BR112019019851B1 - Métodos para conformar um substrato de resina termoendurecível curada e para reciclar um substrato de resina termoendurecível curada pré- conformado - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um método para conformar um substrato de resina termoendurecível curada, e mais particularmente a um método para conformar uma resina termoendurecível curada usando radiação eletromagnética, dito método compreende prover um substrato de resina termoendurecível curada; prover um ambiente de controle de temperatura confinado; colocar o substrato de resina termoendurecível curada no ambiente de controle de temperatura confinado; prover uma fonte de radiação eletromagnética; irradiar o substrato de resina termoendurecível curada no ambiente de controle de temperatura confinado; e conformar o substrato de resina termoendurecível irradiado.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um método para conformar um substrato de resina termoendurecível curada, e mais particularmente a um método para conformar uma resina termoendurecível curada usando radiação eletromagnética.

Fundamentos da Invenção

[002] Os polímeros termoendurecíveis são comumente usados em uma variedade de aplicações, incluindo bens de consumo, partes de máquinas, equipamentos médicos e materiais de embalagem e armazenamento. Em particular, o uso de polímeros termoendurecíveis está se tornando cada vez mais comum na indústria de construção, por exemplo para o uso na formação de painéis sanduíches, coberturas de piso e telhado, isolamento, revestimentos, encanamento e estruturas de pontes.

[003] Durante a formação destes produtos, a resina termoendurecível passa por um processo de reticulação (cura) para formar produtos que tipicamente têm uma estabilidade dimensional superior, e resistência ambiental, térmica e mecânica em alta temperatura.

[004] O processo de reticulação é tipicamente iniciado por um processamento térmico, que envolve a transferência de energia térmica a partir de uma fonte de calor para a resina termoendurecível por convecção, condução e/ou radiação. Como a reação de reticulação em si é exotérmica, a liberação dessa energia térmica adicional para dentro da resina termoendurecível aumenta a taxa na qual a reação de reticulação ocorre e a extensão de reticulação dentro da resina curada resultante.

[005] Mais recentemente, foi verificado que tais métodos de aquecimento tendem a prover um aquecimento não uniforme por todo o material, resultando em uma reticulação não uniforme e altos custos de realização.

[006] Uma opção que tem sido considerada é o uso de micro-ondas como um método alternativo viável para curar resinas termoendurecidas. Diferentemente das técnicas de processamento térmico tradicionais, que transferem energia térmica, a energia de micro-ondas é direcionada especificamente para o material. Como as moléculas dipolares naturalmente se alinham com um campo magnético externo, a aplicação de um campo eletromagnético oscilante, produzida por uma radiação de micro-ondas, faz com que as moléculas dipolares dentro da amostra girem constantemente, a fim de se alinharem com o campo alternante. A constante rotação destas moléculas gera calor por meio da fricção molecular.

[007] As vantagens de se usar o aquecimento por micro-ondas inclui tempos de processamento mais curtos, utilização melhorada da energia e temperaturas menores no processamento (ver, por exemplo, “Reactive Polymers Fundamentals and Applications: A Concise Guide to Industrial Polymers”, por Johannes Karl Fink, segunda edição, 2013, página 124). Devido a estas vantagens, o uso de micro-ondas para curar (e, portanto, endurecer) as resinas termoendurecidas está se tornando cada vez mais popular (ver também, por exemplo, “Radiation Curing”, por R. S. Davidson, Volume 12, Número 4, página 20).

[008] Independentemente da técnica usada para curar, é geralmente compreendido que, uma vez curada, o processo de reticulação é irreversível, e as resinas termoendurecidas assim curadas não podem ser remoldadas ou remodeladas (ver, por exemplo, “Green and Sustainable Manufacturing of Advanced Material”, 2016 editado por M. Singh, T. Ohji, e R. Asthana, página 584).

[009] Além disso, é geralmente também bem conhecido na técnica é que os polímeros termoendurecíveis não fundem, mas se decompõem termicamente mediante aquecimento, e então estes materiais não podem ser reprocessados usando-se métodos convencionais associados a materiais termoplásticos.

[0010] Assim, até hoje, as técnicas de reciclagem relacionadas aos polímeros termoendurecíveis estiveram limitadas à moagem mecânica do polímero curado em partículas finas para uso como materiais de enchimento.

[0011] É, portanto, bem conhecido que um problema particular relacionado às resinas termoendurecidas é que estes materiais não podem ser remodelados uma vez que estiverem totalmente curados. Adicionalmente, os produtos produzidos a partir das resinas termoendurecidas que compreendem defeitos não podem ser vendidos e são simplesmente classificados como refugo, uma vez que mesmo os menos defeitos não podem ser reparados após a cura. Tal refugo reduz o bom custo-benefício de se trabalhar com estes materiais, e também limita suas potenciais aplicações.

[0012] Em vista do que está acima, seria de interesse industrial e científico significante criar um método para conformar materiais termoendurecíveis curados, de modo que eles possam, por exemplo, ser remodelados, reusados, reciclados e/ou reparados (ao contrário de serem simplesmente usados como material de enchimento para outros produtos).

[0013] Além disso, como os materiais de polímero termoendurecíveis curados são mais difíceis e mais robustos, se comparados a seu estado não curado correspondente, eles são mais fáceis de embalar, transportar, armazenar e manipular. Seria, portanto, vantajoso, comercialmente, simplesmente vender as folhas de resina termoendurecível pré-curadas e usar um método para conformar estes materiais em uma data posterior, conforme necessário.

[0014] Jeannette M. García et al. (ver “Recyclable, Strong Thermosets and Organogels via Paraformaldehyde Condensations with Diamines”, Science, volume 344, páginas 732 a 735) reconheceram que “todos os polímeros termoendurecíveis conhecidos são difíceis de recilar porque eles não podem ser remoldados após serem curados e termicamente decompostos mediante aquecimento a altas temperaturas”. Entretanto, a fim de tentar e abordar este problema, García et al. desenvolveram métodos para formar duas novas classes de polímeros termoendurecidos contendo nitrogênio, que são despolimerizáveis sob certas condições. A primeira classe, a rede covalente dinâmica hemiaminal (HDCNs, do inglês hemiaminal dynamic covalent networks) é formada pela polimerização dos monômeros que contêm duas unidades -NH2, tais como 4-4’-oxidianilina (ODA) ou poli(etileno glicol) (PEG) terminado em diamina, com paraformaldeído em temperaturas de cerca de 50°C. Observa-se que as HDCNs exibem propriedades altamente versáteis dependendo do monômero de diamina usado durante a polimerização, e que as propriedades variam de materiais quimicamente robustos de alta resistência a organogéis de autocura que exibem reversibilidade química nos regimes de pH fisiológicos. A segunda classe de materiais é formada ao rearranjar quimicamente os HDCNs preparados a partir da ODA ao aquecer estes materiais a temperaturas de cerca de 200°C. Os materiais formados, poli(1,3,5-hexa-hidro- 1,3,5-triazinas) (PHTs), continham redes de polímeros altamente reticulados.

[0015] García et al. observa que ambas a HDCNs e as PHTs de ODA formadas são completamente despolimerizáveis na presença de uma solução fortemente ácida (pH <2).

[0016] Embora estes polímeros termoendurecidos possam ser quebrados em seus componentes originais, o método de despolimerização é extremamente específico aos polímeros apresentados. Não há uma sugestão de que o método descrito poderia também ser estendido a outras resinas termoendurecidas, tais como as comumente usadas na indústria, nem que o custo destes novos materiais seja comercialmente viável, dado sua natureza especializada. Adicionalmente, é bem conhecido neste campo que a maioria dos materiais de alto módulo são quimicamente inertes, e então é improvável que o uso de um ácido forte seja eficaz na despolimerização de tais materiais.

[0017] Além disso, o método descrito por García et al. exige o uso de ácidos fortes que podem ser caros, não apenas durante a compra mas também devido à necessidade de se ter um equipamento reforçado. Adicionalmente, ácidos fortes são perigosos, particularmente em grande escala, tal como a escala necessária para a comercialização deste método.

[0018] Assim, seria vantajoso ter um método para conformar os materiais termoendurecidos curados que é aplicável aos polímeros termoendurecidos conhecidos. Ademais, um método com um custo-benefício melhor para conformar resinas termoendurecidas curadas com riscos de saúde reduzidos, comparado aos métodos conhecidos anteriormente, seria também desejável.

[0019] Com a presente invenção, e em contrapartida direta aos entendimentos atuais da técnica, os inventores surpreendentemente verificaram que a radiação eletromagnética pode ser usada em certas condições para conformar as resinas termoendurecidas pré-curadas. O presente processo permite que as resinas termoendurecidas curadas conhecidas sejam remodeladas usando-se métodos relativamente simples e economicamente viáveis.

Sumário da Invenção

[0020] De acordo com um aspecto da presente invenção, é provido um método para conformar um substrato de resina termoendurecível curada, o método compreendendo as etapas de: i. prover um substrato de resina termoendurecível curada; ii. prover um ambiente confinado de controle de temperatura; iii. colocar o substrato de resina termoendurecível curada no ambiente confinado de controle de temperatura; iv. prover uma fonte de radiação eletromagnética; v. irradiar o substrato de resina termoendurecível curada no ambiente confinado de controle de temperatura; e vi. conformar o substrato de resina termoendurecível irradiado.

[0021] Sem desejar estar limitado por qualquer teoria, acredita-se que a radiação eletromagnética é capaz de prover energia para o substrato de resina termoendurecível curada de uma maneira tal a significativamente aumentar as vibrações internas da resina potencialmente tanto em um nível molecular quanto atômico. Um subproduto deste processo é a formação de calor dentro da resina termoendurecível curada, o que, em condições padrão, levaria a uma degradação térmica do substrato de resina curada ou à iniciação de uma reticulação adicional/impulsão do equilíbrio da reação à reticulação dentro do substrato de resina termoendurecível curada. Acredita-se que a presença do ambiente de controle de temperatura mitigue os efeitos com relação à degradação térmica e/ou reticulação, assim potencialmente permitindo que as vibrações moleculares e atômicas da resina termoendurecível curada sejam dominadas. É isso que acredita-se permitir que a resina termoendurecível curada seja conformada.

[0022] De acordo com a presente invenção, considera-se que o ambiente confinado de controle de temperatura compreende qualquer ambiente confinado compreendendo uma substância que é capaz de absorver energia térmica do substrato de resina termoendurecível curada. Em uso, a finalidade pretendida do ambiente confinado de controle de temperatura é tentar e impedir que o substrato de resina termoendurecível curada seja aquecido a uma temperatura na qual a degradação térmica e/ou reticulação adicional sejam as características dominantes.

