MATERIAL COMPOSTO QUE TEM UMA APARÊNCIA SIMILAR À DE PEDRA NATURAL E PRODUTO ACABADO.
ANTECEDENTES DA INVENçãO A invenção refere-se à produção de um material composto que contém uma carga e um material polimérico que exibe propriedades antimicrobianas. A invenção refere-se mais particularmente a um material que tem a aparência de mármore e/ou de granito com propriedades incrementadas em comparação com outros materiais naturais ou sintéticos. Tais materiais são utilizados freqüentemente na obtenção de superfícies tais como tampos de mesa e tampos de balcão que são suscetíveis ao crescimento de bactérias não desejadas.
As pedras naturais lustradas, tais como o mármore ou o granito e outras formas igneas de silicone cristalino ou de rocha siliciosa, são utilizadas frequentemente como revestimentos e superfícies decorativas e funcionais em aplicações de construção duradouras. No entanto, estes produtos requerem uma manipulação cara na formação e no acabamento e estão somente disponíveis a partir de relativamente poucas regiões geográficas. Estes fatores aumentam significativamente o custo já elevado de emprego de tais materiais. Adicionalmente, devido às imperfeições naturais, rachaduras e fragilidade geral podem ser encontradas por construtores que trabalham com pedra natural.
Um outro problema relacionado à pedra natural é que ela pode ser completamente porosa e pode absorver os líquidos que entram em contato com a mesma. Esta tendência de absorver líquido pode conduzir a manchas e marcas de água durante o uso. A absorbância do líquido também pode resultar em um ambiente úmido que favorece o crescimento bacteriano.
Em uma tentativa de evitar os problemas inerentes aos produtos de pedra naturais, várias composições poliméricas de enchimento sintético foram desenvolvidas para uso em aplicações tais como tampos de balcão, assoalhos e revestimentos arquitetônicos. Estes materiais sintéticos estão comercialmente disponíveis. Tipicamente, estes materiais incorporam uma resina polímérica e cargas inorgânicas e são curados utilizando sistemas de cura que agem à temperatura ambiente ou em temperaturas elevadas. Um inconveniente destas composições é que as mesmas carecem de apelo estético aos consumidores que consideram a aparência da pedra natural na exemplificação de alta qualidade e bom gosto.
Conseqüentemente, muitas tentativas foram feitas para o desenvolvimento de produtos que tenham uma aparência estética agradável de produtos naturais. Determinados produtos sintéticos tornaram-se disponíveis, os quais propiciam a aparência de pedra natural, especialmente de mármore e de granito, a uma fração do custo da pedra sólida.
Estes produtos chamados produtos de pedra cultivados são produtos moldados sintéticos que consistem geralmente em resina altamente enchida com agregado natural, partículas e/ou pigmentos inorgânicos.
Tal produto é descrito na Patente U.S. N°. 3.278.662 concedida a Mangrum. Esta referência descreve um produto de azulejo que contém pedra que pode ser produzido em massa e utilizado para evitar os problemas enfrentados geralmente pelo instalador de produtos do tipo terraço. 0 produto de azulejo conforme descrito na presente invenção contém de aproximadamente 7 a aproximadamente 25 por cento em peso de uma resina de poliéster termorrígida e de aproximadamente 93 a aproximadamente 75 por cento em peso de partículas de pedra. Os componentes são comprimidos em um molde e curados; os produtos resultantes são rígidos por natureza e têm deficiências que são similares àquelas observadas para os produtos de azulejo de cerâmica e de mármore.
Um outro procedimento comercializado pela Breton S.p.A. de Castello di Godego, Itália e conhecido geralmente como o processo "Breton Stone", encontrou sucesso comercial nesta área. Nesta tecnologia, os precursores convencionais da resina de poliéster são misturados em baixas porcentagens em peso com o agregado para formar uma massa relativamente seca do material que é comprimido com vibração sob vácuo e então curado para obter um produto de azulejo rígido. Um processo utilizado na prática desta tecnologia é descrito por Toncelli na Patente U.S. N°. 4.698.010. Uma resina específica de poliéster que pode ser utilizada nesta tecnologia é descrita por Slocum na Patente U.S. N°. 5.321.055. Outras patentes relacionadas a esta tecnologia são as Patentes U.S. N°. 5.264.168, 5.800.752 e 6.387.985. A popularidade cada vez maior dos produtos de pedra artificiais resultou em um uso aumentado de tais produtos em construções domésticas e comerciais. A aplicação mais comum para pedra artificial é como uma substituição para tampos de balcão e tampos de mesa de pedra sólidos. A pedra artificial também é utilizada em revestimentos arquitetônicos, passadiços, mobília para casa, mobília para pátio, pedras decorativas, azulejos internos e externos, pisos, revestimentos para parede, mantas, dispositivos elétricos de banheiro e em estruturas de imitação de pedra.
Um fator que todos estes usos têm em comum é que eles colocam a pedra artificial em áreas esteticamente importantes e em proximidade com a atividade humana. Estas são também as áreas onde o crescimento de bactérias, bolores, mofo e fungos é altamente indesejável. Tampos de balcão e tampos de mesa são dois usos onde tal crescimento é especialmente indesejável, devido à sua proximidade com a preparação de alimentos.
Embora estas substituições de pedra sintéticas sejam superiores à pedra de várias maneiras, elas ainda têm algumas das deficiências que são inerentes aos produtos feitos de pedra natural. Tal deficiência é a porosidade da pedra natural. A pedra e os agregados naturais da mesma são porosos e tendem a absorver água, o que pode conduzir a manchas similares àquelas que ocorrem com as lajes de pedra naturais. A água absorvida pelas partículas de pedra também fornece um ambiente úmido apropriado para o crescimento de microorganismos que podem manchar o produto, produzir superfícies lisas e perigosas, produzir odores não desejados, contaminar alimentos, agir como um vetor de contaminação cruzada e promover doenças. A porosidade e a superfície áspera do agregado natural levaram muitos produtores de pedra artificial a adicionar um revestimento de gel à superfície de seus produtos. Embora estes revestimentos de gel adicionem um grau de repelência de água aos produtos acabados, eles podem ser danificados por produtos de limpeza químicos fortes e não podem vedar completamente o agregado poroso subjacente.
