamelar ou fibrolamelar é talco.

[0126] Conforme descrito anteriormente, uma carga lamelar ou fibrolamelar é formada por partículas finas que têm um formato substancialmente de placa (isto é, um formato de plaqueta ou lâmina).

[0127] A carga é, preferencialmente, selecionada do grupo que consiste em: talco, caulim, mica, flocos de vidro, nanoargilas, montmorilonita e bentonita, grafite, nitreto de alumínio, nitreto de boro.

[0128] Vantajosamente, o material à base de polipropileno contém uma ou mais cargas lamelares ou fibrolamelares em uma quantidade em uma faixa entre cerca de 5% em p/p e cerca de 40% em p/p. Mias vantajosamente, o teor de carga lamelar/fibrolamelar (ou cargas) está na faixa entre cerca de 10% e cerca de 30% em p/p.

[0129] O material compreende opcionalmente o copolímero de polipropileno-etileno como um componente principal, e também homopolipropileno (homopolímero de polipropileno), preferencialmente, em uma quantidade em uma faixa entre cerca de 0% e cerca de 25% em p/p, e, mais preferencialmente, em uma quantidade em uma faixa entre cerca de 0% e cerca de 15% em p/p.

[0130] Opcionalmente, o material compreende aditivos, como produtos químicos antioxidantes, lubrificantes, agentes de processamento e porcentagens pequenas de outras cargas; e/ou dióxido de titânio.

[0131] O forro 2 é vantajosamente fabricado pelo método descrito mais adiante no presente documento com referência às Figuras 8 a 10.

[0132] O método de fabricação da invenção vantajosamente compreende (Figura 8) as etapas de: - preparar o material à base de polipropileno do forro 2, vantajosamente compondo-se o copolímero de propileno-etileno e pelo menos uma carga lamelar ou fibrolamelar; - extrudar o material em folhas 12 com o uso de uma extrusora 13; - termoformar uma folha 12 por meio de um molde macho 14 para conformar o forro 2.

[0133] O material à base de polipropileno e seus componentes foram previamente descritos.

[0134] Em uma realização preferida, o material é preparado diretamente na etapa de extrusão: todos os componentes, em particular, a carga (ou cargas) e o copolímero de PP (copolímero de polipropileno-etileno), são preferencialmente compostos na extrusora 13. Uma extrusora de corrotação de parafuso duplo pode ser vantajosamente usada.

[0135] No entanto, alguns (ou até mesmo todos) componentes também podem ser pré-misturados em uma etapa de mistura antes da etapa de extrusão.

[0136] Conforme mostrado na Figura 9, a extrusora 13 tem, preferencialmente, um pigmento de plano 15 para produzir a fluxo planar fino e chato.

[0137] Visto que o processo de extrusão pode gerar, dentro do material, tensões internas que podem, então, ser liberadas em alta temperatura, durante o seguinte processo de termoformação, é vantajoso controlar o processo de extrusão a fim de obter uma folha quase não orientada; o controle do processo de extrusão é bem conhecido na técnica, desse modo, o mesmo não será descrito em maiores detalhes.

[0138] O material extrudado que sai do pigmento 15 é, preferencialmente, puxado através de uma unidade de laminação 16, que compreende um conjunto de cilindros de resfriamento e uma calandra, em que o material é cortado em folhas 12, as folhas 12 são resfriadas e a espessura final de cada folha 12 é precisamente determinada. As folhas 12 são, então, preferencialmente empilhadas.

[0139] Cada folha 12 compreende, e, preferencialmente, consiste em uma única camada substancialmente uniforme do material à base de polipropileno. Em outra realização vantajosa, a fim de aprimorar a aparência de superfície de produto final, cada folha 12 compreende e, preferencialmente, consiste em uma camada principal, feita do material à base de polipropileno descrito acima, e uma camada de cobertura brilhante ou semibrilhante, que cobre uma face da camada principal e feita de polipropileno simples ou um composto de PP com aparência brilhante. Vantajosamente, a camada de cobertura é coextrudada ou laminada com a camada principal.

[0140] Cada folha individual 12 é, então, fornecida para uma seção de termoformação 17 (Figura 8) que compreende uma unidade de aquecimento 18 e uma unidade de formação 19.

[0141] Na seção de termoformação 17, a folha 12 é primeiro aquecida, por exemplo, passando-se através da unidade de aquecimento 18; e, então, conformada por termoformação na unidade de formação 19 para formar o forro 2.