[0023] A título de exemplo, com muitos substratos de resina termoendurecíveis, é necessário tentar e impedir que o substrato de resina a granel seja aquecido a uma temperatura acima de 150°C, tal como acima de 120°C. Em algumas modalidades, é preferível impedir que o substrato alcance uma temperatura de cerca de 110°C, tal como acima de 100°C.

[0024] Em particular, o ambiente confinado de controle de temperatura pode preferivelmente ser uma substância com uma maior capacidade de calor massa se comparado à do substrato de resina termoendurecível curada. Levando-se em consideração o que precede, e novamente sem desejar estar preso a qualquer teoria em particular, acredita-se que o ambiente de controle de temperatura aja como uma pia aquecida, e seja capaz de absorver a energia térmica do substrato termoendurecível curado conforme é irradiado. O resultado disso é que em algumas modalidades, um diferencial de temperatura entre a resina termoendurecível curada e o ambiente de controle de temperatura pode ser visto.

[0025] Preferivelmente, a substância do ambiente confinado de controle de temperatura não reage quimicamente com o substrato de resina termoendurecível curada.

[0026] A substância do ambiente confinado de controle de temperatura pode ser na forma de um gás, vapor, líquido ou gel, ou uma combinação dos mesmos. Em uma modalidade preferida, a substância do ambiente confinado de controle de temperatura é um líquido.

[0027] Onde a substância do ambiente confinado de controle de temperatura é um líquido, é preferível que tenha um ponto de ebulição de 80°C ou mais, tal como 100°C ou mais. Dependendo da substância líquida usada, pode ser previsto que tal substância possa ter um ponto de ebulição maior que 120°C ou mais, e até mesmo tão alto quanto 150 °C ou mais. Será reconhecido que com base na teoria acima, há um equilíbrio a ser alcançado entre a quantidade de energia fornecida ao substrato de resina curada, a temperatura na qual o substrato de resina curada começará a degradar termicamente, e a quantidade de energia térmica a qual o ambiente de controle de temperatura precisa absorver.

[0028] Líquidos preferidos para uso como um ambiente confinado de controle de temperatura incluem etileno glicol, butanol, tolueno, decano e água, bem como as combinações dos mesmos. Mais preferivelmente, o ambiente confinado de controle de temperatura é água.

[0029] O uso de água como um ambiente confinado de controle de temperatura é considerado como sendo particularmente vantajoso, uma vez que agua não somente é barata mas também tem mínimos riscos de segurança.

[0030] De uma maneira preferida, o substrato de resina termoendurecível curada pode ser pelo menos substancialmente imerso no ambiente confinado de controle de temperatura. Por substancialmente imerso, entende-se que mais do que 50% do substrato curado de resina está dentro do ambiente de controle de temperatura. Em princípio, durante o uso, o substrato pode ser imerso em uma quantidade maior que 60%, tal como maior que 70%, incluindo 80%, 90% e tanto quanto 95%.

[0031] De uma maneira preferida, o substrato de resina termoendurecível curada pode ser completamente imerso no ambiente confinado de controle de temperatura.

[0032] Com relação ao substrato de resina curada em si, o termo imerso é considerado como englobando, mas não estando limitado a, um revestimento da superfície no substrato de resina curada do ambiente confinado de temperatura controlada na forma de um líquido ou gel; e uma área diretamente adjacente ao substrato de resina termoendurecível curado que compreende o ambiente confinado de temperatura controlada na forma de um vapor ou gás.

[0033] Onde o ambiente de controle de temperatura estiver na forma de um líquido ou gel, este pode ser aplicado ao substrato de resina termoendurecível curada por meio de uma pulverização de revestimento, imersão, pincelagem, técnicas eletrostáticas e outros processos do tipo. O uso de tais processos estão dentro do conhecimento do versado na técnica e podem ser aplicados conforme necessários, desde que o substrato do ambiente de controle de temperatura seja conhecido.

[0034] Alternativamente, o substrato de resina termoendurecível curada pode simplesmente ser colocado dentro de um vaso contendo a substância de líquido ou gel do ambiente de controle de temperatura selecionada.

[0035] Onde o ambiente confinado de controle de temperatura for selecionado a partir de um vapor ou gás, o substrato de resina termoendurecível curada pode ser colocado dentro de um vaso compreendendo o gás ou vapor do ambiente confinado de controle de temperatura. Uma vez mais, o vapor ou gás pode ser fornecido ao substrato usando-se meios conhecidos a um versado na técnica.

[0036] Em outras modalidades, o vapor ou gás do ambiente confinado de controle de temperatura pode ser provido na forma de uma corrente contínua, que é direcionada à superfície, através da superfície e/ou adjacente à superfície do substrato de resina termoendurecível curada a ser conformado.

[0037] O processo da presente invenção é considerado ser aplicável às resinas termoendurecíveis em geral, e pelo menos a todos os materiais termoendurecíveis comercialmente em uso.

[0038] Será reconhecido que, e de fato estaria bem dentro do conhecimento do versado na técnica, que, embora o substrato da resina termoendurecível curada possa ser frangível, ele deve ter força suficiente para suportar substancialmente a pressão aplicada durante a etapa de conformação.

[0039] Os substratos de resina termoendurecíveis usados na presente invenção podem ter uma densidade na faixa de 75 a 500 kg/m3, tal como 120 a 400 kg/m3 e, em algumas modalidades, 120 a 250 kg/m3. A densidade do material de espuma pode ser facilmente determinado por um experimento simples, tal como ASTM D792-13, ASTM D1505-10 e ASTM D1622.

[0040] Em uma modalidade, o substrato de resina termoendurecível curada é um material espumado. O substrato de resina termoendurecível curada pode ser um material autossustentável, e em muitas aplicações, é um material espumado rígido autossustentável.

[0041] Sabe-se que tais materiais têm estruturas celulares. As estruturas celulares podem ser de células abertas, células fechadas ou uma mistura das mesmas. Em uma modalidade preferida, o substrato de resina termoendurecível curada tem substancialmente uma estrutura de células abertas.

[0042] Onde o substrato de resina termoendurecível curada for uma espuma de células abertas, acredita-se que a presença de uma estrutura de células abertas pode ser vantajosa por uma série de razões. Primeiramente, a presença de células dentro da espuma significa que o substrato de resina termoendurecível curada em si é menos denso de um substrato não espumado. Uma redução na densidade mostrou uma melhora na penetração da radiação eletromagnética no substrato.

[0043] Segundamente, a presença das estruturas de células abertas significa que os poros dos substratos são interconectados. Estes poros interconectados permitem que o ambiente confinado de temperatura controlada, seja na forma de um gás, vapor, líquido ou gel, esteja presente por toda a estrutura do substrato de resina termoendurecível curada. Isso, por sua vez, com base na teoria acima, permite um controle mais eficaz da absorção de temperatura por toda a espessura do substrato de resina termoendurecível curada durante a irradiação.

[0044] Onde for utilizado um substrato de resina termoendurecível curada de células abertas, o substrato pode compreender microporos, mesoporos, macroporos ou uma combinação dos mesmos. Para os propósitos do presente pedido, os termos têm o seguinte significado: microporo é considerado um poro de diâmetro 2 nm ou menos, mesoporo é considerado um poro de diâmetro 2 nm a 50 nm; e macroporo é considerado um poro de diâmetro igual ou superior a 50 nm. Tais tamanhos de poro podem ser medidos usando-se técnicas convencionais tais como os testes de porosidade Gurley Hill conhecidos por TAPPI T460 e ISO 5636-5, bem como o teste de permeabilidade do ar Bendsten conhecido por ISO 5636-3. Outros processos incluem ISO 4590:2002, que determina a porcentagem do volume das células abertas e células fechadas em materiais plásticos rígidos.

[0045] Qualquer que seja o tamanho do poro, será reconhecido que é desejável que o tamanho do poro do substrato de resina termoendurecível curada seja de um tamanho suficiente para permitir que a substância do ambiente confinado de controle de temperatura penetre na estrutura da resina de células abertas.

[0046] Onde o substrato de resina termoendurecível curada compreender uma estrutura de células abertas, é preferido que pelo menos 50% do volume do poro disponível seja preenchido com a substância do ambiente confinado de controle de temperatura. Mais preferivelmente, pelo menos 60% do volume de poros disponível, e até mais preferivelmente pelo menos 70% do volume de poros, é preenchido. Ainda mais preferivelmente, pelo menos 80% do volume dos poros disponível do substrato de resina termoendurecível curada de células abertas é preenchido com o ambiente confinado de controle de temperatura. Em algumas modalidades, pode ser possível alcançar níveis de pelo menos 90% ou mais do volume de poros disponível do substrato de resina termoendurecível curada sendo preenchido com a substância do ambiente confinado de controle de temperatura.

[0047] É previsto que, em modalidades quando necessário, o ambiente de temperatura controlada possa ser provido ao substrato de resina termoendurecível curada sob pressão. O uso de pressão pode ter uma série de benefícios quando usada na presente invenção, incluindo garantir que a substância do ambiente confinado de temperatura controlada seja forçada para dentro das células do substrato de resina de células abertas e, assim, melhorar o enchimento do volume dos poros. A título de exemplo, a substância do ambiente de controle de temperatura pode ser provido em pressões conhecidas àqueles versados na técnica, e poderiam ser, por exemplo, 120 kPa.

[0048] O substrato de resina termoendurecível curada pode compreender outras formações para aumentar a área de superfície do substrato, tais como ranhuras ou canais. Onde presente, os canais podem se estender pelo menos parcialmente através do substrato de resina, e em algumas modalidades podem se estender substancialmente através da espessura da estrutura de resina. A presença de tais ranhuras ou canais também aumenta a área de superfície do substrato de resina termoendurecível curada, a qual entra em contato com o ambiente confinado de controle de temperatura. Será reconhecido também que, de acordo com a presente invenção, o substrato de resina termoendurecível curada pode compreender tanto uma estrutura de células abertas quanto recursos adicionais para aumentar a área de superfície do substrato de resina, tal como ao se usar ranhuras ou canais, que entram em contato com o ambiente confinado de controle de temperatura.

[0049] O substrato de resina termoendurecível curada pode também compreender perfurações na superfície do substrato de resina. Em uma modalidade, as perfurações podem estar presentes em pelo menos parte da superfície do substrato de resina termoendurecível curada. Alternativamente, as perfurações podem estar presentes em toda a superfície do substrato de resina termoendurecível. Será reconhecido que a presença das perfurações aumenta a área de superfície do substrato de resina que está disponível para contato com o ambiente confinado de controle de temperatura.

[0050] O substrato de resina termoendurecível curada pode ser formado a partir de um ou mais materiais selecionados a partir de uma resina fenólica, poliéster, resina acrílica, vinil éster, poliuretano e/ou resina epóxi.

[0051] Em uma modalidade preferida, a resina termoendurecível é uma resina fenólica.