Resumidamente, o uso aumentado de produtos de pedra artificiais em tampos de balcão, tampos de mesa e outras áreas de contato humano elevado gerou uma necessidade de redução ou de eliminação do potencial para o crescimento de microorganismos na superfície de pedra artificial.
Conseqüentemente, um objetivo da presente invenção consiste na obtenção de um material composto aperfeiçoado que tem uma aparência similar à de pedra natural, a qual reduz ou elimina a presença de micróbios na superfície do material. Um outro objetivo da presente invenção consiste na obtenção de tal material de uma maneira com baixo custo apropriada para uso comercial difundido.
DESCRIçãO DETALHADA A presente invenção é aplicável a uma variedade de compostos de polímero que contêm agregados naturais tais como carbonato de cálcio, mármore, granito, quartzo, feldspato, quartzito e misturas dos mesmos. Tais compostos são cada vez mais utilizados como substitutos para lajes sólidas de pedra natural porque eles são de um custo mais baixo e podem ser projetados para atingir características estruturais e estéticas específicas.
Conforme utilizado na presente invenção, o termo "agregado natural" significa principalmente pedra e minerais naturais comprimidos. Específicamente, deve ficar compreendido que o termo "agregado natural" inclui os agregados que contêm carbonato de cálcio, mármore, granito, quartzo, feldspato, quartzito e misturas dos mesmos. Do mesmo modo, deve ficar compreendido que o termo "carga" inclui os materiais adicionados freqüentemente para conferir volume e força aos compostos poliméricos. Tais "cargas" incluem sílica defumada, areia, argila, poeira e cinza, cimento, cerâmica quebrada, míca, flocos de silicato, vidro quebrado, grânulos de vidro, esferas de vidro, fragmentos de espelho, grãos de aço, grãos de alumínio, carbonetos, grânulos plásticos, borracha peletizada, compostos de polímero esmerilhado (por exemplo, acrílicos que envolvem enchimentos de cobre), fragmentos de madeira, serragem, laminados de papel, pigmentos, corantes e misturas dos mesmos.
Em termos amplos, a invenção é um aperfeiçoamento em um material estrutural que tem uma aparência similar à pedra natural. Tal material está comercialmente disponível junto à Breton S.p.A. de Castello di Godego, Itália e é conhecido geralmente como "Breton Stone". Em uma das realizações mais básicas da invenção, trata-se de estrutural composto que tem uma aparência similar à da pedra natural. O material contém um agregado natural, um aglutinante polimérico e um agente antiraicrobiano. 0 material também pode conter um agente de cura e uma ou mais cargas. A invenção também engloba um método de fabricação do material composto reivindicado. 0 método reivindicado é um aperfeiçoamento do processo Breton Stone. Em termos amplos, o processo reivindicado consiste nas etapas de obtenção de um agregado natural de dimensão apropriada, combinação do agregado com um aglutinante polimérico para a formação de uma mistura de agregado e de aglutinante, distribuição da mistura em um molde e cura da mistura mediante a aplicação de calor, de pressão e de vibração.
Retornando agora aos pormenores do processo reivindicado, as variáveis inerentes ao Breton Process (por exemplo, o tipo e a quantidade de agregado natural utilizado, o tipo e a quantidade de aglutinante polimérico, o uso de cargas, a espessura do produto final, etc.) impedem uma discussão completa de cada permutação possível das variáveis.
No entanto, os elementos versados na técnica estão familiarizados com os conceitos básicos do processo Breton Stone e a manipulação das várias variáveis para atingir os resultados desejados. Conseqüentemente, os elementos versados na técnica podem facilmente tomar os ensinamentos da invenção descritos na presente invenção e modificar os mesmos e o Breton Process subjacente para obter um resultado desejado sem experimentação imprópria. Não obstante, a seguinte discussão é oferecida como um exemplo de como a invenção pode ser incorporada em um processo Breton Stone típico. A seguinte discussão serve de exemplo e não deve ser interpretada como limitação imprópria do âmbito da invenção.
De acordo com a presente invenção, os materiais compostos de polímero são manufaturados em um processo aerodinâmico. 0 agregado natural de dimensão apropriada, do aglutinante polimérico e de um agente antimicrobiano é misturado e distribuído em um molde e submetido então à aplicação simultânea de vibração, de calor e de pressão para fazer com que o aglutinante polimérico seja rapidamente curado. Um agente de cura é adicionado freqüentemente à mistura para intensificar a etapa de cura e acelerar o processo total. Cada aspecto deste processo será explorado agora mais detalhadamente. 0 agregado natural apropriado para uso na invenção inclui pedra e minerais naturais comprimidos. Em realizações preferidas, o agregado natural é selecionado do grupo que consiste em carbonato de cálcio, quartzo, granito, feldspato, mármore, quartzito e misturas dos mesmos. Mármore, granito e quartzo são particularmente preferidos. 0 tamanho das partículas agregadas individuais pode variar dependendo do uso final do material composto e é limitado finalmente pelo tamanho do instrumento de molde utilizado. Um aparelho apropriado, tais como aqueles discutidos nas Patentes U.S. N°. 4.698.010 e 5.800.752, está comercialmente disponível e não será detalhadamente discutido na presente invenção. Na maioria dos processos, o tamanho médio das partículas agregadas individuais é mantido abaixo de aproximadamente 100 mm, de preferência abaixo de aproximadamente 25 mm e com mais preferência abaixo de aproximadamente 10 mm. O agregado com um tamanho médio de partícula entre aproximadamente 1 mm e 3 mm é particularmente preferido.