[0142] Também com referência à Figura 10, na unidade de aquecimento 18, a folha 12 é aquecida a uma temperatura de operação predeterminada (temperatura de formação) na qual o material é suavizado para um estado substancialmente borrachoso.

[0143] Vantajosamente, a temperatura de operação está entre cerca de 125 °C e cerca de 155 °C.

[0144] A folha 12 é preferencialmente passada através da unidade de aquecimento 18, que tem aquecedores superiores e inferiores 20. Os aquecedores 20 preferencialmente (mas não necessariamente) compreendem fontes de aquecimento por infravermelho (IR).

[0145] A fim de alcançar uma alta eficácia, os aquecedores 20 têm, preferencialmente, um comprimento de onda de emissão em uma faixa entre 2,9 e 4,2 microns (3.450 - 2.380 cm-1), com a maior emissão na faixa de 3,2 - 3,8 microns (3.125 - 2.630 cm-1), que corresponde à faixa de absorção para polímeros de PP.

[0146] Uma vez quer o material de folha tenha alcançado a temperatura de operação (formação) predeterminada, o material está em um estado substancialmente borrachoso e a folha aquecida e suavizada 12 é movida para a unidade de formação 19, em particular, dentro de uma caixa de pressão 21 ou campânula que aloja o molde macho 14, que tem o formato do forro 2 a ser formado.

[0147] Por exemplo, nas realizações preferenciais da Figura 10, a folha 12 é posicionada dentro de uma câmara de vácuo 22 da caixa de pressão 21 e a folha 12 é vantajosamente fixada ao longo de sua borda periférica 23 a fim de prender firmemente a folha 12. A folha fixada 12 divide a câmara de vácuo 22 da caixa de pressão 21 em duas zonas delimitadas por faces opostas da folha 12: uma primeira face (interna) 24, voltada para o molde macho 14 e destinada a definir, após a termoformação, uma superfície interna do forro 2; e uma segunda face (externa) 25, oposta à primeira face 24 e destinada a definir, após a termoformação, uma superfície externa do forro 2.

[0148] Vantajosamente, na caixa de pressão 21 a folha 12 é primeiro submetida a uma etapa de pré-esticamento, isto é, a folha 12 é pré- esticada; e, então, a folha pré-esticada 12 é formada à vácuo no molde macho 14.

[0149] Para pré-esticar a folha 12, aplica-se vácuo na câmara de vácuo 22 no lado da segunda face (externa) 25 da folha 12.

[0150] Para forros de múltiplas cavidades, tais como forros de gabinete combinados para refrigerador e congelador, uma sucção dupla é vantajosamente realizada e a folha é soprada em um chamado pré-esticamento de “bolha dupla” (que tem duas cavidades adjacentes).

[0151] Quando a folha 12 é substancialmente pré-esticada, o molde macho 14 é movido na câmara de vácuo 22 contra a folha pré-esticada 12, que é enrolada em uma superfície de conformação externa 26 do molde 14.

[0152] Vantajosamente, o molde 14 (em particular, a superfície de conformação 26 do mesmo) está em uma temperatura inferior à temperatura de recristalização do copolímero de PP. Preferencialmente, a temperatura do molde 14 é de cerca de 90 a 110 °C, por exemplo, em torno de 100 °C.

[0153] O vácuo é, então, aplicado no lado da primeira face 24 da folha 12, por exemplo, através de canais internos adequados no molde 14, de modo a estirar a folha 12 contra a superfície de conformação 26 do molde 14.

[0154] A pressão diferencial contra a folha 12 é amplificada se a pressão dentro da caixa de pressão 21 for aumentada: desse modo, uma coluna de gás comprimido (ar) pode ser vantajosamente injetada na caixa de pressão 21, no lado da segunda face 25 da folha 12, simultaneamente com o vácuo (que atua na primeira face 24 da folha 12); dessa forma, é possível melhor replicação até mesmo de detalhes pequenos na superfície de conformação 26 do molde 14. O pré-estiramento de folha, em combinação com a pressão de formação, gera uma distribuição de material mais uniforme que é favorável para formar geometrias e cortes inferiores mais complexos.

[0155] Ângulos de esboço adicionais podem ser fornecidos para partes muito profundas.

[0156] A folha 12 adere à superfície de conformação 26 do molde macho 14 e assume a formato da mesma.