[0052] Em um exemplo preferido de uma resina fenólica, o substrato produzido é uma espuma de resina fenólica de células abertas. Tal material pode ser produzido ao efetuar uma reação de cura entre: (a) um resol fenólico líquido com um número de reatividade (conforme definido abaixo) de pelo menos 1; e (b) um endurecedor de ácido forte para o resol, na presença de: (c) um sólido particulado inerte e insolúvel finamente dividido que está presente em uma quantidade de pelo menos 5% em peso do resol líquido e que é substancialmente uniformemente disperso através da mistura contendo resol e endurecedor; a temperatura da mistura contendo resol e endurecedor devido ao calor aplicado não excedendo 85°C, e a dita temperatura e a concentração do endurecedor ácido sendo tais que os compostos gerados como subprodutos da reação de cura sejam volatilizados dentro da mistura antes que a mistura se assente, pelos quais um produto de resina fenólica espumada é produzido.

[0053] Por resol fenólico, entende-se uma solução em um solvente adequado da composição de pré-polímero curável por ácido obtida por condensação, frequentemente na presença de um catalisador alcalino tal como hidróxido de sódio, pelo menos um composto fenólico com pelo menos um aldeído, de maneira bem conhecida. Exemplos de fenóis que podem ser empregados são o próprio fenol e derivados substituídos do mesmo, usualmente substituídos por alquila, desde que as três posições no anel benzeno fenólico orto- e para- para o grupo hidroxil fenólico não sejam substituídas. Misturas de tais fenóis também podem ser usadas. As misturas de um ou mais de tais fenóis com fenóis substituídos, nos quais uma das posições ortho- e para- foram substituídas, podem também ser empregadas onde uma melhoria nas características de fluxo do resol é necessária, mas os produtos curados serão menos reticulados. No entanto, em geral, o fenol será composto principalmente ou inteiramente do próprio fenol, por razões econômicas.

[0054] O aldeído geralmente será formaldeído, embora o uso dos aldeídos de peso molecular maior não seja excluído.

[0055] O componente do produto de condensação fenol/aldeído do resol é adequadamente formado por reação do fenol com pelo menos 1 mol de formaldeído por mol do fenol, o formaldeído sendo geralmente provido como uma solução em água, por exemplo como formalina. É preferido o uso de uma razão mola de formaldeído para fenol de pelo menos 1,25 a 1 mas as razões acima de 2,5 a 1 são preferivelmente evitadas. A faixa mais preferida é 1,4 a 2,0 a 1.

[0056] A mistura pode conter também um composto com dois átomos de H ativos (composto di-hídrico) que reagirá com o produto de reação fenol/aldeído do resol durante a etapa de cura para reduzir a densidade da reticulação. Os compostos di-hídricos preferidos são dióis, especialmente alquileno dióis ou dióis nos quais a cadeia de átomos entre os grupos OH contém não apenas grupos metileno e/ou metileno substituído com alquila, mas também um ou mais heteroátomos, especialmente átomos de oxigênio, por exemplo etileno glicol, propileno glicol, propano-1,3-diol, butano-1,4-diol e neopentil glicol. Os dióis particularmente preferidos são os poli-, especialmente di-, (éter alquileno) dióis, por exemplo dietileno glicol e, especialmente, dipropileno glicol. Preferivelmente, o composto di-hídrico está presente em uma quantidade de 0 a 35% em peso, mais preferivelmente de 0 a 25% em peso, com base no peso do produto de condensação de fenol/aldeído. Mais preferivelmente, o composto di-hídrico, quando utilizado, está presente em uma quantidade de 5 a 15% em peso, com base no peso do produto de condensação de fenol/aldeído. Quando tais resóis contendo compostos di-hídricos são empregados no presente processo, podem ser obtidos produtos com uma combinação particularmente boa de propriedades físicas, especialmente resistência.

[0057] Adequadamente, o composto di-hídrico é adicionado ao resol formado, e de preferência possui 2 a 6 átomos entre os grupos -OH.

[0058] O resol pode compreender uma solução do produto da reação fenol/aldeído em água ou em qualquer outro solvente adequado ou em uma mistura de solventes, que pode ou não incluir água. Quando a água é utilizada como o único solvente, é preferível estar presente em uma quantidade de 15 a 35% em peso do resol, preferivelmente 20 a 30%. Obviamente, o teor de água pode ser substancialmente menor se for utilizado em conjunto com um cossolvente, por exemplo, um álcool ou um dos compostos di-hídricos acima mencionados, onde um é utilizado.

[0059] Conforme indicado acima, o resol líquido (isto é, a solução do produto fenol/aldeído contendo opcionalmente um composto di-hídrico) deve ter um número de reatividade de pelo menos 1. O número de reatividade é 10/x, em que x é o tempo em minutos necessário para endurecer o resol usando 10% em peso do resol de uma solução aquosa de 67% a 66% de ácido p-tolueno sulfônico a 60°C. O teste envolve misturar cerca de 5 ml do resol com a quantidade indicada da solução de ácido p-tolueno sulfônico em um tubo de ensaio, imergir o tubo em banho-maria aquecido a 60 ° C e medir o tempo necessário para que a mistura fique dura ao toque. O resol deve ter um número de reatividade de pelo menos 1 para produtos espumados úteis a serem produzidos e preferivelmente o resol tem um número de reatividade de pelo menos 5, mais preferivelmente pelo menos 10.

[0060] O pH do resol, que geralmente é alcalino, é de preferência ajustado para cerca de 7, se necessário, para uso no processo, adequadamente pela adição de um ácido orgânico fraco, tal como o ácido lático.

[0061] Exemplos de endurecedores de ácidos fortes são ácidos inorgânicos, tais como ácido clorídrico, ácido sulfúrico e ácido fosfórico, e ácidos orgânicos fortes, tais como ácidos sulfônicos aromáticos, por exemplo, ácidos tolueno sulfônicos e ácido tricloroacético. Ácidos fracos, como ácido acético e ácido propiônico, geralmente não são adequados. Os endurecedores preferidos para o processo da invenção são os ácidos sulfônicos aromáticos, especialmente os ácidos tolueno sulfônicos.

[0062] O ácido pode ser usado como uma solução em um solvente adequado, tal como água.

[0063] Quando a mistura do resol, endurecedor e sólido for derramada, por exemplo em um molde e em aplicações de “slush molding”, a quantidade de sólidos inertes que podem ser adicionados ao resol e endurecedor é determinada pela viscosidade da mistura do resol e endurecedor na ausência dos sólidos. Para estas aplicações, é preferível que o endurecedor seja provido sob uma forma, por exemplo, solução, de modo que, quando misturado com o resol na quantidade necessária, produza um líquido com uma viscosidade aparente que não exceda cerca de 50 poises à temperatura na qual a mistura deva ser usada, e o intervalo preferido é de 5 a 20 poises. Abaixo de 5 Poises, a quantidade de solvente presente tende a apresentar dificuldades durante a reação de cura.

[0064] A reação de cura é exotérmica e, portanto, por si só, aumenta a temperatura da mistura que contém resol e endurecedor ácido. A temperatura da mistura também pode ser aumentada pelo calor aplicado, mas a temperatura à qual a dita mistura pode ser aumentada (isto é, excluindo o efeito de qualquer reação exotérmica) não deve exceder 85°C.

[0065] Se a temperatura da mistura exceder 85°C antes da adição do endurecedor, é difícil ou impossível posteriormente dispersar adequadamente o endurecedor pela mistura devido à cura incipiente. Por outro lado, é difícil, se não impossível, aquecer uniformemente a mistura acima de 85°C após a adição do endurecedor.

[0066] Aumentar a temperatura para 85°C tende a levar à aspereza e não uniformidade da textura da espuma, mas isso pode ser compensado pelo menos até certo ponto a temperaturas moderadas, ao se reduzir a concentração de endurecedor. No entanto, a temperaturas muito acima de 75°C, mesmo a quantidade mínima de endurecedor necessária para fazer a composição endurecer é geralmente demais para evitar essas desvantagens. Assim, temperaturas acima de 75°C são preferivelmente evitadas e as temperaturas preferidas para a maioria das aplicações são da temperatura ambiente a cerca de 75 ° C. A faixa de temperatura preferida parece depender em certa medida da natureza do sólido (c). Para a maioria dos sólidos, é de 25 a 65°C, mas para alguns sólidos, em particular farinha de madeira e farinha de grãos, a faixa preferida é de 25 a 75°C. A faixa de temperatura mais preferida é de 30 a 50°C. Temperaturas abaixo da temperatura ambiente, por exemplo até 10°C, podem ser usadas, se desejado, mas nenhuma vantagem é obtida. Em geral, em temperaturas de até 75 ° C, o aumento da temperatura leva à diminuição da densidade da espuma e vice-versa.

[0067] A quantidade de endurecedor presente também afeta a natureza do produto, bem como a taxa de endurecimento. Assim, o aumento da quantidade de endurecedor não só tem o efeito de reduzir o tempo necessário para endurecer a composição, mas acima de um certo nível dependente da temperatura e natureza do resol, também tende a produzir uma estrutura celular menos uniforme. Isso também tende a aumentar a densidade da espuma devido ao aumento da taxa de endurecimento. De fato, se for usada uma concentração muito alta de endurecedor, a taxa de endurecimento pode ser tão rápida que não ocorre a formação de espuma e, em algumas condições, a reação pode se tornar explosiva devido ao acúmulo de gás dentro de uma casca de resina endurecida. . A quantidade apropriada de endurecedor dependerá principalmente da temperatura da mistura de resol e endurecedor antes do início da reação de cura exotérmica e do número de reatividade do resol e variará inversamente com a temperatura escolhida e o número de reatividade. A faixa preferida de concentração do endurecedor é o equivalente a de 2 a 20 partes em peso de ácido p-tolueno sulfônico por 100 partes em peso do produto da reação fenol/aldeído no resol, presumindo que o resol tenha uma reação substancialmente neutra, isto é, um pH de cerca de 7. Por equivalente ao ácido p-tolueno sulfônico, entendemos a quantidade de endurecedor escolhido necessária para proporcionar substancialmente o mesmo tempo de endurecimento que a quantidade declarada de ácido p- tolueno sulfônico. A quantidade mais adequada para qualquer temperatura e combinação de resol e sólidos finamente divididos é facilmente determinável por um experimento simples. Onde a faixa de temperatura preferida é de 25 a 75°C e o resol tem um número de reatividade de pelo menos 10, os melhores resultados são geralmente obtidos com o uso de endurecedor em quantidades equivalentes a 3 a 10 partes de ácido p-tolueno sulfônico por 100 partes em peso do produto da reação fenol/aldeído. Para uso com temperaturas abaixo de 25°C ou resóis com um número de reatividade abaixo de 10, pode ser necessário o uso de mais endurecedor.