Analogamente, a quantidade relativa de agregado natural no material composto pode variar dependendo do uso final do produto. Na maioria dos exemplos, o agregado natural deve conter entre aproximadamente 85¾ e aproximadamente 96% em peso da composição final. As porcentagens abaixo de 85% resultarão tipicamente em um produto que não se parece com a pedra natural. Acima de 96% de agregado, não há geralmente aglutinante presente suficiente para formar um produto comercialmente aceitável. Nas realizações preferidas, o agregado natural deve conter entre aproximadamente 89% e aproximadamente 93% era peso da composição curada.
Além do agregado natural, uma carga pode ser adicionada à mistura de agregado e de aglutinante. A carga pode englobar qualquer material tradicional adicionado às misturas de polímero para adicionar volume e resistência à mistura. As cargas comuns apropriadas para uso com a invenção incluem sílica defumada, areia, argila, poeira e cinza, cimento, cerâmica quebrada, mica, flocos de silicato, vidro quebrado, grânulos de vidro, esferas de vidro, fragmentos de espelho, grãos de aço, grãos de alumínio, carbonetos, grânulos plásticos, borracha peletizada, compostos de polímero esmerilhado (por exemplo, acrílicos que envolvem enchimento de cobre), fragmentos de madeira, serragem, laminados de papel, pigmentos, corantes e misturas dos mesmos. A quantidade relativa de carga utilizada na prática da invenção também é variável e depende do uso final do produto. Para aplicações de tampo de mesa e de tampo de balcão, a quantidade de cargas volumosas (por exemplo, argila) é geralmente baixa para manter a aparência de pedra natural. Por outro lado, cargas tais como corantes são adicionadas freqüentemente à mistura para auxiliar na obtenção de uma aparência de superfície uniforme. Realmente, os corantes resultam freqüentemente em um veículo útil para outras cargas e aditivos, tais como estabilizantes de radiação UV, que são adicionados geralmente a composições destinadas a aplicações externas. Devido à ampla variedade de cargas que pode ser utilizada na prática da invenção, a quantidade de carga na composição total pode variar de 01 ou de uma quantidade minúscula a aproximadamente 12% em peso. A carga não deve estar presente em quantidades suficientes para reduzir a eficácia do produto final. Os elementos versados na técnica do Breton Process conhecem as várias considerações que guiam o uso de cargas neste processo. O aglutinante polimérico utilizado na prática da invenção pode ser qualquer aglutinante polimérico apropriado para fixar o agregado natural escolhido. Os aglutinantes poliméricos apropriados incluem substancialmente qualquer resina termorrigida. 0 aglutinante pode ser formado por um polímero, uma mistura de polímeros (por exemplo, poliéster e uretano), monômeros e misturas de monômeros e de polímeros.
Os exemplos de polímeros apropriados incluem o poliéster, éster vinílico, epóxi, resina fenólica, uretano e misturas dos mesmos. Os exemplos de monômeros para o aglutinante polimérico incluem monômeros α, β etilenicamente insaturados, por exemplo, estireno e derivados de estireno; estirenos substituídos de alquila inferior; a- metil estireno; vinil tolueno; divinil benzeno; acrílicos; ésteres de alquila Cl-8 de ácidos acrílicos e metacrílicos, por exemplo, acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de isopropila, acrilato de butila, acrilato de 2-etil hexíla, metacrilato de metila, metacrilato de etila, metacrilato de isopropila e metacrilato de butila e fenóis, furanos e similares. Estes monômeros podem ser utilizados sozinhos ou em combinação.
Os elementos versados na técnica estão inteiramente cientes das propriedades originais de cada um dos aglutinantes poliméricos discutidos na presente invenção e podem facilmente escolher o aglutinante apropriado com base nos requisitos da aplicação particular. Um polímero preferido é o poliéster. Os monômeros preferidos, particularmente do ponto da vista do custo, incluem o estireno, o metacrilato de metila e o acrilato de butila. 0 aglutinante também pode incluir um agente de acoplamento, tal como o silano, para ajudar na aderência entre o agregado e o aglutinante. Isto é especialmente útil para cargas duras. Por exemplo, um aglutinante de poliéster se ligará mais eficazmente ao quartzo se um agente de acoplamento de silano for adicionado à mistura. Um agente de acoplamento também pode ser utilizado no pré-tratamento de cargas, por exemplo, fibras de vidro, antes da adição do aglutinante.
Tal como com os outros componentes do material composto reivindicado, a quantidade de aglutinante polimérico utilizada na prática da invenção pode variar. Em todas as realizações da invenção, aglutinante polimérico suficiente é utilizado no fornecimento do material estrutural com as propriedades físicas (por exemplo, força) requeridas para a aplicação particular. Na maioria das aplicações onde a intenção é imitar a aparência de pedra natural, o aglutinante polimérico deve estar presente em uma quantidade entre aproximadamente 4% em peso e aproximadamente 15% em peso, com mais preferência entre aproximadamente 6% e 10%.
Naturalmente, o tipo de aglutinante utilizado terá um impacto na quantidade de aglutinante utilizada. Os elementos versados na técnica, no entanto, estão cientes disto e podem fazer os ajustes apropriados onde necessário.
Nas realizações preferidas, o aglutinante polimérico deve conter principalmente o poliéster e estará presente em uma quantidade entre aproximadamente 6% em peso e aproximadamente 10% em peso da composição curada.
Os agentes antimicrobíanos apropriados que podem ser utilizados na prática da invenção incluem agentes l antimicrobíanos orgânicos e inorgânicos. Como ficará facilmente evidente para um elemento versado na técnica, uma variedade de agentes antimicrobíanos orgânicos é conhecida incluindo, por exemplo, clorexidina, alexidina, cloreto de cetilpiridinio, cloreto de benzalcônio, cloreto de benzetônio, cloreto de cetalcônio, cetrimida, brometo de cetrimônio, cloreto de glicidil trimetilamônio, cloreto de estearalcônio, hexetidina, triclosan e triclocarban. Uma classe preferida de agentes antimicrobianos são os compostos de amônio quaternário, incluindo, mas sem ficar a eles limitados, os seguintes compostos: Fluoreto: Fluoreto de Tetra-n-butilamônio, Fluoreto de Tetraetilamônio.
