PT105270A

PT105270A - Camada de sílica com libertação lenta de fragrância, telha cerâmica e respectivo processo de produção

Info

Publication number: PT105270A
Application number: PT10527010A
Authority: PT
Inventors: Bruno Miguel Magalhaes Jarrais; Jose Fernando Oliveira Da Silva; Cosme Neves Resende De Moura
Original assignee: Domino Ind Ceramicas S A
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2012-02-27
Also published as: WO2012025899A1; PT105270B

Abstract

FRAGRÂNCIA DE LIBERAÇÃO LENTA COMPREENDENDO CAMADA MATRIZ DE SÍLICA POROSA (2A) E CASCAS OCAS DE SÍLICA (2B) COVALENTEMENTE LIGADOS À MATRIZ DE SÍLICA POROSA (2A), TAMBÉM RESPECTIVO PROCESSO DE PRODUÇÃO QUE COMPREENDE UMA FORMULAÇÃO DE REVESTIMENTO COM SOL-GEL E COZIMENTO, EM QUE A DITA FORMULAÇÃO COMPREENDE ALCÓXIDO DE SILÍCIO, POLÍMERO SOLÚVEL EM ÁGUA, CASCAS OCAS DE SÍLICA, UM CATALISADOR BÁSICO. ALÉM DISSO, UMA TELHA DE FRAGRÂNCIA DE LIBERAÇÃO LENTA DE CERÂMICA COMPREENDENDO A REFERIDA CAMADA, COMPOSTO POR UM CORPO DE CERÂMICA (1A) E UMA CAMADA DE ESMALTE (1B), COVALENTEMENTE LIGADA À CAMADA DE FRAGRÂNCIA DE LIBERAÇÃO LENTA. A CAMADA DE FRAGRÂNCIA DE LIBERAÇÃO LENTA COMPREENDE FRAGRÂNCIA ADSORVIDA E, PORTANTO, É ÚTIL PARA A ENTREGA DE PERFUMES OU AROMAS.

Description

grande capacidade de adsorçao das moléculas de fragrância, e, consequentemente, para sua liberação lenta no tempo. 0 processo de fabricação da representação preferencial de uma telha cerâmica multi-recozida com lenta libertação consiste numa série de etapas sucessivas, que podem ser resumidas da seguinte forma: a preparação de matérias-primas, moagem e secagem por spray, prensagem e secagem do corpo verde, recozendo com vidros (simples ou duplo), e tratamento térmico adicional. 0 produto a ser obtido é vidrado, seja de tipo recozido simples, duplo ou triplo envolvido, antes de uma etapa adicional de tratamento térmico, onde a camada externa composta é produzida e aplicada. Como será facilmente compreendido pela pessoa qualificada, esta camada pode ser aplicada em diferentes substratos, além de um azulejo de cerâmica, de tal forma que uma das seguintes etapas, a etapa de tratamento adicional de calor, onde a camada externa composta é produzida e aplicada, pode na verdade, ser usado de forma independente das outras etapas anteriores. 0 processo começa seleccionando as matérias-primas necessárias para a composição, que são principalmente argilas, feldspatos, areias, carbonatos e caulins. As matérias-primas são geralmente utilizadas como determinado ou após algum tratamento menor. Como estão envolvidas matérias-primas naturais, uma homogeneização preliminar é necessária na maioria dos casos para garantir caracteristicas consistentes.