[0068] Pode ser necessário fazer algum ajuste da composição do endurecedor de acordo com a natureza, especialmente formato e tamanho, do molde, e isso pode ser estabelecido por experimento.

[0069] Pelo controle adequado da temperatura e da concentração do endurecedor, o tempo decorrido entre a adição do endurecedor ao resol e a composição que fica dura (referida aqui como o tempo de assentamento) pode variar à vontade de alguns segundos a uma hora ou ainda mais, sem afetar substancialmente a densidade e a estrutura celular do produto.

[0070] Outro fator que controla a quantidade de endurecedor necessária pode ser a natureza do sólido inerte. Muito poucos são exatamente neutros e, se o sólido tiver uma reação alcalina, mesmo que seja muito leve, pode ser necessário mais endurecedor devido à tendência do material de enchimento para neutralizá-lo. Portanto, deve ser entendido que os valores preferidos para a concentração de endurecedor dados acima não levam em consideração nenhum efeito do sólido. Qualquer ajuste necessário devido à natureza do sólido dependerá da quantidade de sólido usado e pode ser determinado por um experimento simples.

[0071] A reação de cura exotérmica do resol e do endurecedor ácido leva à formação de subprodutos, particularmente aldeído e água, que são pelo menos parcialmente volatilizados.

[0072] A reação de cura é realizada na presença de um sólido particulado inerte e insolúvel finamente dividido que é substancialmente uniformemente disperso por toda a mistura de resol e endurecedor. Por um sólido inerte, queremos dizer que, na quantidade usada, ele não impede a reação de cura.

[0073] Acredita-se que o sólido particulado finamente dividido proveja núcleos para as bolhas de gás formadas pela volatilização das moléculas pequenas, primariamente CH2O e/ou H2O, presentes no resol e/ou geradas pela ação de cura, e proveja locais nos quais a formação de bolhas é promovida, ajudando assim a uniformidade do tamanho dos poros. A presença do sólido finamente dividido também pode promover a estabilização das bolhas individuais e reduzir a tendência das bolhas de se aglomerarem e, eventualmente, causar probabilidade de colapso das bolhas antes da cura. O fenômeno pode ser semelhante ao da flotação de espuma empregada na concentração de minérios de baixo teor em metalurgia. De qualquer forma, a presença do sólido é essencial para a formação do produto. Para alcançar o efeito desejado, o sólido deve estar presente em uma quantidade não inferior a 5% em peso, com base no peso do resol.

[0074] Qualquer sólido particulado finamente dividido que seja insolúvel na mistura de reação é adequado, desde que seja inerte. Os enchimentos podem ser orgânicos ou inorgânicos (incluindo metálicos), e cristalinos ou amorfos. Verificou-se que mesmo sólidos fibrosos são eficazes, embora não sejam preferidos. Exemplos incluem argilas, minerais de argila, talco, vermiculita, óxidos metálicos, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, alumina, grafite, refratários, microesferas de vidro sólidas ou ocas, cinzas volantes, pó de carvão, farinha de madeira, farinha de grãos, farinha de cascas de nozes, sílica, fibras minerais tais como fibras de vidro finamente picadas e amiantos finamente divididos, fibras picadas, fibras naturais ou sintéticas finamente picadas, plásticos triturados e resinas, seja na forma de pó ou fibras, por exemplo plásticos e resinas residuais recuperados, pigmentos tais como negro de fumo e tinta em pó, e amidos.

[0075] Os sólidos com mais do que uma reação ligeiramente alcalina, por exemplo silicatos e carbonatos de metais alcalinos, são preferivelmente evitados devido à sua tendência a reagir com o endurecedor ácido. Sólidos como o talco, no entanto, que têm uma reação alcalina muito leve, em alguns casos por causa da contaminação com materiais alcalinos mais fortes, como a magnesita, são aceitáveis.

[0076] Alguns materiais, especialmente materiais fibrosos, como farinha de madeira, podem ser absorventes e, portanto, pode ser necessário usar quantidades geralmente maiores desses materiais do que materiais não fibrosos, para obter produtos espumados valiosos.

[0077] Tais materiais de enchimento também são adequados para uso em outros materiais termoendurecíveis de acordo com a presente invenção, e será reconhecido que seu uso não se limita apenas a resinas de espuma fenólica.

[0078] Os sólidos têm preferivelmente um tamanho de partícula na faixa de 0,5 a 800 mícrons. Se o tamanho das partículas for muito grande, a estrutura celular da espuma tende a se tornar grossa de maneira indesejável. Por outro lado, em tamanhos de partícula muito pequenos, as espumas obtidas tendem a ser bastante densas. A faixa preferida é de 1 a 100 mícrons, mais preferivelmente de 2 a 40 mícrons. A uniformidade da estrutura celular parece ser incentivada pela uniformidade do tamanho das partículas. Misturas de sólidos podem ser usadas, se desejado.

[0079] Se desejado, sólidos como pós metálicos finamente divididos podem ser incluídos, o que contribui para o volume de gás ou vapor gerado durante o processo. Se utilizado sozinho, no entanto, deve ser entendido que os resíduos que eles deixam após o gás por decomposição ou reação química satisfazem os requisitos do sólido particulado inerte e insolúvel finamente dividido, exigido pelo processo da invenção.

[0080] Preferivelmente, o sólido finamente dividido tem uma densidade que não é muito diferente da do resol, de modo a reduzir a possibilidade do sólido finamente dividido tender a se acumular no fundo da mistura após mistura.

[0081] Uma classe preferida de sólidos são os cimentos hidráulicos, por exemplo, gesso e argamassa, mas não o cimento Portland devido à sua alcalinidade. Esses sólidos tenderão a reagir com a água presente na mistura de reação para produzir uma estrutura esquelética endurecida dentro do produto de resina curada. Além disso, a reação com a água também é exotérmica e auxilia na reação de formação de espuma e cura. Os produtos com espuma obtidos usando esses materiais têm propriedades físicas particularmente valiosas. Além disso, quando expostos à chama, mesmo por longos períodos de tempo, tendem a queimar com uma consistência semelhante a tijolo, que ainda é forte e capaz de suportar cargas. Os produtos também possuem excelentes propriedades de isolamento térmico e absorção de energia. A quantidade preferida de sólido particulado inerte é de 20 a 200 partes em peso por 100 partes em peso de resol.

[0082] Outra classe de sólidos que é preferida porque seu uso produz produtos com propriedades semelhantes às obtidas usando-se cimentos hidráulicos compreende talco e cinzas volantes (materiais que também podem ser utilizados com outras resinas termoendurecíveis da presente invenção). As quantidades preferidas destes sólidos são também de 20 a 200 partes em peso por 100 partes em peso de resol.

[0083] Para as classes de sólido acima, a faixa mais preferida é de 50 a 150 partes por 100 partes de resol.

[0084] As misturas formadoras de espuma tixotrópicas podem ser obtidas se for incluído um sólido muito finamente dividido, como o Aerosil (sílica finamente dividida).

[0085] Em algumas modalidades, um pó de metal finamente dividido pode ser incluído. Tais pós metálicos podem atuar como um susceptor de micro-ondas, ajudando a aumentar a radiação eletromagnética absorvida pela resina termoendurecível curada. Como em outras modalidades, esses pós metálicos podem ser utilizados com outras resinas termoendurecíveis de acordo com a presente invenção. Onde presente, o pó metálico é preferivelmente utilizado em quantidades de 50 a 250 partes por 100 partes em peso de resol.

[0086] Em geral, a quantidade máxima de sólido que pode ser empregada é controlada apenas pelo problema físico de incorporá-lo à mistura e manipular a mistura. Em geral, é desejável que a mistura seja derramável, mas mesmo em concentrações muito altas de sólidos, quando a mistura for como uma massa ou pasta e não puder ser derramada, produtos espumados com propriedades valiosas podem ser obtidos.

[0087] Em geral, é preferível usar os sólidos fibrosos apenas em conjunto com um sólido não fibroso, pois, caso contrário, a textura da espuma tende a ser mais pobre.

[0088] Outros aditivos podem ser incluídos na mistura formadora de espuma; por exemplo, tensoativos, tais como materiais aniônicos, por exemplo, sais de sódio de ácidos alquilbenzenossulfônicos de cadeia longa, materiais não iônicos, tais como aqueles à base de poli(óxido de etileno) ou copolímeros dos mesmos, e materiais catiônicos, tais como compostos de amônio quaternário de cadeia longa ou aqueles à base de poliacrilamidas; modificadores de viscosidade, tais como alquil celulose, especialmente metil celulose, e corantes como corantes ou pigmentos. Plastificantes para resinas fenólicas também podem ser incluídos, desde que as reações de cura e formação de espuma não sejam suprimidas, e compostos polifuncionais diferentes dos compostos di-hídricos acima mencionados podem ser incluídos, os quais participam da reação de reticulação que ocorre na cura; por exemplo. di- ou poliaminas, di- ou poli-isocianatos, ácidos di ou poli- carboxílicos e aminoálcoois.

[0089] Compostos insaturados polimerizáveis também podem ser incluídos, possivelmente em conjunto com iniciadores de polimerização por radicais livres que são ativados durante a ação de cura, por exemplo, monômeros acrílicos, os chamados acrilatos de uretano, estireno, ácido maleico e seus derivados, e misturas dos mesmos.

[0090] Outras resinas podem ser incluídas, por exemplo, como pré- polímeros que são curados durante a reação de formação de espuma e cura ou como pós, emulsões ou dispersões. Exemplos são poliacetais, tais como polivinil acetais, polímeros de vinil, polímeros de olefina, poliésteres, polímeros acrílicos e polímeros de estireno, poliuretanos e pré-polímeros e pré-polímeros de poliéster e pré-polímeros de poliéster, bem como resinas de melamina, novolaques fenólicos, etc.

[0091] Agentes de sopro convencionais também podem ser incluídos para melhorar a reação de formação de espuma, por exemplo, compostos orgânicos de baixo ponto de ebulição ou compostos que se decompõem ou reagem para produzir gases.

[0092] As composições formadoras de espuma também podem conter desidratadores, se desejado.

[0093] Um método preferido para formar a composição formadora de espuma compreende primeiro misturar o resol e o material de enchimento inerte para obter uma dispersão substancialmente uniforme do material de enchimento no material e depois adicionar o endurecedor. A distribuição uniforme do material de enchimento e do endurecedor por toda a composição é essencial para a produção de produtos de espuma com textura uniforme e, portanto, é necessária uma mistura completa.