Cloreto: Cloreto de Acetilcolina, Cloreto de (3- Acrilamidopropil)trimetilamônio, Cloreto de Benzalcônio, Cloreto de Benzetônio, Cloreto de Benzoilcolina, Cloreto de Benzílcetildimetilamônio, Cloreto de N-Benzilcinconidinio, Cloreto de N-Benzilcinconínio, Cloreto de Benzildimetilfenilamônio, Cloreto de Benzildimetilestearilamônio, Cloreto de N-Benzilquinidínio, Cloreto de N-benzilquinio, Cloreto de Benziltri-n- butilamônio, Cloreto de Benziltrietilamônio, Cloreto de Benziltrimetilamônio, Cloreto de Carbomilcolina, Hidrocloreto de DL-carnitina, Cloreto de Clorocolina, Cloreto de (3-Cloro- 2-hidróxi-n-propil)trimetilamônio, Cloreto de Colina, Cloreto de n-Deciltrimetilamônio, Cloreto de Dialildimetilamônio, Cloreto de Diclorometilenodimetilamônio, Cloreto de Dímetildiestearilamônio, Cloreto de n-Dodeciltrimetilamônio, Reagente T de Girard, Cloreto de n-Hexadeciltrimetilamônío, Cloreto de Hexametônio, Cloreto de Lauroilcolina, Cloreto de Metacolina, Cloreto de Metacroilcolina, Cloreto de (2- Metoxietoximetil)trietilamônio, Cloreto de [bgr]-Metilcolina, Cloreto de Metiltrietilamônio, Cloreto de Miristoilcolina, Cloreto de n-Octiltrimetilamônio, Cloreto de Feniltrietilamônio, Cloreto de Feniltrimetilamônio, Sal de Cloreto Cálcico de Fosfocolina, Sal de Cloreto Sódico de Fosfocolina, Cloreto de Succinilcolina, Cloreto de Tetra-n- amilamônio, Cloreto de Tetra-n-butilamônio, Cloreto de Tetradecildimetilbenzilamônio, Cloreto de n- Tetradeciltrimetilamônio, Cloreto de Tetraetilamônio, Cloreto de Tetrametilamônio, Cloreto de Trimetil[2,3- (dioleilóxi)propil]amônio, Cloreto de Trimetilestearilamônio, Cloreto de Trioctilmetilamônio, Cloreto de Iri-n- Octilmetilamônio.
Brometo: Brometo de Acetilcolina, Brometo de Benzoilcolina, Brometo de Benzil-n-butilamônio, Brometo de Benziltrietilamônio, Brometo de Bromocolina, Brometo de Cetildimetiletilamônio, Brometo de Colina, Brometo de Decametônio, Brometo de n-Deciltrimetilamônio, Brometo de Didecildimetilamônio, Brometo de Dilaurildimetilamônio, Brometo de Dímetildimiristilamônio, Brometo de Dimetildioctilamônio, Brometo de Dimetildípalmitilamônio, Brometo de Dimetildiestearilamônio, Brometo de n- Dodeciltrimetilamônio, Brometo de (Ferrocenilmetil)dodecildimetílamônio, Brometo de (Ferrocenilmetil)trimetilamônio, Brometo de n- Eodeciltrimetilamônio, Brometo de Hexametônio, Brometo de Hexildimetíloctilamônio, Brometo de n-Hexiltrimetilamônio, Brometo de Metacolina, Brometo de Neostigmina, Brometo de n- Octiltrimetilamônio, Brometo de Feníltrimetilamônío, Brometo de Esteariltrimetilamônio, Brometo de Tetra-n-amilamônio, Brometo de Tetra-n-butilamônio, Brometo de Tetra-n- decilamônio, Brometo de n-Tetradeciltrimetilamônío, Brometo de Tetraetilamônio, Brometo de Tetra-n-hexilamônio, Brometo de Tetra-n-hexilamônio, Brometo de Tetrametilamônio, Brometo de Tetra-n-octilamônio, Brometo de Tetra-n-propilamônio, Brometo de 3-(Trifluorometil)feniltrimetilamônio, Brometo de Trimetilvinilamônio, Brometo de Valetamato. lodeto: Iodeto de Acetilcolina, lodeto de Acetíltiocolina, lodeto de Benzoilcolina, Iodeto de Benzoiltiocolina, Iodeto de Benzíltrietilamônio, Iodeto de n-Butirilcolina, Iodeto de n-Butiriltiocolina, Iodeto de Decametônio, lodeto de N,N- Dimetilmetilenoamônio, Iodeto de Etiltrimetilamônio, Iodeto de Etiltri-n-propilamônio, Iodeto de (Ferrocenilmetil)trimetilamônio, Iodeto de 2- Hidroxietil)trietilamônio, Iodeto de [bgr]-Metilcolina, Iodeto de 0-[bgr]-Naftiloxicarbonílcolina, Iodeto de Feniltrietilamônio, Iodeto de Feniltrimetilamônio, Iodeto de Tetra-n-amilamônio, Iodeto de Tetra-n-butilamônio, Iodeto de Tetraetilamônio, Iodeto de Tetra-n-heptilamônio, Iodeto de Tetra-n-hexilamônio, Iodeto de Tetrametilamônío, Iodeto de Tetra-n-octilamônio, Iodeto de Tetra-n-propilamônio, lodeto de 3-(Trifluorometil)feniltrimetilamônio.