Depois de uma primeira mistura dos componentes do corpo, a mistura húmida é moída (continuo ou descontínuo em moinhos de bolas). No material fresado todas as partículas resultantes são menores do que 200 micrómetros. As matérias-primas podem ser total ou parcialmente alimentadas nos moinhos de bolas. Parte da água contida na suspensão resultante é removida por secagem por spray para obter um produto com a humidade necessária para a etapa do processo seguinte. Neste processo de secagem, as gotas finas de suspensão pulverizada entram em contacto com o ar quente para produzir um sólido com baixo teor de água. O processo de secagem reduz o teor de água para 0,045-0,080 kg de água / kg a seco. A operação de secagem é a seguinte (Figura 4). O deslizamento dos tanques de moagem da instalação de armazenamento, com um teor de sólidos de 60-70% e viscosidade adequada (em torno de 1000 cp), é alimentado no secador por bombas reciprocas. O deslizamento é pulverizado como uma névoa fina, que seca ao entrar em contacto com o fluxo de gás quente. Os gases vêm de um queimador de gás convencional com ar natural ou são gases de escape de uma turbina de co-geração. O granulado, com teor de humidade entre 5,0% e 8,0%, é descarregada numa esteira rolante e transportado para os silos para posterior prensagem. O fluxo de gases utilizados para secar a escorregar e produzir o pó esgota-se através do topo do secador em spray. A enformação ocorre mecanicamente comprimindo a pasta (com teor de humidade 5,0-8,0%) no molde com prensas hidráulicas. Na prensagem, o óleo hidráulico do sistema de pressão conduz os pós para o leito em pó no molde. Após a enformação, o corpo da telha é seca para reduzir o teor de humidade (<0,5%) para níveis baixos de forma adequada para o estágio de vitrificação. Nos secadores, o calor é transferido por convecção de gases quentes na superfície da telha, e também um pouco por radiação destes gases e das 9 paredes secador para a superfície da telha. Portanto, durante a secagem de corpos cerâmicos, um deslocamento simultâneo e consecutivo da água ocorre através do sólido húmido e do gás. 0 ar utilizado deve ser suficientemente seco e quente, porque não serve apenas para remover a água do sólido, mas também para fornecer energia na forma de calor para evaporar a água. Os corpos são secos em secadores verticais ou horizontais. Após a modelagem, os corpos são colocados no secador onde enfrentam uma contracorrente de gás quente. Os gases quentes provenientes de um queimador de gás natural ou da pilha de arrefecimento do forno. 0 principal mecanismo de transferência de calor entre o ar e os corpos é de convecção. Nos secadores verticais, as peças são alimentados em cestas consistindo de várias superfícies de rolos. Os grupos de cestas movem-se para cima através do secador, onde eles entram em contacto com os gases quentes. A temperatura neste tipo de secador é normalmente inferior a 200 0 C e os ciclos de secagem variam entre 35-50 minutos. Os secadores horizontais são concebidos como os fornos de rolos. Os itens são alimentados em superfícies diferentes para dentro do secador, e transmitidos horizontalmente sobre os cilindros. Queimadores localizados nas laterais do forno produzir a contracorrente de ar quente de secagem. A temperatura máxima neste tipo de instalações é geralmente maior do que os secadores verticais (em torno de 350°C) e os ciclos de secagem são mais curtos, entre 15 e 25 minutos . A vitrificação envolve a aplicação de uma ou mais camadas de verniz com uma espessura total de 75-500 micrómetros na superfície da telha apropriada por diferentes métodos. A vitrificação é feita para fornecer ao produto recozido uma 10 estéticas, como série de propriedades técnicas e impermeabilidade, facilidade de limpeza, brilho, cor, textura de superfície e resistência química e mecânica. A natureza do revestimento vidrado resultante é essencialmente vítreo, embora em muitos casos a estrutura de esmalte contenha elementos cristalinos. 0 esmalte, assim como o corpo de cerâmica, é composto de uma série de matérias-primas inorgânicas. 0 componente principal é vidrado de sílica (vidro antigo), bem como outros elementos que actuam como fundentes (álcalis, terrosos, zinco, boro, etc.), opacificantes (zircónio, titânio, etc.), e como agentes de coloração (de ferro, crómio, manganês, cobalto, etc.). Uma grande variedade de esmaltes são formulados, dependendo do tipo de produto, temperatura de queima, e os efeitos desejados e as propriedades do produto acabado. Neste processo, matérias-primas de natureza vítrea (fritas) são utilizadas. Estes são preparados a partir dos mesmos materiais cristalinos que já foram submetidos a tratamento térmico a alta temperatura. No processo de preparação da vitrificação, as fritas e os aditivos são moídos em moinhos de bolas de alumina, até uma predefinição de rejeição seja obtida. As condições da suspensão aquosa são então ajustadas. As características da suspensão dependerão do método de aplicação a ser utilizado. Telha cerâmica vitrificada é feita de forma contínua, por vitrificação em cascata ou pulverização, serigrafia ou rolo e tecnologia de impressão por jacto de tinta.