[0094] Se for desejado que a composição esteja a uma temperatura elevada antes do início da reação exotérmica, isso pode ser conseguido aquecendo-se o resol ou primeiro misturando o resol e o sólido e depois aquecendo a mistura. De preferência, o sólido é adicionado ao resol imediatamente antes da adição do endurecedor. Alternativamente, a mistura de resol, sólido e endurecedor pode ser preparada e toda a mistura então aquecida, por exemplo por irradiação por ondas curtas, preferivelmente depois de ter sido carregada em um molde. Um forno de calor radiante convencional também pode ser utilizado, se desejado, mas é difícil conseguir um aquecimento uniforme da mistura por este meio.

[0095] Preferivelmente, a espuma pode ter uma densidade na faixa de 75 a 500 kg/m3, mais preferivelmente 100 a 400 kg/m3, e mais preferivelmente 100 a 250 kg/m3. O tamanho das células de espuma também é importante porque, até um limite, quanto maior foro tamanho da célula para uma dada densidade, mais espessas serão as paredes e, portanto, maior a resistência física da espuma. No entanto, se o tamanho da célula for muito grande, a resistência começará a sofrer. De preferência, o tamanho da célula pode estar na faixa de 1 a 3 mm.

[0096] Em uma outra modalidade preferida, a resina termoendurecível utilizada na presente invenção é poliuretano.

[0097] Em algumas modalidades da presente invenção, uma matriz de polímero de poliuretano adequada é formada pela reação de pelo menos um isocianato e pelo menos um poliol, em que a reação é realizada a uma temperatura entre 20 e 150°C, preferivelmente entre 100 e 150°C. Em uma modalidade preferida, a mistura de reação compreende ainda um catalisador básico; tais como hidróxido de sódio, acetato de sódio ou um catalisador de amina, preferivelmente o catalisador é selecionado a partir de uma amina terciária.

[0098] O pelo menos um poliol usado para produzir uma matriz de poliuretano pode ser selecionado a partir de um poliéter, poliéster ou um composto compreendendo uma cadeia principal de hidrocarboneto, como óleo de rícino. Em particular, o poliol da presente invenção é selecionado a partir de poli (oxipropileno glicol), poli(oxitrametileno glicol), poli(adipato de etileno) e hidrocarbonetos alifáticos.

[0099] O pelo menos um isocianato usado para produzir uma matriz de poliuretano pode ser selecionado a partir de di-isocianato, isocianato oligomérico ou poli-isocianato. Um di-isocianato particularmente preferido é bis-difenil-isocianato de metileno (MDI). Os poli-isocianatos particularmente preferidos são o di-isocianato de hexametileno e o MDI hidrogenado (HMDI).

[00100] Em uma modalidade preferida da presente invenção, um ou mais dos isocianatos selecionados podem ainda compreender um grupo funcional amina, em que o grupo funcional amina é selecionado a partir de uma alcanoamina, uma amina alcoxilada, um polímero de Mannich ou uma combinação dos mesmos.

[00101] Em uma outra modalidade preferida da presente invenção, a matriz polimérica compreende um material em forma de folha.

[00102] Em uma alternativa preferida da presente invenção, o substrato de resina termoendurecível pode ser selecionado a partir de um composto de moldagem em folha (SMC).

[00103] Os compostos de moldagem de chapa (SMC) compreendem uma resina termoendurecível, por exemplo, uma resina de poliéster, vinil éster ou resina epóxi, juntamente com fibras de reforço, por exemplo fibras de vidro. Em ainda uma outra modalidade de um composto de moldagem de chapa, e um que é preferido, a resina termoendurecível pode ser uma resina fenólica.

[00104] As fibras de reforço podem ser fibras curtas ou longas. As fibras podem estar soltas, por exemplo, as fibras podem estar arranjadas de maneira uni ou multidirecional. As fibras podem fazer parte de uma rede, por exemplo, tecidas ou entrelaçadas de qualquer maneira apropriada. O arranjo das fibras pode ser aleatório ou regular e pode compreender um tecido, manta, feltro ou outro arranjo. O material pode incluir fibras curtas. As fibras podem prover um enrolamento contínuo do filamento. Além disso, mais de uma camada de fibras pode ser provida.

[00105] As fibras podem incluir um ou mais materiais. Por exemplo, as fibras podem incluir uma ou mais fibras de carbono, fibras de vidro, fibras de aramida e/ou fibras de polietileno. As fibras de Kevlar (RTM) também podem ser usadas. Preferivelmente, as fibras de reforço são fibras de vidro.

[00106] Em uma modalidade preferida, a resina termoendurecível curada pode adicionalmente compreender aditivos, por exemplo minerais, materiais de enchimento inertes, pigmentos, estabilizadores, agentes de liberação, catalisadores, espessantes, agentes hidratantes e/ou outros materiais adequados. Exemplos de aditivos adequados incluem aqueles descritos acima com relação aos materiais de resina fenólica espumada.

[00107] No entanto, para evitar qualquer dúvida, os enchimentos inertes podem ser orgânicos ou inorgânicos (incluindo metálicos), e cristalinos ou amorfos. Verificou-se que mesmo sólidos fibrosos são eficazes, embora não sejam preferidos. Exemplos de materiais de enchimento adequados incluem argilas, minerais de argila, talco, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, alumina, grafite, vermiculita, óxidos metálicos, refratários, microesferas de vidro sólidas ou ocas, cinzas volantes, pó de carvão, farinha de madeira, farinha de grãos, farinha de cascas de nozes, sílica, fibras minerais tais como fibras de vidro finamente picadas e amiantos finamente divididos, fibras picadas, fibras naturais ou sintéticas finamente picadas, plásticos triturados e resinas, seja na forma de pó ou fibras, por exemplo plásticos e resinas residuais recuperados, pigmentos tais como negro de fumo e tinta em pó, e amidos.

[00108] De acordo com a presente invenção, o termo “radiação eletromagnética” é considerado relacionado a uma forma de energia liberada e absorvida por partículas carregadas, e o comprimento de onda da radiação eletromagnética cai dentro de um intervalo de 1 x10-11 m e 1 x105 m . Em particular, o termo “radiação eletromagnética” é considerado como abrangendo um ou mais raios gama, raios X, raios UV, luz visível, raios infravermelhos, micro-ondas, ondas de rádio e ondas de rádio longas, bem como combinações dos mesmos.

[00109] De preferência, a radiação eletromagnética é selecionada a partir de radiação de micro-ondas, ondas de rádio (RF), ultrassom e infravermelho, bem como combinações dos mesmos.

[00110] Em uma modalidade preferida, o substrato de resina termoendurecível curada é um material irradiado pelo uso de micro-ondas.

[00111] Em uma modalidade da presente invenção, substancialmente todo o substrato de resina termoendurecível curado é irradiado, por exemplo, usando radiação de micro-ondas e é conformado, conforme necessário.

[00112] Em uma modalidade alternativa, a irradiação pode ser limitada a apenas uma parte do substrato de resina termoendurecível curada, por exemplo, através do uso de eletromagnético focalizado (por exemplo, radiação de micro-ondas). Será reconhecido que este processo pode ser repetido várias vezes em relação à mesma área, por exemplo, onde uma área específica do substrato requer numerosos processos de conformação específicos. Alternativamente, este processo pode ser repetido em relação a diferentes áreas do substrato, onde é preferível conformar essas áreas separadas isoladamente. A radiação eletromagnética usada na presente invenção pode ter um comprimento de onda de entre 1 mm e 1 m e, preferivelmente, um comprimento de onda de entre 10 cm e 50 cm.

[00113] Quando a radiação eletromagnética de micro-ondas é usada de acordo com a presente invenção, as micro-ondas têm preferivelmente uma frequência de 300 GHz a 300 MHz. Mais preferivelmente, as micro-ondas têm uma frequência de 25 GHz a 450 MHz.

[00114] A fonte de radiação eletromagnética de micro-ondas pode transmitir uma potência de 500 W a 120 kW, mais preferivelmente a fonte de radiação de micro-ondas transmite uma potência de 750 W a 100 kW, tais como 950 W a 75 kW.

[00115] Onde a radiação eletromagnética de micro-ondas é usada, essa radiação pode ser gerada usando um forno de micro-ondas doméstico ou comercial. Para os fins do presente pedido, considera-se que o termo “forno de micro-ondas doméstico” abrange fornos de micro-ondas que proveem uma potência de entre 700 e 900 Watts e em que a radiação de micro-ondas é provida em ciclos de frequência de micro-ondas pulsada/modulada. Para os fins do presente pedido, considera-se que o termo “forno de micro-ondas comercial” abrange fornos de micro-ondas que proveem micro-ondas contínuas a uma potência de entre 1.000 e 1.900 Watts.

[00116] Será reconhecido que a quantidade de energia transmitida à resina termoendurecível durante a irradiação é, entre outras coisas, dependente do tipo de radiação eletromagnética provida ao substrato da resina termoendurecível; o tamanho e a espessura do substrato de resina termoendurecível curada sendo irradiado; e o tempo total pelo qual o substrato de resina termoendurecível curada é irradiado.

[00117] Em particular, o versado na técnica estaria ciente de que a profundidade em que a radiação de micro-ondas é capaz de penetrar uma amostra depende de ambas as propriedades dielétricas do substrato e a frequência das micro-ondas selecionadas (ver Handbook of Food Science, Science, Technology, and Engineering ” editado por Yiu H. Hui, Volume 3, página 113-4). Uma pessoa versada na técnica é capaz, sem qualquer experimentação indevida, de selecionar parâmetros de processamento que garantam que radiação de micro-ondas suficiente seja provida ao substrato de resina termoendurecível.

[00118] Em algumas modalidades da invenção, o substrato pode ter uma espessura de até 20mm, tal como até 10mm. Em outras modalidades da invenção, os substratos podem ter uma espessura de pelo menos 0,5mm, tal como 1, 2, 3, 4 ou 5mm. Será reconhecido que, além do próprio material de resina termoendurecível, o substrato pode conter outros materiais, tais como os descritos aqui, por exemplo, materiais de enchimento e/ou fibras.

[00119] Por conseguinte, será reconhecido que a incorporação de características físicas que, em parte, reduzem a espessura dos substratos de resina termoendurecível curada, tais como canais, ranhuras e perfurações, podem ser usadas para permitir que a radiação de micro-ondas penetre ainda mais em direção ao centro do substrato de resina. Por sua vez, isso pode aumentar a capacidade de conformação do substrato de resina termoendurecível irradiada e, assim, a extensão em que o substrato de resina pode ser conformado/remodelado.

[00120] Em uma modalidade preferida, o substrato de resina termoendurecível curada é irradiado por menos de 30 minutos, mais preferivelmente menos de 15 minutos. Será reconhecido que, para aplicações comerciais, seria preferível que o período de tempo fosse inferior a 5 minutos, e um mínimo fosse menos que um minuto.

[00121] Em geral, o substrato de resina termoendurecível curada é irradiado por pelo menos 5 segundos, preferivelmente pelo menos 15 segundos, e mais preferivelmente o substrato de resina termoendurecível é irradiado por pelo menos 30 segundos.