Hidróxido: Hidróxido de Benziltrietilamônio, Hidróxido de Benziltrimetilamônio, Colina, Hidróxido de n- Hexadeciltrimetilamônio, Hidróxido de Feniltrimetilamônio, Esfingomielina, Hidróxido de Tetra-n-butilamônio, Hidróxido de Tetra-n-decilamônío, Hidróxido de Tetraetilamônio, Hidróxido de Tetra-n-hexilamônio, Hidróxido de Tetrametilamônío, Hidróxido de Tetra-n-octilamônio, Hidróxido de Tetra-n-propilamônio, Hidróxido de 3- (Trifluorometil)feniltrimetilamônio.
Outros: Perclorato de Acetilcolina, Dicloroiodato de Benziltrimetilamônio, Tetracloroiodato de Benziltrimetilamônio, Tribrometo de Benziltrimetilamônio, Betaina, Hidrocloreto de Betaína, Dicromato de Bis{tetra-n- butilamônio) , Tetracianodifenoquinodimetanída de Bis(tetra-n- butilamônio), L-Carnitina, 3-[(3 Colamidopropil)dimetilamônio]-1-propanossulfonato, Benzoato de Denatônio, Hidróxido de n-Dodecildimetil(3- sulfopropil)amônio, Sal Interno, N-Fluoro-N’- (clorometil)trietilenodiamina de Bis(tetrafluoroborato), Hexafluorofosfato de n-Hexadeciltrimetilamônio, Perclorato de n-Hexadeciltrimetilamônio, Tetrafluoroborato de n- Hexadeciltrimetilamônio, Hidróxido de (Metoxicarbonilsulfamoil)trietilamônio, Sal Interno, Metil sulfato de Neostigmina, Hidróxido de n-Octadecildimetil(3- sulfopropil)amônio, Sal Interno, Tribrometo de Feniltrimetilamônio, p-Toluenossulfonato de Propionilcolina, Azida de Tetra-n-butilamônio, Bifluoreto de Tetra-n- butilamônio, Boroidreto de Tetra-n-butilamônio, Bromodiiodeto de Tetra-n-butilamônio, Dibromoaurato de Tetra-n-butilamônio, Dibromocloreto de Tetra-n-butilamônio, Dibromoiodeto de Tetra- n-butilamônio, Dicloroaurato de Tetra-n-butilamônio, Diclorobrometo de Tetra-n-butilamônio, Difluorotrifenilsilicato de Tetra-n-butilamônio, Difluorotrifenilestanato de Tetra-n-butilamônio, Diidrogentrifluoreto de Tetra-n-butilamônio, Diiodoaurato de Tetra-n-butilamônio, Hexafluorofosfato de Tetra-n- butilamônio, Hidrogensulfato de Tetra-n butilamônio [para a Cromatografia de Par de íons], Hidrogensulfato de Tetra-n- butilaraônio, Perclorato de Tetra-n- butilamônio, Perrenato de Tetra-n-butilamônio, Fosfato de Tetra-n-butilamônio, Salicilato de Tetra-n-butilamônio, Tetrafluoroborato de Tetra-n-butilamônio, Tetrafenilborato de Tetra-n-butilamônio, Tiocianato de Tetra-n-butilamônio, Tribrometo de Tetra-n- butilamônio, Triiodeto de Tetra-n-butilamônio, Boroidreto de Tetraetilamônio, Perclorato de Tetraetilamônio, Tetrafluoroborato de Tetraetilamônio, p-Toluenossulfonato de Tetraetilamônio, Trifluorometanossulfonato de Tetraetilamônio, Acetato de Tetrametilamônio, Boroidreto de Tetrametilamônio, Hexafluorofosfato de Tetrametilamônio, Hidrogensulfato de Tetrametilamônio, Perclorato de Tetrametilamônio, Sulfato de Tetrametilamônio, Tetrafluoroborato de Tetrametilamônio, p-Toluenossulfonato de Tetrametilamônio, Triacetoxiboroidreto de Tetrametilamônio, Perrutenato de Tetra-n-propilamônio, Sal de Ácido Trifluorometanossulfônico de Tetra-n-butilamônio.
Os agentes antimicrobianos particularmente preferidos incluem aqueles que exibem uma migração substancialmente controlada através do aglutinante polimérico à superfície exposta do aglutinante (e do material estrutural resultante) até que um ponto de equilíbrio seja atingido. A abrasão da superfície do material durante o uso ou a degradação do agente antimicrobiano exposto remove estes agentes antimicrobianos e rompe o equilíbrio estabelecido.
Isto estimula a migração adicional do agente à superfície até que um equilíbrio novo seja atingido. Diversos agentes antimicrobianos acima mencionados exibem este tipo de migração. Os agentes antimicrobianos orgânicos específicos que têm esta capacidade incluem 5-cloro-2-(2,4- diclorofenóxi)fenol, conhecido comercialmente como triclosan; tolil diiodometil sulfona; piritiona zíncica; piritiona sódica; orto fenilfenol; orto fenilfenol sódico; butilcarbamato de iodo-2-propinila; poli[oxietileno(dimetilímínio)] de cloreto de etileno(dimetilimínio)etileno; propiconazol; tebuconazol; betoxazina; tiabendazol; biguanida de poliexametileno {isto é, PHMB); 1,3,5-triazina-l,3,5-(2H,4H,6H)-trietanol, comercialmente disponível sob o nome comercial Onyxide e isotiazalinonas tais como N-butil-l,2-Benzisotiazolin-3-ona, 4,5-dicloro-2-n-octil-4-isotiazolin-3-ona, 2-n-Octil-4- isotiazolin-3-ona, 2-Metil-4“isotiazolín-3-ona, 5-Cloro-2- metil“4-isotiazolin-3-ona. 0 triclosan é particularmente preferido, especíaIntente quando utilizado conjuntamente com poliéster como o aglutinante polimérico.