Na operação de queima, as peças são submetidas a um ciclo térmico durante o qual uma série de reacções ocorrem na peça, gerando mudanças na microestrutura e fornecendo as propriedades finais desejadas. Materiais cerâmicos podem sofrer um, dois ou mais recozimentos e são feitos em fornos 11 de uma única plataforma de roletes. Uma etapa adicional de secagem após a vitrificação ocorre pouco antes de o material ser colocado no forno, para reduzir o teor de humidade da telha de água a menos de 0,1%. Nos fornos de uma única plataforma de rolo, as telhas passam sobre os rolos e o calor necessário para o recozimento é fornecido por gás natural e os queimadores são instalados nas laterais do forno. O ciclo térmico deve ser adaptado de acordo com a telha a ser feita. Os ciclos podem ser inferiores a 40 minutos, mas para tamanhos grandes, podem ser usados pelo menos 80 minutos. As temperaturas podem subir até 1200°C. 0 estágio de tratamento adicional de calor, onde a camada externa composta é produzida e aplicada, compreende um revestimento de pulverização de uma formulação de sol-gel contendo pelo menos um alcóxido de silicio, tais como tetraetilortosilicato (TEOS), tetrametilortosilicato (TMOS) e similares, um polimero solúvel em água, como o álcool de polivinilo (PVA), poliacrilamida ou ácido poliacrílico e similares, opcionalmente, etileno glicol, e cascas de sílica oca e um catalisador básico, como o hidróxido de amónio, trietanolamina e similares, na superfície externa das telhas. A mistura é preparada como descrito a seguir (quantidades são escaláveis e será usado aqui como um exemplo).

Em 25 mL de uma solução aquosa de PVA (M ~ 3-70000), com uma concentração em peso de 5 - 15%, é adicionado 50-150 mg de cascas ocas de sílica e preferencialmente esta mistura é agitada até 21 horas, sendo sonicado com um banho ultra-sónico (50/60 Hz, 200 W) durante 1 hora, 3 vezes em cada 7 horas de agitação. 12

Depois, em 30-40 mL de uma solução aquosa do alcóxido de silício (de preferência 3-6 mL do alcóxido de silício em 18-36 mL de água) é adicionado 1-4 mL de catalisador básico, e essa mistura é permitida agitada de preferência até 30 minutos.

Então, a primeira mistura é adicionada à segunda e a mistura final é agitada de preferência até 1 hora.

Os azulejos de cerâmica são conduzidos através de rolos [Figura 6, (3)] e revestidos de preferência pulverizados, preferencialmente com etanol através de um bocal de ar comprimido (4) e são limpos com um aparelho de limpeza (5) e secos com ar comprimido (6) . A mistura anteriormente descrita é então aplicada preferencialmente através de uma série de bicos de ar comprimido (7), a uma distância de preferência pelo menos 50 centímetros e com uma pressão de ar de preferência máxima de 8 bar. As telhas de cerâmica em seguida dirigem-se ao forno (8) e passam por uma fase de segundo recozimento numa faixa de temperatura de preferência 480-650°C, de preferência até três horas. 0 perito irá facilmente concluir que uma temperatura tão alta irá vitrificar a camada e impedir a necessária estrutura porosa, enquanto uma temperatura demasiado baixa não irá curar a formulação para a camada desejada. Caso contrário, as temperaturas de recozimento e os tempos estão ligados (inversamente) como são conhecidos no estado da técnica, as vezes mais longos são necessários para temperaturas mais baixas, a fim de alcançar o resultado desejado.

Os produtos resultantes consistem em obter telha cerâmica 13 com propriedades de liberaçao lenta de fragrância com recozimentos duplos ou triplos.

Como ficará claro para a pessoa qualificada, em alternativa azulejos de cerâmica não-vitrifiçados podem ser usados, ou mesmo como alternativa a outros substratos. A adição de etileno glicol é benéfico para a estabilidade da mistura no manuseio e aplicação. A introdução de cascas de sílica oca é não só útil para contendo perfumes, mas também proporcionar resistência e facilitar a formação uniforme do filme poroso.

Breve Descrição das Figuras

As figuras fornecidas apresentam realizações preferenciais para ilustrar a descrição e não devem ser vistas como uma limitação do âmbito da invenção.

Figura 1: Representação esquemática de uma realização preferencial de uma telha cerâmica multi-recozida com lenta libertação de fragrâncias onde: (1) representa o corpo e vitrificação da telha cerâmica; e (2) representa a camada externa composta.

