PT107851B

PT107851B - Painel fibrado autoportante com núcleo em aglomerado de cortiça

Info

Publication number: PT107851B
Application number: PT10785114A
Authority: PT
Inventors: Miguel Plá De Magalhães Villar Luis; Ferreira Martins Bruno; Beltrão Ribeiro Ferreira Miguel; Boudry De Carvalho Magalhães Mexia Alexandre
Original assignee: Bmm Bloco Multimodular Sist De Edificacao Lda
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2019-01-28
Also published as: WO2016028179A1; PT107851A

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A PAINÉIS COMPÓSITOS, COMPOSTOS POR PELO MENOS TRÊS CAMADAS: UMA CAMADA MAIS ESPESSA DE MATERIAL COM BAIXA DENSIDADE, O NÚCLEO (2), QUE É REVESTIDA POR DUAS CAMADAS EXTERIORES FINAS, LÂMINAS (1) DE DENSIDADES SUPERIORES À DO NÚCLEO (2). A LIGAÇÃO ENTRE NÚCLEO (2) E LÂMINAS (1) É FEITA POR ADERÊNCIA, RECORRENDO A ADESÃO E ATRITO. AS LÂMINAS (1) SÃO CONSTITUÍDAS POR UMA COMBINAÇÃO DE URNA MATRIZ RESINOSA TERMOENDURECÍVEL DE EPÓXIDO IMPREGNADO EM UMA OU MAIS MALHAS DE FIBRA DE VIDRO. O NÚCLEO (2) É CONSTITUÍDO POR AGLOMERADO DE CORTIÇA DE BAIXA DENSIDADE, CONSIDERÁVEL RIGIDEZ E RESISTÊNCIA AO CORTE, BOM ISOLAMENTO TÉRMICO E ACÚSTICO. A PRESENTE INVENÇÃO INCLUI UM PAINEL DE CONSTRUÇÃO LEVE, QUE PERMITE A CONSTRUÇÃO DE PAREDES AUTOPORTANTES PARA CONSTRUÇÕES DE UM PISO DE PÉ-DIREITO CORRENTE, PERMITINDO APLICAÇÃO EM PAREDES E TETOS, ADEQUADO QUANDO SUJEITO A ACÇÕES EXTERNAS COMO POR EXEMPLO IMPACTO, HUMIDADE E FOGO.

Description

PAINEL FIBRADO AUTOPORTANTE COM NÚCLEO EM AGLOMERADO DE CORTIÇA aglomerado de cortiça é um material orgânico que possui earacterístieas capazes de um bom isolamentò térmico e acústico e é actua.lrn.ente um material correntemente aplicado na indústria da construção. Possui ainda muito boas características mecânicas, nomeadamente a_: resistência à compressão, à coesão e ao corte, principalmente tendo em conta, o seu baixo peso volúmico:. Este material suporta, sem se degradar, deformar ou sofrer qualquer alteração irreversível das suas propriedades, limites de temperatura de utilização dentro dos valores usualmente exigidos para a sua aplicação em edifícios, tipicamente entre os -180 1’ a +140'C. No entanto, a constituição da cortiça permite a sua exposição a temperaturas extremas bem superiores a estas.

Ainda que o aglomerado de cortiça se degrade terjnicamente, não funde, isto é, não perde totalmente a sua rés is t ê n c í a ê forma, nem se solta nem escoa ma té ría combustível fundida, eventualmente inflamável. A sua combustão não produz quaisquer outros produtos de elevada toxicidade em quantidades dignas de registo, para além do monóxido de carbono gerado pela degradação térmica de quase todos os 'materiais orgânicos, Ê ainda, uma matériãprimarenovávele100%natural,sujeitaaumprocesso industrial natural, totalmente reciclável e de baixe· consumo energética. É produzido e comercializado em placas (3, 3’) de espessura e dimensão variável, com uma elevada permeabilidade ao vapor de água. A resistência a compressão destas placas permite-lhes suportar cargas relativamep.te elevadas sem se deformar muito. A sua resistência à coesão assegura uma boa capacidade para suportar esforços de traeção perpendiculares às suas faces principais. Ά sua considerável resistência ao corte; tornaas particularmente adequadas para resistir a esforços i n t. r o d u z idos poro u t r o s mate riais aderentes â s súper fiei e s das placas.

As propriedades do aglomerado de cortiça permitem ainda que as placas apresentem uma: boa estabilidade dimensional, mesmo face a variações significativas da temperatura e da humidade relativa a que podem estar

O aglomerado de cortiça é compatível com a maior parte dos materiais de construção conhecidos e com os quais possa estar em. contacto, nas suas aplicações correntes. Não se conhecem problemas de interaeção química com .substâncias contidas noutros produtos, nome adamente p1ast1 ficantes, s olven te s, re sína s, compostos: aromáticos ou ligant.es hidráulicos. Por isso.

as placas ¢3, 3’) podem ser solidarizadas entre si, ou com outros materiais,? com grande variedade de cõlãs e·

Cob a forma de: placas (usualmente com uma dimensão inferior a 2m2) _r é : actualmente usada em edifícios como isolamento de paredes pelo exterior, como revestimento de fachadas, como isolamento de paredes duplas em caixas de ar e de coberturas planas, como isolamento térmico de telhados, térreos, como isolamento^ na transmissão sótãos e pisos de ruídos de repercussão e antivibrãtico de máquinas e como isolamento térmico de câmaras? frigoríficas.