Analogamente, os agentes antimicrobianos inorgânicos apropriados incluem quaisquer dos sais de metal e cerâmicas antibióticos conhecidos. Tais sais de metal incluem sais de prata, de cobre, de zinco, de mercúrio, de estanho, de chumbo, de bismuto, de bário, de cádmio, de cromo e misturas dos mesmos. Os sais de metal particularmente preferidos incluem o acetato de prata, benzoato de prata, carbonato de prata, iodato de prata, iodeto de prata, lactato de prata, laurato de prata, nitrato de prata, óxido de prata, palmitato de prata, sulfadiazina de prata, óxido de zinco, metaborato de bário e metaborato de zinco. Os sais de prata antimicrobianos são particularmente preferidos.
As cerâmicas de metal antimicrobianas apropriadas para uso na prática da invenção incluem, mas sem ficar a eles limitadas, zeólitos, vidros, hidroxiapatita, fosfatos de zircônio ou outras cerâmicas de troca de ions. Os exemplos de cerâmicas que contêm prata incluem lonpure WPA, lonpure ZAF e Ionpure IPL da Ishizuka Glass Company e Ciba B5000 e Ciba B7000 da Ciba Speciality Chemicals. O tipo e a quantidade de agente antimicrobiano no material estrutural composto podem variar, dependendo do tipo e da quantidade de agregado natural, aglutinante polimérico, carga ou outros aditivos encontrados no material estrutural composto. Por exemplo, um aglutinante polimérico altamente reticulado e cristalino deve tender a retardar a migração de um agente antimicrobiano volumoso à superfície do aglutinante ou do revestimento polimérico exterior do material de estrutura composto. Os elementos versados na técnica podem combinar o material antimicrobiano apropriado com o aglutinante apropriado.
Do mesmo modo, os elementos versados na técnica podem determinar o carregamento apropriado do agente antimicrobiano no material estrutural composto. A diretriz preliminar para determinação da quantidade necessária de agente antimicrobiano é que agente suficiente deve ser adicionado à composição para fornecer um grau comercialmente aceitável de eficácia contra o micróbio de interesse.
Nas realizações preferidas, o agente antimicrobiano pode migrar de maneira controlada através do aglutinante polimérico à superfície da composição. Tais agentes antimicrobíanos devem estar presentes na composição em um nível de pelo menos 500 ppm com base no peso total da composição. Os fatores de custo estabelecem tipicamente o limite superior da quantidade de agente antimicrobiano em aproximadamente 1% (isto é, 10.000 ppm). Na maioria dos exemplos, tais agentes antimicrobíanos migratórios devem estar presentes entre aproximadamente 800 ppm e 7000 ppm, com mais preferência entre aproximadamente 1000 ppm a 5000 ppm, com base no peso do produto curado.
Em realizações particularmente preferidas, o aglutinante polimérico é poliéster e o agente antimicrobiano é triclosan. Nesta realização, o triclosan está presente na composição em uma concentração entre aproximadamente 800 ppm e 5000 ppm.
Em uma realização particularmente preferida adicional, o agente antimicrobiano é um metal. A prata é um metal particularmente preferido e pode estar presente como um íon livre ou em uma matriz (por exemplo, matriz de zeólito ou de vidro). Nesta realização, a prata está presente na composição em uma concentração entre aproximadamente 1000 ppm e 50.000 ppm, com mais preferência entre aproximadamente 5000 ppm e 20.000 ppm. O poliéster é um aglutinante polimérico particularmente preferido para uso com estes metais.
Em uma realização particularmente preferida adicional, o agente antimicrobiano é um composto de amônio quaternário que tem um grupo reativo insaturado (por exemplo, um grupo vinílico ou estirênico) que pode reagir em uma polimerização de radicais livres e se unir ao aglutinante polimérico. Tais compostos terão, provavelmente, uma migração limitada no aglutinante polimérico porque a sua reatividade essencialmente os trava no lugar dentro do aglutinante. No entanto, este tipo de agente antimicrobiano pode ser aplicado em quantidade suficiente para conferir uma eficácia aceitável na superfície do produto final. Alternativamente, e conforme discutido mais detalhadamente abaixo, este tipo de agente antimicrobiano pode ser seletivamente colocado em ou perto da superfície para fornecer uma eficácia aceitável em concentrações relativamente baixas. Consequentemente, a concentração deste tipo de agente antimicrobiano pode variar em uma ampla faixa, dependendo da maneira na qual é utilizada. Acredita-se que as concentrações entre 100.000 ppm e 400.000 ppm irão propiciar uma eficácia aceitável se o agente for misturado em todo o aglutinante. Acredita-se que concentrações mais baixas entre aproximadamente 1000 ppm e 100.000 ppm propiciem uma eficácia aceitável se o agente se situar principalmente em ou perto da superfície do produto final. Uma vantagem particular deste tipo de agente antimicrobiano é que a natureza reativa do agente auxilia a impedir a lixiviação do agente do material. 0 agente antimicrobiano pode ser adicionado à composição de diversas maneiras. 0 método particular de adição do agente antimicrobiano irá depender do processo total e do equipamento utilizado. Em geral, no entanto, o agente antimicrobiano pode ser adicionado de duas maneiras - diretamente ou através de um veículo.
Por exemplo, o agente antimicrobiano pode ser adicionado diretamente à mistura de agregado/aglutinante antes que a mistura seja colocada no molde. Se o aglutinante for o poliéster, triclosan em forma de pó funciona bem quando adicionado diretamente à mistura de agregado/aglutinante.
Também foi verificado que a adição direta de agentes antimicrobianos de metal à mistura de agregado/aglutinante funciona bem.
Alternatívamente, pode ser preparada uma batelada principal de aglutinante/agente polimérico antimicrobiano concentrado que é alimentada então no processo no ponto apropriado. As bateladas principais de triclosan/poliéster funcionara bem.