Figura 2: Representação esquemática de um corte transversal de uma realização preferencial de uma telha cerâmica multi-recozida com lenta libertação de fragrâncias onde: (IA) representa o corpo da telha cerâmica; (IB) representa o esmalte da cerâmica; (2A) representa uma matriz de sílica; e (2B) representa uma casca de sílica oca. 14

Figura 3: Representação esquemática das temperaturas do ciclo de recozimentos, mostrando as fases de pré- aquecimento e refrigeração.

Figura 4: Representação esquemática de uma representação preferencial para o tratamento térmico adicional e aplicação de camada externa composta, onde: (3) representa rolos, (4) representa um bico de ar comprimido, (5) representa material de limpeza; (6) representa o ar comprimido; (7) representa bocais de ar comprimido para aplicação mistura; e (8) representa um forno.

As reivindicações que se seguem estabelecem representações preferenciais da invenção.

Lisboa, 30 de Setembro de 2011 15

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Fragrância de liberação lenta de camada (2) caracterizado por compreender uma matriz de silica porosa (2A) e cascas ocas de silica (2B) covalentemente ligadas à matriz de silica porosa (2A).
2. Camada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por as cascas ocas de silica (2B) apresentarem um diâmetro entre 0,65 - 2,0 pm e uma área de superfície específica entre 300 - 500 m2 / g.
3. Camada de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por a matriz de sílica porosa (2A) apresentar porosidade entre 30-70%.
4. Camada de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por a espessura da camada (2) se apresentar entre 10 - 50 pm.
5. Processo de produção da camada de liberação lenta da fragrância compreender uma formulação de revestimento com sol-gel e recozimento, caracterizado por a sua formulação compreender: - Alcóxido de silício, - Polímero solúvel em água, - Cascas de sílica oca, - Um catalisador básico.
6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a formulação compreender etileno glicol. 1
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 5-6, caracterizado por o alcóxido de silício ser seleccionado a partir de tetraetilortosilicato (TEOS), ou tetrametilortosilicato (TMOS), ou suas misturas.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 5-7, caracterizado por o catalisador básico ser seleccionado a partir de hidróxido de amónio ou trietanolamina, ou suas misturas.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 5-8, caracterizado por o polímero solúvel em água ser seleccionado a partir de álcool de polivinila (PVA), poliacrilamida ou ácido poliacrilico, ou suas misturas.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 5-9, caracterizado por a formulação ser obtida por uma primeira parte em que é obtido através de: - Utilizando 25 mL de uma solução aquosa de PVA com uma concentração em peso de 5 - 15%, de preferência M ~ 30000-70000; - Mistura com 50 - 150 mg de cascas de sílica ocas; - Agitando, de preferência sonoramente por 1 hora, 3 vezes dentro de cada 7 horas de agitação, até 21 horas; e por uma segunda parte, que é obtido através de: - Com 30 - 40 mL de uma solução aquosa de alcóxido de silício, de preferência 3-6 mL de alcóxido de silício em 18-36 mL de água; - Mistura 1-4 mL de catalisador básico; - Agitação por um período de tempo; e, misturando e mexendo a primeira e segunda partes, onde todos os referidos montantes podem se adaptar à quantidade final de formulação necessária. 2
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 5-10, caracterizado por o recozimento do revestimento ser efectuado a 480-650°C e até três horas.
12. Camada de liberação lenta da fragrância (2) caracterizado por ser obtida pelo processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 5-11.
13. Telha cerâmica com liberação lenta de fragrância (1) caracterizado por compreender a camada de fragrância de liberação lenta (2) como uma camada externa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - 4 e 12, onde a camada de fragrância de liberação lenta (2) é covalentemente ligada à telha cerâmica (1).
14. Telha cerâmica com liberação lenta de fragrância (1) de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por compreender um corpo de cerâmica (IA) e uma camada de esmalte (1B), e no qual a camada de liberação lenta de fragrância (2) é covalentemente vinculada à camada de esmalte (1B).
15. Telha cerâmica com liberação lenta de fragrância (1) de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por compreender fragrância adsorvida na referida camada de liberação lenta de fragrância (2). Lisboa, 30 de Setembro de 2011 3