[00122] Para modalidades em que o ambiente de controle de temperatura confinada é selecionado a partir de um líquido, o versado na técnica deve estar ciente de que o uso de um ambiente confinado de controle de temperatura líquido requer a seleção de um líquido que não vaporize e/ou ferva substancialmente após a aplicação da radiação eletromagnética. No entanto, o versado na técnica é capaz, sem qualquer experimentação indevida, de selecionar líquidos adequados, particularmente porque suas propriedades físicas estão em grande parte prontamente disponíveis na técnica, por exemplo, no CRC Handbook of Chemistry and Physics.

[00123] Além disso, um versado na técnica reconhecerá prontamente que existe uma relação entre os parâmetros da radiação eletromagnética aplicada (como frequência do comprimento de onda, modulação do comprimento do pulso e tempo total de irradiação) e a energia que pode ser transferida para o substrato de resina termoendurecível curada. Assim, o versado na técnica é capaz de levar em consideração a possível energia térmica que será produzida pelo substrato termoendurecível curado irradiado e, portanto, as temperaturas nas quais o ambiente confinado de controle de temperatura deve funcionar. Em um exemplo preferido, o uso da radiação eletromagnética no processo da presente invenção resulta no aquecimento da substância do ambiente de controle da temperatura do líquido a uma temperatura de 20 a 95°C, como 60 a 90°C, durante a etapa de irradiação . Em tal exemplo preferido, a radiação eletromagnética é a radiação de microondas. Além disso, em tal modalidade preferida, o material de resina termoendurecível é selecionado a partir de resinas fenólicas, poliuretano e poliéster. Além disso, em tal modalidade preferida, o líquido do ambiente de controle de temperatura é a água.

[00124] Em uma modalidade da presente invenção, o substrato de resina termoendurecível curada pode ser primeiro irradiado e depois conformado subsequentemente. A etapa de conformar o substrato de resina termoendurecível irradiada pode ocorrer dentro de 10 minutos após a irradiação estar completa, preferivelmente dentro de 5 minutos, mais preferivelmente dentro de 1 minuto, o mais preferivelmente dentro de 30 segundos.

[00125] Em uma outra modalidade da presente invenção, a etapa de irradiar o substrato de resina termoendurecível curada e a etapa de conformar o substrato de resina termoendurecível curada irradiada pode ocorrer simultaneamente.

[00126] Em uma modalidade adicional da presente invenção, as etapas de irradiação do substrato de resina termoendurecível curada e a etapa de conformar o substrato de resina termoendurecível curada irradiada podem ser escalonadas, isto é, o substrato de resina termoendurecível curada é inicialmente irradiado apenas e, após um período definido de tempo, o substrato de resina termoendurecível curado é conformado enquanto a irradiação continua.

[00127] Será reconhecido que o processamento da modelagem pode ocorrer em vários estágios. A título de exemplo, o processo de irradiação e conformação pode ser repetido várias vezes até que a forma desejada seja obtida. Esse processo pode ser repetido 2, 3, 4 ou até 5 vezes mais.

[00128] Também será reconhecido que o processo de conformação pode usar uma combinação de etapas de irradiação e conformação, tal como descrito acima. A título de exemplo, um processo inicial pode usar irradiação e conformação simultâneas para obter um primeiro estágio de conformação. Além disso, a conformação mais precisa poderia então ser realizada por um processo de irradiação inicial seguido pela conformação para permitir a obtenção de formas desejadas mais precisas.

[00129] Ainda mais, será reconhecido que cada um dos estágios de conformação acima mencionados pode fazer uso de diferentes condições de processo e/ou combinações de condições de processo. Tais condições diferentes podem envolver um ou mais ambientes de controle de temperatura diferentes, diferentes radiações eletromagnéticas, parâmetros diferentes para as radiações eletromagnéticas e/ou diferentes processos de modelagem.

[00130] De acordo com a presente invenção, a etapa de moldar o substrato de resina termoendurecível irradiada pode compreender a etapa de aplicação da resina irradiada a um molde.

[00131] A etapa de conformar a resina irradiada também pode incluir a aplicação de pressão. Em algumas modalidades, verificou-se que a pressão aplicada ao substrato de resina termoendurecível curada durante a etapa de conformação é inferior a 20 MPa, e tão baixa quanto 0,5 MPa. Pressões de 1MPa a 15 MPa e 5 MPa a 10 MPa também podem ser usadas. Será reconhecido que isto significa que o passo de conformar o substrato irradiado pode ser realizado manualmente.

[00132] Mais geralmente, será reconhecido que a pressão necessária para conformar o substrato de resina termoendurecível curada pode aumentar à medida que a espessura e/ou densidade do substrato aumenta. No entanto, o versado na técnica é capaz, sem qualquer experimentação indevida, de determinar a pressão necessária para conformar o substrato de resina termoendurecível curado com base na composição e nas dimensões do substrato de resina.

[00133] O substrato de resina termoendurecível curada irradiada pode ser aplicado a uma superfície de molde que tem um padrão de superfície. O padrão de superfície pode ser provido no molde para prover um padrão ou textura de superfície na superfície do substrato de resina.

[00134] A título de exemplo, um padrão relacionado ao padrão de uma película que imita madeira pode ser provido na superfície do molde, de modo a formar um padrão na superfície do substrato de resina termoendurecível curada irradiada que se assemelha a madeira. Outros padrões podem ser providos para dar um acabamento alternativo.

[00135] O processo de moldagem também pode envolver o uso de uma prensa e/ou vácuo. Tal processo pode compreender um ou dois moldes. Onde a prensa compreende dois moldes, as duas superfícies do molde podem ter perfis diferentes ou perfis correspondentes, por exemplo, de modo a produzir lados opostos de uma porta.

[00136] A etapa de conformar o substrato de resina termoendurecível curada irradiada pode compreender moldagem por compressão.

[00137] Alternativamente, a etapa de moldar o substrato de resina termoendurecível curada irradiada compreende termoformar o substrato de resina termoendurecível curada irradiada.

[00138] Em uma alternativa adicional, a etapa de moldar o substrato de resina termoendurecível curada irradiada pode compreender a etapa de alimentar a resina irradiada por e/ou através de um ou mais roletes mecânicos. O uso de um par de roletes permite produzir uma folha achatada de substrato de resina termoendurecível curada.

[00139] Em algumas modalidades, o substrato de resina termoendurecível curada pode ser substancialmente chato antes da irradiação no ambiente confinado de controle de temperatura. Tal modalidade permite que as folhas pré-curadas de material de resina, que são mais fáceis de transportar e armazenar, sejam conformadas como e quando desejado. Tal modalidade também permite que cada folha individual seja conformada como necessário e, portanto, significa que uma folha pré-curada plana pode ser usada para formar uma infinidade de formas diferentes no devido tempo. A conformação específica de folhas individuais também permite uma personalização econômica de resinas termoendurecíveis pré-curadas.

[00140] Alternativamente, o substrato de resina termoendurecível curada pode ser pré-formado antes do processamento de acordo com a presente invenção; em que subsequente à, ou durante a, irradiação, a resina termoendurecível curada é conformada novamente e/ou remodelada. Será reconhecido que esse processo permite a alteração dos formatos, a fim de melhor atender a sua finalidade pretendida, bem como a possibilidade de reciclar materiais de resina termoendurecíveis formados anteriormente, remodelando-os para uma nova finalidade. Também está previsto que o processo possa compreender pegar um substrato de resina termoendurecível pré-conformado e achatá-lo de modo a formar uma folha, folha a qual poderia ser usada ou remodelada em um momento posterior.

[00141] É previsto que o substrato de resina termoendurecível curada utilizado na presente invenção possa compreender uma ou mais camadas adicionais. Tais camadas adicionais podem ser formadas a partir de resinas termoendurecíveis (incluindo mas não limitadas às descritas acima), resinas termoplásticas e/ou materiais elásticos.

[00142] A título de exemplo, o substrato de resina termoendurecível curada pode adicionalmente compreender uma pluralidade de camadas formadas a partir de materiais de resina termoendurecível curada. Em tal modalidade, a radiação eletromagnética é usada para irradiar todas as camadas, de modo a permitir a conformação do substrato.

[00143] A título de exemplo adicional, o substrato de resina termoendurecível curada pode compreender adicionalmente uma ou mais camadas de material termoplástico. Em tal modalidade, o calor gerado durante a irradiação do material termoendurecido amolece o material termoplástico e permite moldar o substrato como um todo.

[00144] A título de um outro exemplo adicional, o substrato pode compreender adicionalmente uma ou mais camadas de material elástico. Em tal modalidade, as camadas elásticas são capazes de dobrar durante a conformação do substrato de resina termoendurecível curada devido às suas propriedades elásticas inerentes.

[00145] É claro que será entendido que tal substrato de múltiplas camadas pode, além do material de resina termoendurecível curada, compreender diferentes combinações de uma ou mais das camadas adicionais descritas acima.

[00146] As uma ou mais camadas adicionais mencionadas acima, podem ser espumadas ou não espumadas.

[00147] A título de exemplo, o substrato de resina termoendurecível curada a ser conformado pode compreender uma camada de resina termoendurecível espumada curada ligada a uma camada de resina termoendurecível não espumada curada. A camada espumada pode ser uma espuma de células abertas.

[00148] Tal substrato compreendendo uma camada de resina termoendurecível curada de células abertas ligada a uma camada de resina termoendurecível curada não espumada pode ser produzido usando-se um processo de prensagem por meio do qual pelo menos uma porção do material não espumado flui no material de células abertas durante o processo de fabricação original. Esse processo pode ser conforme definido em um ou mais dos documentos WO2009/044169, WO2010/046699 e/ou WO2010/046698 (o conteúdo de cada um deles é aqui incorporado por referência).

[00149] Em uma modalidade preferida, o processo compreende as etapas de formação de um produto compósito, o método compreendendo: prover uma camada compreendendo um material de moldagem em forma de folha; prover um substrato de resina fenólica de células abertas curada; aplicar a camada de material em forma de folha sobre uma superfície do substrato de resina fenólica de células abertas curada; e pressionar o material em forma de folha no substrato, em que o substrato tem uma estrutura de célula substancialmente aberta, de modo que gás e/ou vapor possam ser deslocados da região de prensagem através de uma parte do substrato e uma porção do material em forma de folha flui para a superfície do substrato durante a etapa de prensagem.

[00150] Será reconhecido que o processo da presente invenção permite que tal produto compósito seja remodelado mesmo depois de ter sido curado.