Uma alternativa adicional deve incluir a colocação do agente antimicrobiano em um veículo liquido e a adição do sistema de agente/veículo ao aglutinante. Para sistemas de triclosan/poliéster, tal veículo liquido apropriado deve ser um tensoativo não iônico, tal como Chromasist WEZTM, que está coraercialmente disponível junto à Cognis Corporation.
Se um sistema de veiculo líquido for utilizado, deve ser tomado cuidado para garantir que o sistema de veículo seja compatível com o processo total. Por exemplo, Chromasist WEZTM como um veículo para triclosan resulta em um produto aceitável, mas pode estender o tempo de cura ao utilizar tipos específicos de equipamento ou combinações especificas de agregado e de aglutinante. Devido à natureza dos processos Breton Stone, um determinado grau de ajuste fino será necessário, independentemente do método antimicrobiano do agente e de aplicação escolhido.
Ainda uma alternativa adicional deve ser a formação de uma batelada principal antimicrobiana/de corante que deve ser adicionada então à mistura de agregado/aglutinante apenas enquanto qualquer corante estiver sendo adicionado à mistura.
Foi demonstrado que este método funciona bem com o triclosan em estudos experimentais.
Contudo, uma outra alternativa que se acredita que funcione bem para uso na presente invenção é a colocação seletiva do agente antimicrobiano perto da superfície de interesse. Isto pode ser realizado de diversas maneiras. Por exemplo, alguns processos podem compreender a colocação de uma camada polimérica fina entre o molde e o agregado fundído/a mistura de aglutinante. Esta camada polimérica é tipicamente utilizada como um revestimento de gel ou um agente de liberação de molde e pode incluir os polímeros identificados anteriormente durante a discussão dos aglutinantes. Os agentes antimicrobianos podem ser adicionados a esta camada polimérica fina se o polímero for compatível com o agente antimicrobiano desejado. Acredita-se que esta técnica funcione particularmente bem para os agentes antimicrobianos que não migram bem através do aglutinante polimérico.
Devido à natureza dos processos Breton Stone, um determinado grau de ajuste fino será necessário, independentemente do método antimicrobiano do agente e de aplicação escolhido.
Está previsto que, na maioria dos exemplos, o método de aplicação do agente antimicrobiano irá conter alguma forma de mistura do agente na mistura de agregado/aglutinante (diretamente ou através do uso de um veículo}. Deve ser tomado cuidado para garantir que o agente seja uniformemente misturado na composição total, A etapa de mistura utilizará tipicamente o equipamento de mistura que já é utilizado em processos Breton estabelecidos. 0 tempo de mistura irá variar, dependendo das variáveis descritas acima.
Se o agente antimicrobiano for adicionado diretamente ao agregado e ao aglutinante, um tempo de mistura de aproximadamente cinco a vinte minutos é recomendado. Se o agente antimicrobiano for adicionado através de um veiculo tal como um corante, o tempo de misturação pode corresponder ao tempo de misturação utilizado geralmente para esse veiculo.
Em alguns processos, a mistura de agregado/aglutinante é aquecida e colocada sob vácuo enquanto é misturada. Isto é feito para ajudar a remover as bolhas de ar da mistura. Deve ser tomado cuidado para não impor condições de temperatura e de pressão que poderíam destruir a atividade antimicrobiana do agente antimicrobiano ou causar volatilização inaceitável do agente ou do aglutinante polimérico. Cada agente tem a sua própria curva de temperatura e de pressão crítica e estas curvas são conhecidas pelos elementos versados na técnica ou podem ser facilmente desenvolvidas em um laboratório. Se altas temperaturas forem utilizadas, um ligeiro excesso de agente e de aglutinante antimicrobiano pode ser requerido para deslocar as perdas devido à volatilização.
Alternativamente, pressão pode ser aplicada durante a etapa de mistura. A aplicação de pressão minimiza a ebulição e evaporação de componentes voláteis do aglutinante e do agente antimicrobiano. 0 custo de componentes perdidos é minimizado, portanto, e o produto final fica substancialmente livre de vácuos, rachaduras e ondulações. Nas realizações preferidas, a pressão é aplicada como um vácuo que pode variar extremamente no valor. Os vácuos aceitáveis podem funcionar de quase 0 a acima de 140 toneladas. 0 limite superior em vácuos é dirigido primeiramente pelo equipamento utilizado. Conseqüentemente, a invenção previu e engloba aperfeiçoamentos na tecnologia de vácuo que irão permitir pressões ainda mais elevadas. Na maioria dos processos atuais, o vácuo aplicado à mistura situa-se entre 70 toneladas e 120 toneladas.
Uma vez que a composição é misturada completamente, ela é colocada em um molde, preferivelmente, enquanto é mantida a aplicação de calor e/ou de pressão ou de vácuo. 0 conteúdo do molde é então vibrado. A vibração da mistura faz com que o agregado seja distribuído uniformemente por todo o molde. As partículas agregadas são vibradas em uma relação bastante compactada para produzir um produto denso, substancialmente livre de vácuo. Os vibradores utilizados são aqueles utilizados tipicamente em um Breton Process. A freqüência e o tempo requerido para vibrar a mistura dependem da espessura da peça, da formulação da mistura, da concentração de aglutinante e do tamanho e da concentração de carga. Preferivelmente, a freqüência e o tempo de vibração são selecionados de modo que a vibração não cause a separação de materiais de carga mais grosseiros dos materiais de carga mais finos e do aglutinante.
Na conclusão da vibração ou simultaneamente com a vibração, a mistura é curada. A cura é facilitada geralmente pela adição de um agente de cura em algum ponto no processo.
Os agentes de cura utilizados tipicamente em processos Breton Stone podem ser utilizados na prática da invenção. Tal como com os outros componentes do material reivindicado, o requisito principal a respeito da escolha do agente de cura é que ele deve ser compatível com o aglutinante polimérico e o agente antimicrobiano.