[0157] A folha formada 12, ainda em contato com a superfície de conformação 26 do molde 14 é, então, resfriada até endurecer e formar o forro 2, por exemplo, soprando-se ar na face 25 e/ou circulando-se um agente refrigerante em condutos de resfriamento 27 dentro do molde macho 14.

[0158] Um a vez que tenha sido suficientemente resfriada, a folha 12, que tem um formato do forro 2, é separada do molde macho 14 (por exemplo, soprando-se ar através dos canais internos do molde macho 14), e extraída a partir da caixa de pressão 21.

[0159] A energia adicional usada na etapa de aquecimento para suavizar o material deve ser removida de modo eficaz a fim de manter uma cadência correspondente a ciclos de produção curtos. Uma etapa de resfriamento adicional pode ser adicionada após a extração do forro 2 da seção de termoformação 17 e é muito útil para partes termoformadas espessas. Preferencialmente, o forro rígido e morno 2 é, dessa forma, fornecido a uma estação de resfriamento adicional (não mostrado) e resfriado a fim de alcançar uma temperatura que não causa qualquer deformação adicional; então, o forro 2 é vantajosamente movido para uma unidade de aparamento e corte (não mostrado) para remover bordas e outros restos.

[0160] Evidentemente, alterações adicionais podem ser feitas ao aparelho refrigerador e ao método para fabricar o forro do aparelho refrigerador descrito no presente documento sem, no entanto, se afastar do escopo da presente invenção conforme definida pelas reivindicações anexas.

Claims (12)

1. APARELHO REFRIGERADOR (1), que tem pelo menos um forro interno (2), em particular, um forro de gabinete ou um forro de porta, que define um compartimento interno (3); em que o forro (2) é feito de um material à base de polipropileno que compreende um copolímero de propileno-etileno que tem uma cadeia principal de polipropileno com unidades de etileno dispostas ao longo da cadeia de polipropileno; e pelo menos uma carga lamelar ou fibrolamelar, caracterizado pelo dito material à base de polipropileno conter pelo menos 60% de copolímero de propileno-etileno e uma ou mais cargas lamelar(es) ou fibrolamelar(es) em uma quantidade em uma faixa entre 10% e 40% em p/p; e o copolímero de propileno-etileno ter um teor de unidades de etileno em uma faixa entre 1% e 8% em p/p.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo copolímero de propileno-etileno ser um copolímero aleatório, no qual unidades etilênicas são inseridas aleatoriamente com padrões irregulares ao longo de uma cadeia principal de polipropileno.

3. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo material à base de polipropileno compreender copolímero de propileno-etileno em uma quantidade em uma faixa entre 60 e 90% em p/p.

4. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo copolímero de propileno-etileno ter um teor de unidades de etileno em uma faixa entre 2% e 5% em p/p.

5. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela carga ser selecionada do grupo que consiste em: talco, caulim, mica, flocos de vidro, nanoargilas, montmorilonita e bentonita, grafite, nitreto de alumínio, nitreto de boro.

6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por pelo menos uma carga lamelar ou fibrolamelar ser talco.

7. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pela carga compreender partículas que têm um formato de plaqueta.

8. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo material à base de polipropileno conter uma ou mais cargas lamelares ou fibrolamelares em uma quantidade em uma faixa entre 20% e 30% em p/p.

9. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo material à base de polipropileno também compreender homopolímero de polipropileno.

10. APARELHO REFRIGERADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo material à base de polipropileno também compreender homopolímero de polipropileno em uma quantidade em uma faixa entre 0% e 25% em p/p.

11. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo material conter um ou mais agentes de nucleação alfa ou beta.

12. MÉTODO PARA FABRICAR UM FORRO (2), em particular um forro de gabinete ou um forro de porta, de um aparelho refrigerador (1);caracterizado por compreender as etapas de: - preparar um material à base de polipropileno que compreende um copolímero de propileno-etileno que tem uma cadeia principal de polipropileno com unidades de etileno dispostas ao longo da cadeia de polipropileno; e pelo menos uma carga lamelar ou fibrolamelar; em que o material à base de polipropileno contém pelo menos 60% de copolímero de propileno-etileno e uma ou mais cargas lamelares ou fibrolamelares em uma quantidade em uma faixa entre 10% e 40% em p/p; e o copolímero de propileno-etileno tem um teor de unidades de etileno em uma faixa entre 1% e 8% em p/p; - extrudar o material à base de polipropileno em folhas (12); - termoformar uma folha (12) do dito material à base de polipropileno em um molde macho (14) para conformar o forro (2).

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