[00151] De acordo com um aspecto preferido da presente invenção, é provido um método para conformar um substrato de resina termoendurecível curada, o método compreendendo as etapas de: i. prover um substrato de resina termoendurecível curada (tal como descrito acima); ii. prover um fluido (tal como descrito acima) como um ambiente de controle de temperatura; iii. pelo menos parcialmente imergir (tal como descrito acima) o substrato de resina termoendurecível curada no fluido; iv. prover uma fonte de radiação eletromagnética (tal como descrito acima); v. irradiar o substrato de resina termoendurecível curada pelo menos parcialmente imerso (tal como descrito acima); e vi. conformar o substrato de resina termoendurecível curada irradiado (tal como descrito acima);

[00152] Para evitar qualquer dúvida, o termo “fluido”, conforme usado aqui, é considerado como abrangendo qualquer substância que possa fluir ou se deformar continuamente sob uma tensão de cisalhamento aplicada.

[00153] De acordo com ainda um outro aspecto preferido da presente invenção, há um método para conformar um substrato de resina espumada termoendurecível de células abertas curada, o método compreendendo as etapas de: i. prover um substrato de resina de espuma de células abertas termoendurecível curada; ii. prover um líquido como um ambiente de controle de temperatura; iii. pelo menos parcialmente saturar as células abertas do substrato de resina de espuma termoendurecível curada com o líquido; iv. prover uma fonte de radiação eletromagnética; v. irradiar o substrato de resina termoendurecível de células abertas curada pelo menos parcialmente saturado; e vi. conformar o substrato de resina de espuma termoendurecível de célula irradiado.

[00154] Os termos mencionados nesta modalidade têm o mesmo significado que os termos semelhantes definidos acima e podem ser combinados com uma ou mais das descrições acima.

[00155] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é provido um método para reciclar um substrato de resina termoendurecível curada pré-conformado, o método compreendendo as etapas de: i. prover um substrato de resina termoendurecível curada pré- conformado; ii. prover um ambiente confinado de controle de temperatura; iii. colocar o substrato de resina termoendurecível curada pré- conformado no ambiente confinado de controle de temperatura; iv. prover uma fonte de radiação eletromagnética; v. irradiar o substrato de resina termoendurecível curada pré- conformado no ambiente confinado de controle de temperatura; e vi. remodelar o substrato de resina termoendurecível irradiado.

[00156] Uma vez mais, os termos mencionados nesta modalidade têm o mesmo significado que os termos semelhantes definidos acima e podem ser combinados com uma ou mais das descrições acima.

[00157] A presente invenção também é direcionada a um substrato de resina termoendurecível curada que foi conformado por um método conforme descrito aqui.

[00158] Além disso, a presente invenção abrange resinas termoendurecidas curadas recicladas que foram remodeladas por um método conforme aqui descrito.

[00159] Em uma modalidade preferida, o substrato de resina termoendurecível curada é selecionado a partir de uma resina fenólica, poliéster, resina acrílica, vinil éster, poliuretano ou uma resina epóxi. Alternativamente, o substrato de resina termoendurecível curada pode ser selecionado a partir de um composto de moldagem em folha (SMC).

[00160] Os inventores da presente invenção verificaram surpreendentemente que o uso de radiação eletromagnética sob as condições de reação selecionadas torna possível conformar substratos de resina termoendurecíveis que já foram curados. Tal uso da radiação eletromagnética é contrário aos usos conhecidos, onde é expressamente com a finalidade de curar resinas. Por conseguinte, um aspecto da presente invenção é direcionado ao uso de radiação eletromagnética para conformar um substrato de resina termoendurecível curado. Tal uso pode ser definido de acordo com qualquer um dos métodos descritos acima.

[00161] Ainda um aspecto adicional da presente invenção é direcionado ao uso de radiação eletromagnética para reciclar um substrato de resina termoendurecível curada pré-moldada. Tal reciclagem pode incluir a remodelagem do substrato de resina termoendurecível curada pré-moldada. Novamente, tal uso pode ser definido de acordo com qualquer um dos métodos descritos acima.

[00162] De preferência, em uso, a radiação eletromagnética é provida ao substrato de resina termoendurecível curada enquanto o substrato é pelo menos substancialmente imerso em um ambiente confinado de controle de temperatura. Mais preferivelmente, o substrato de resina termoendurecível curada é completamente imerso no ambiente confinado de controle de temperatura. De preferência, o ambiente de temperatura controlada é selecionado a partir de um líquido, como a água.

[00163] Conforme discutido acima, acredita-se que o ambiente de controle de temperatura desempenhe um papel importante no processo da presente invenção.

[00164] Preferivelmente, a radiação eletromagnética é selecionada a partir de micro-ondas, ondas de rádio (RF), ultrassom e infravermelho. Mais preferivelmente, a radiação eletromagnética é uma radiação de micro-ondas.

[00165] Ainda de acordo com um outro aspecto da presente invenção, é provido um aparelho para uso na conformação de uma resina termoendurecível curada compreendendo: (i) um recipiente para receber uma resina termoendurecível curada; (ii) uma fonte de ambiente de controle de temperatura; e (iii) uma fonte de radiação eletromagnética.

[00166] O aparelho pode compreender adicionalmente um aparelho de conformação. Em particular, o aparelho de conformação pode ser selecionado a partir de uma superfície de molde, tal como um molde compreendendo um padrão de superfície, ou um ou mais roletes mecânicos. Exemplos de tais dispositivos são descritos em detalhes acima.

[00167] Qualquer recurso em um aspecto da invenção pode ser aplicado a outros aspectos da invenção, em qualquer combinação apropriada. Em particular, aspectos do método podem ser aplicados a aspectos do aparelho ou aspectos do produto, e vice versa.

[00168] A presente invenção será descrita agora, puramente a título de exemplo.

Exemplos Exemplo 1

[00169] O Exemplo 1 ilustra o efeito da radiação de micro-ondas por si só em um substrato de resina termoendurecível, onde nenhum ambiente de controle de temperatura está presente.

[00170] Neste exemplo, uma espuma de resina fenólica de células abertas curada, produzida de acordo com a descrição acima e disponível pela Acell Holdings Limited, de dimensões 25 cm x 25 cm x 2 cm foi colocada em um micro-ondas doméstico provendo uma potência de 800 W. A espuma de resina fenólica de células abertas curada foi irradiada por dez minutos. A temperatura da superfície do substrato foi 90°C conforme medida usando um termopar, e a temperatura da água cerca de 85°C (para referência, temperaturas semelhantes foram vistas em todos os Exemplos).

[00171] A espuma fenólica curada resultante teve a cor escurecida. Além disso, o bloco de espuma endureceu ainda mais, e portanto estava mais frágil. Consequentemente, a espuma fenólica irradiada não poderia ser remodelada.

Exemplo 2

[00172] O Exemplo 2 ilustra um método da presente invenção.

[00173] Nesse exemplo, uma amostra idêntica da resina fenólica de células abertas curada conforme usada no Exemplo 1 foi provida com as mesmas dimensões. A espuma fenólica de células abertas curada foi imersa em água, o que agiu como o ambiente de controle de temperatura. A espuma fenólica de células abertas curada foi imersa e saturada na água, de modo que 80% do volume de poros disponível foi preenchido com água.

[00174] A espuma fenólica de células abertas curada saturada foi então colocada em um micro-ondas doméstico provendo uma potência de 800 W e foi irradiada por dez minutos.

[00175] A espuma fenólica de células abertas curada irradiada resultante foi removida do micro-ondas, drenou-se a água, e foi colocada em um tubo para conformação - tudo dentro de cerca de 30 segundos. A espuma fenólica de células abertas curada irradiada foi conformada segundo o diâmetro do tubo manualmente. Mediante o resfriamento, e após 2 minutos, o novo formato da espuma fenólica de células abertas curada foi consertado.

[00176] Este exemplo claramente demonstra que a presença de um ambiente de controle de temperatura é essencial para o processo, e que a conformação de uma resina termoendurecida curada pode ser alcançada pelo método da presente invenção.

Exemplo 3

[00177] O Exemplo 3 também ilustra um método da presente invenção.

[00178] Nesse exemplo, uma amostra idêntica da resina fenólica de células abertas curada conforme usada no Exemplo 1 foi provida com as mesmas dimensões. A espuma fenólica de células abertas curada foi imersa em água, o que agiu como o ambiente de controle de temperatura. A espuma fenólica de células abertas curada foi imersa na água e saturada, de modo que 80% do volume de poros da espuma fenólica de células abertas curada disponível foi preenchido com água.

[00179] A espuma fenólica de células abertas curada saturada foi então colocada em um micro-ondas doméstico provendo uma potência de 800 W e foi irradiada por dez minutos.

[00180] A espuma fenólica de células abertas curada irradiada resultante foi removida do micro-ondas, drenou-se a água, e foi conformada - tudo dentro de cerca de 30 segundos. Para este exemplo, o substrato foi conformado ao se torcer os cantos do substrato manualmente em direções opostas. A espuma fenólica reteve o novo formato após o resfriamento.

[00181] Este exemplo também ilustra que o método da presente invenção permite a conformação dos substratos de resina termoendurecível curada.

Exemplo 4

[00182] O Exemplo 4 ilustra o efeito do aquecimento de uma resina termoendurecível curada na presença de um ambiente de controle de temperatura, mas sem o uso da radiação eletromagnética.

[00183] Nesse exemplo, uma amostra idêntica da resina fenólica de células abertas curada conforme usada no Exemplo 1 foi provida com as mesmas dimensões. A resina fenólica de células abertas curada foi colocada em água fervente e mantida neste estado por 10 minutos.

[00184] A espuma fenólica de células abertas curada resultante foi removida da água fervente, drenou-se a água, e tentou-se uma conformação - tudo dentro de cerca de 30 segundos. Entretanto, a espuma fenólica de células abertas curada não pôde ser conformada.

[00185] Isso demonstra que o efeito de conformação de uma resina termoendurecível curada não pode ser atribuído à aplicação do calor por si só, nem à presença do ambiente de controle de temperatura sozinho, mas que a presente invenção exige o uso da radiação eletromagnética.

Exemplo 5

[00186] Este exemplo ilustra adicionalmente o método da presente invenção, mesmo quando um substrato de resina termoendurecível já tiver sido conformado anteriormente.

[00187] Neste exemplo, o produto conformado do Exemplo 2 foi usado.

[00188] O produto conformado do Exemplo 2 foi imerso em água, o que agiu como o ambiente de controle de temperatura. O produto conformado foi imerso e saturado na água, de modo que 80% do volume de poros disponível foi preenchido com água.

[00189] O produto conformado saturado foi então colocado em um micro-ondas doméstico provendo uma potência de 800 W e foi irradiado por dez minutos.

[00190] O produto conformado irradiado resultante foi removida do micro-ondas, drenou-se a água, e foi colocado em um tubo para remodelagem na direção oposta - tudo dentro de cerca de 30 segundos. O produto conformado foi remodelado manualmente segundo o diâmetro do tubo. Mediante o resfriamento, e após 2 minutos, o novo formato do produto do Exemplo 2 foi fixado.