Os elementos versados na técnica percebem que a etapa de cura não é uma etapa de "início e fim , mas um evento que ocorre num continuum. De fato, algumas curas podem ocorrer junto com a etapa de mistura. Para facilidade de discussão, no entanto, a etapa de cura é considerada geralmente como uma etapa separada porque é normalmente a etapa de limite de velocidade em um processo e porque a velocidade de cura pode ser ajustada ao se ajustar os parâmetros do processo.
Embora a etapa de cura seja a etapa de limite de velocidade na maioria dos processos, os elementos versados na técnica preferem geralmente não aumentar a temperatura para acelerar a cura porque o aglutinante polimérico pode ferver, causando bolhas de ar no produto curado e resultando na perda de aglutinante devido à evaporação. As altas temperaturas também causam rachaduras excessivas e ondulações em lajes produzidas por processos convencionais. Se a temperatura for muito elevada, o aglutinante polimérico será curado antes da vibração e o ciclo de pressão será iniciado.
Por outro lado, se a temperatura for muito baixa, a mistura não curada tenderá a se desgastar e diluirá o agente de liberação de molde que é aplicado freqüentemente às superfícies do molde. 0 produto curado tenderá então a se grudar às superfícies desgastadas do molde. Tal como com as outras etapas no processo, a temperatura de cura deve ser escolhida em vista dos componentes presentes na mistura. Os elementos versados na técnica saberão as temperaturas críticas para seus agentes de ligação, agentes antimicrobianos, agentes de cura, etc. e podem ajustar seus parâmetros de processo dessa maneira.
Em processos convencionais para a manufatura de produtos de imitação de pedra natural, a polimerização é iniciada ao curar a mistura em um molde em uma temperatura entre a temperatura ambiente e 200°C. As experimentações conduzidas utilizando poliéster como o aglutinante polimérico utilizaram temperaturas de cura entre aproximadamente 70°C e 100°C. 0 triclosan funciona bem nestas temperaturas, que é uma das razões pelas quais é um agente antimicrobiano preferido.
Simultaneamente com a aplicação de calor e de vibração, os componentes no molde são colocados sob pressão para minimizar rachaduras, ondulações, ebulição e evaporação de componentes do polímero. A pressão exata utilizada depende da mistura composta do polímero que está sendo utilizada e do grau de vibração aplicado. A pressão mínima para este processo é a pressão necessária para minimizar a ebulição e evaporação do aglutinante poliméríco. Por exemplo, em aplicações de poliéster/triclosan, a pressão situa-se preferivelmente na faixa de aproximadamente 70 toneladas a aproximadamente 120 toneladas, com mais preferência na faixa de aproximadamente 90 toneladas a aproximadamente 100 toneladas. A pressão pode ser aplicada por um rolo impressor superior ou por vácuo.
Se a pressão for muito baixa, os bolsos de ar poderão permanecer na mistura de modo que o produto composto do polímero resultante tenha vácuos indesejáveis. A aplicação de pressão também ajuda na distribuição uniforme do aglutinante de modo que os bolsos do aglutinante não curado sejam "espremidos" para fora para serem uniformemente distribuídos em torno da carga círcunvizinha. Em pressões mais baixas, o aglutinante não pode ser uniformemente distribuído. Em pressões superiores a aproximadamente 140 toneladas, pode não haver nenhum aperfeiçoamento adicional no produto resultante que garanta o custo adicionado.
Com a aplicação simultânea de calor, de pressão e de vibração, uma película polimérica é formada em torno do produto composto do polímero que inibe a evaporação e a ebulição do polímero não curado. A película polimérica também serve para proteger as superfícies do molde da abrasao pela carga. Não obstante, um revestimento de gel é utilizado freqüentemente em processos convencionais para fornecer uma aparência de superfície melhor. 0 agente antimícrobiano também pode ser adicionado ao revestimento de gel ou uma quantidade suficiente de agente antimicrobiano pode ser adicionada à mistura para permitir a migração controlada do agente antimicrobiano à superfície do revestimento de gel· A
Patente U.S. N°. 5.919.554, cedida à mesma cessionária da presente invenção, discute o uso de agentes antimicrobianos com revestimentos de gel.
Na conclusão da etapa de cura, o material curado é removido do molde e é formado como um produto acabado. Tais produtos incluem tampos de mesa, tampos de balcão, revestimentos arquitetônicos, passadiços, mobília para casa, mobília para pátio, pedras decorativas, azulejos internos e externos, pisos, mantas, dispositivos elétricos de banheiro, revestimentos de parede, placas de corte, pias, chuveiros, banheiras e estruturas de imitação de pedra, entre outros.
Conforme fica evidente a partir da discussão acima, a invenção também engloba um material composto que tem uma aparência similar à da pedra natural que contém um agregado natural, um aglutinante polimérico, um agente de cura e um agente antimicrobiano. As cargas e outros aditivos também podem estar presentes no material composto.
Cada um dos componentes acima e as quantidades relativas de cada um que estão presentes no material composto são discutidos em relação às etapas do processo. Os elementos versados na técnica podem facilmente fazer a transição da discussão do processo ao produto final resultante.
Conseqüentemente, e por motivo de brevidade, as discussões relacionadas a cada um dos componentes do material não serão repetidas.
EXEMPLOS
Diversos tampos de trabalho que têm uma aparência de mármore natural foram obtidos de acordo com as realizações preferidas da invenção. Especificamente, o agregado natural era de mármore, o aglutinante polimérico era poliéster e o agente antimicrobiano era triclosan. As amostras são definidas por níveis diferentes de triclosan. Cada amostra demonstrou uma eficácia contra cinco micróbios diferentes, ____ ^ j Λ nfi Ί ΐ 73αΗλ ητηΛ vpr^ãr"} ΓΠ odificada do Método de qUClliUU LCÍtaUQ ULlllòUnuu j_-i_ Teste ASTM 100.