[00191] Este exemplo demonstra claramente que a remodelagem dos substratos de resina termoendurecíveis curada de poliéster é possível, mesmo quando o material de poliéster já tiver sido conformado usando um método de acordo com a presente invenção.

Exemplo 6

[00192] O Exemplo 6 demonstra o efeito tradicional da radiação de micro-ondas em um substrato de resina SMC.

[00193] Neste exemplo, o processo do Exemplo 1 foi arquivado exceto que uma amostra curada do composto de moldagem de folha (SMC) conhecido como Menzolit® SMC 0650 (poliéster) foi usado. As dimensões da amostra curada foram aproximadamente 25 cm x 25 cm x 2 mm. A amostra curada foi colocada em um micro-ondas doméstico provendo uma potência de 800 W. A amostra curada foi irradiada por dez minutos.

[00194] Após a irradiação, a amostra foi colocada em um tubo para conformação, mas não pôde ser conformada.

Exemplo 7

[00195] O Exemplo 7 ilustra o método da presente invenção como aplicado a resinas SMC curadas.

[00196] A amostra SMC curada foi imersa em água, o que agiu como o ambiente de controle de temperatura. A amostra de resina SMC curada imersa foi então colocada em um micro-ondas doméstico provendo uma potência de 800 W e foi irradiada por dez minutos.

[00197] A amostra SMC de poliuretano curada irradiada resultante foi removida do micro-ondas e conformada em um tubo dentro de 30 segundas da conclusão da irradiação. A amostra SMC de poliuretano curada foi conformada segundo o diâmetro do tubo manualmente. A amostra SMC curada reteve o novo formato após o resfriamento.

[00198] Este exemplo demonstra que o processo da presente invenção é pode ser aplicado geralmente aos substratos de resina termoendurecível curada.

Exemplo 8

[00199] O Exemplo 8 repetiu o processo do Exemplo 3, exceto o uso de uma resina de SMC (poliéster) curada.

[00200] Neste exemplo, uma amostra idêntica da resina SMC curada usada no Exemplo 6 foi provida com as mesmas dimensões, e foi processada de acordo com o método do Exemplo 3.

[00201] A amostra de resina SMC irradiada curada resultante foi removida do micro-ondas e foi conformada dentro de 30 segundos da conclusão da irradiação ao se torcer os cantos da resina SMC curada irradiada manualmente em direções opostas. O SMC reteve o novo formato após o resfriamento.

Exemplo 9

[00202] O Exemplo 9 repetiu o processo do Exemplo 4, exceto o uso de uma resina de SMC (poliéster) curada.

[00203] Neste exemplo, uma amostra idêntica da resina SMC curada usada no Exemplo 6 foi provida com as mesmas dimensões, e foi processada de acordo com o método do Exemplo 4.

[00204] A resina SMC curada resultante foi removida da água fervente e a conformação foi tentada - tudo dentro de cerca de 30 segundos. Entretanto, a resina SMC curada não pôde ser conformada.

[00205] Isso demonstra que o efeito de conformação de uma resina termoendurecível curada não pode ser atribuído à aplicação do calor por si só, nem à presença do ambiente de controle de temperatura sozinho, mas que a presente invenção exige o uso da radiação eletromagnética, mesmo onde resinas termoendurecíveis diferentes são usadas.

Exemplo 10

[00206] O Exemplo 10 repetiu o processo do Exemplo 5, exceto o uso de uma resina de SMC (poliéster) curada.

[00207] Nesse exemplo, o produto conformado do Exemplo 7 foi usado, e foi processado de acordo com o método do Exemplo 5.

[00208] A amostra de resina SMC curada conformada resultante foi removida do micro-ondas e foi colocada em um tubo para remodelagem na direção oposta - tudo dentro de cerca de 30 segundos. O produto conformado foi remodelado manualmente segundo o diâmetro do tubo. Mediante o resfriamento, e após 2 minutos, o novo formato do produto do Exemplo 7 foi fixado.

[00209] Este exemplo demonstra claramente que a remodelagem dos substratos de resina termoendurecíveis curada de poliéster é possível, mesmo quando o material de poliéster já tiver sido conformado usando um método de acordo com a presente invenção.

Exemplo 11

[00210] O Exemplo 11 ilustra o método da presente invenção como aplicado a resinas de poliuretano curadas.

[00211] Uma folha de poliuretano curada contende uma manta de fibra de vidro foi preparada usando Axson PX 223/HT. A razão da resina para fibra foi 75:25.

[00212] Uma amostra de 25cm x 25cm x 4mm curada foi preparada e foi imersa em água, o que agiu como o ambiente de controle de temperatura. A amostra de resina de poliuretano curada imersa foi então colocada em um micro-ondas doméstico provendo uma potência de 800 W e foi irradiada por dez minutos.

[00213] A amostra de resina de poliuretano curada irradiada resultante foi removida do micro-ondas e conformada em um tubo dentro de 30 segundas da conclusão da irradiação. A amostra de resina de poliuretano curada foi conformada segundo o diâmetro do tubo manualmente. A amostra de poliuretano curado reteve o novo formato após o resfriamento.

[00214] Este exemplo demonstra novamente que o processo da presente invenção é geralmente aplicável aos substratos de resina termoendurecível curada.

Claims (16)

1. Método para conformar um substrato de resina termoendurecível curada, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: i. prover um substrato de resina termoendurecível curada; ii. prover um ambiente confinado de controle de temperatura; iii. colocar o substrato de resina termoendurecível curada no ambiente confinado de controle de temperatura; iv. prover uma fonte de radiação eletromagnética; v. irradiar o substrato de resina termoendurecível curada no ambiente confinado de controle de temperatura; e vi. conformar o substrato de resina termoendurecível irradiado.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ambiente de controle de temperatura está na forma de um gás, vapor, líquido ou gel, ou uma combinação dos mesmos, e preferencialmente, em que o ambiente de controle de temperatura é um líquido, tal como líquido tendo um ponto de ebulição de 100°C ou maior.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o líquido é selecionado a partir de etileno glicol, butanol, tolueno, decano e água, bem como combinações dos mesmos, e preferencialmente em que o líquido é água.

4. Método de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o líquido é aquecido a uma temperatura de 20 a 95°C, tal como 60 a 90°C, durante a irradiação.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a resina termoendurecível curada é pelo menos imersa no ambiente confinado de controle de temperatura, e em que, por exemplo, o substrato de resina termoendurecível curada é completamente imerso no ambiente confinado de controle de temperatura.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a resina termoendurecível curada é selecionada a partir de uma resina fenólica, poliéster, resina acrílica, vinil éster, poliuretano, uma resina epóxi e um material de moldagem na forma de folha, e preferencialmente em que a resina termoendurecível curada é selecionada a partir de resina fenólica, poliéster e poliuretano.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a resina termoendurecível curada compreende adicionalmente um ou mais enchedores, tal como um ou mais enchedores quimicamente inertes, e preferencialmente em que o enchedor pode ser selecionado a partir de argilas, minerais de argila, talco, grafite, carbonato de cálcio, gesso, alumina, silicatos, vermiculita, refratários, microesferas de vidro sólidas ou ocas, cinzas volantes, pó de carvão, farinha de madeira, farinha de grãos, farinha de cascas de nozes, sílica, fibras minerais tais como fibras de vidro finamente picadas e amiantos finamente divididos, fibras picadas, fibras naturais ou sintéticas finamente picadas, plásticos triturados e resinas, seja na forma de pó ou fibras, por exemplo, plásticos e resinas residuais recuperados, pigmentos tais como negro de fumo e tinta em pó, e amidos.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a resina termoendurecível curada é espumada, e preferencialmente em que a resina termoendurecível curada compreende uma estrutura de células abertas.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos 50% do volume dos poros disponível da resina termoendurecível curada é preenchido com o ambiente de controle de temperatura, tal como, em que pelo menos 80% do volume dos poros disponível da resina termoendurecível curada é preenchido com o ambiente de controle de temperatura, e ainda em que pelo menos 90% do volume dos poros disponível da resina termoendurecível curada é preenchido com o ambiente de controle de temperatura.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a radiação eletromagnética é selecionada a partir de micro-ondas, RF, ultrassom e infravermelho, e preferencialmente em que a radiação eletromagnética é micro-ondas.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a radiação de micro-ondas tem um comprimento de onda de 1 mm a 1 m, tal como um comprimento de onda de 10 a 50 cm, e/ou em que a radiação de micro-ondas tem uma frequência de 300 GHz a 300 MHz, tal como uma frequência de 25 GHz a 450 MHz, e/ou em que a radiação de micro-ondas transmite uma potência de 500 W a 120 kW, preferencialmente uma potência de 750 W a 100 kW, tal como 950 W a 75 kW.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a resina termoendurecível curada é irradiada por menos de 30 minutos, tal como, em que a resina termoendurecível curada é irradiada por menos de 10 minutos.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o substrato de resina termoendurecível curada é pré-tratado antes de ser irradiado, tal como, em que o pré-tratamento compreende resfriar o substrato de resina termoendurecível curada.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o substrato de resina termoendurecível curada é pré-conformada, e o método compreende mudar o formato pré- conformado durante a conformação.

15. Método para conformar um substrato de resina termoendurecível curada, preferencialmente um substrato de resina de espuma termoendurecível de células abertas curada, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: i. prover um substrato de resina termoendurecível curada, preferencialmente um substrato de resina de espuma termoendurecível curada; ii. prover um fluido como um ambiente de controle de temperatura, preferencialmente um líquido; iii. pelo menos parcialmente imergir o substrato de resina termoendurecível curada no fluido, preferencialmente saturando as células abertas do substrato de resina de espuma termoendurecível curada no líquido; iv. prover uma fonte de radiação eletromagnética, preferencialmente radiação de micro-ondas; v. irradiar o substrato de resina termoendurecível curada pelo menos parcialmente imerso, preferencialmente o substrato de resina de espuma termoendurecível de células abertas curada pelo menos parcialmente imerso; e vi. conformar o substrato de resina termoendurecível irradiado, preferencialmente o substrato de resina de espuma termoendurecível de células abertas irradiado.

16. Método para reciclar um substrato de resina termoendurecível curada pré-conformado, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: i. prover um substrato de resina termoendurecível curada pré- conformado; ii. prover um ambiente confinado de controle de temperatura; iii. colocar o substrato de resina termoendurecível curada pré- conformado no ambiente confinado de controle de temperatura; iv. prover uma fonte de radiação eletromagnética; v. irradiar o substrato de resina termoendurecível curada pré- conformado no ambiente confinado de controle de temperatura; e vi. remodelar o substrato de resina termoendurecível irradiado.