Αρ e s ar de t o dm s e s ta s Ca r ãc t e r í s t i Cãs, os pa 1 n é: is de aglomerado de cortiça existentes, não tem resis?téncia suficiente para suportarem os esforços de compressão exigidos: numa parede auto portanto, e como tal tem sido usados principalmente como materiais de revestimento e de isolamento térmico e acústico.

Com vista a u11rapassar este problema, pensou-se em: juntar um outro material aos tradicionais: painéis de aglomerado de cortiça:, material: este que em conjunto com o aglomerado de cortiça pudesse aumentar a resistência do painel para os níveis desejados, surgindo assim a presente invenção.

Objecto da Invenção

A presente invenção refere-se a painéis laminados çompôsitos, com núcleo de aglomerado de cortiça., núcleo este que se encontra coberto nas suas duas superfícies de maior dimensão por duas lâminas que resultam da combinação: de uma matriz r e s. i η o s a t e rmo e nd u r e c i v e 1 de e p ó z i d o com uma ou mais malhas de fibra de vidro. Mais particularmente a invenção refere-se a painéis fibra dos compôs i. tos com núcleo de aglomerado de cortiça, cujas propriedades mecânicas permitem que possam ser utilizados como painéis estruturais, auto portant.es.

A invenção pode ser aplicada na construção de p a rede s au t o p o r t a n t os para c c n st r u ç õ e s de um piso de pêdireito corrente, com caracteristicas mecânicas que permitem a sua aplicação em paredes e tetos de edifícios, comportando-se adequadamente quando sujeito a acções externas. Adiciona lmente,_: na construção de: paredes auto portantes, a. presente invenção possui suficiente resistência à flexão e ao corte (para um. carregamento perpendicular às suas faces de maior dimensão) para poder ser s imp 1 e s me n te fixado na base e no topo, não n e c e s s i ta n d o de qualquer estrutura a d 1 c i anal de.......s up o r t. e ou elemento de travamento. Possui ainda suficiente resistência à compressão axial (paralela ao plano das faces) para suportar cargas da ordem de grandeza daquelas que lhe são transmitidas pelos tetos que nele se apoiam. Por fim, devemos ainda referir que possui resistência â flexão _ 5 —· ao corte adequada ao seu uso como material de: fecho: de tetos.

Antecedentes da Invenção

Os atucuis sistemas de pré-fabricação r.o sector da habitação, caracterizam-se, na sua grande maioria, por scltçòes pesadas, de difícil manuseio é exigindo o recurso á equipamento para a sua colocação em obra .

peso dessas soluções resul ta, na maioria das vezes , da necessidade dos elementos que as constituem: possuírem a dupla função de garantir a resistência estrutural da construção às acções mecânicas que as solicitam, e de garantir que o espaço que encerram apresenta as desejadas çaracterísticas de comportamento acústico, térmico e higromêtrico para servir como habitação (ou outro uso que se lhe: queira dar) . Para além destas, esses elementos têm ainda de resistir a outras aações físicas -- como o fogo, por exemplo - e/ ou qu im 1 c a s o orne.........a resistência à exposição ao meio ambiente.

Hi s t o r i c ame ri te v e ri fica- se que a ih cl u s à o destas propriedades num só ma teria1, ou na c o n juga ç àode d o is pu mais muteriais, resulta em soluções construtivas pesadas e exigentes, em termos de meios e gastos energéticos.

Na verdade,: se se .retirar - no todo ou em parte aos elementos construtivos que envolvem as éreas a habitar a, .responsabilidade de suportar os elementos sobrejacentes, a. gama de materiais disponíveis capazes: de responder ® todas as outras e x i g ê n c í as a ume nt ã .mu 11 d. Mais, f I cãm disponíveis materiais que, até hoje, não tinham sido vistos como edificáveis, mas apenas: de revestimento e que necessitavam, por isso, de qualquer outro material ou sistema subsidiário que os estruturasse.

Idealmente, deseja-se um sistema em que: a estrutura portante do edifício seja independente de paredes, tetos e pavimentos, de modo a que estes possam ser produzidos em e1ementos fáceis de monta r, co1ocados em obra por meios elevatórios que tirem partido da estrutura previamente construída do edifício, ou seja, será a própria estrutura a funcionar como grua” para a construção, permitindo uma enorme economia na obra e oferecendo urna soiuçào para a manutenção futura do edifício,

A aplicação de painéis leves pré-fabricados, em que a sua dimensão: é apenas limitada pela forma do seu transporte da fábrica até à obra, e pelo peso de cada painel - compatível com manuseio por parte_: de dois a três trabalhadores - dentro de uma formulação modular de todo o conjunto edificado - sistemas, instalações e estruturas incluído: - apresenta-se como a solução ideal para a construção de paredes e tetos, com ganhos económicos associados à rapidez de execução.

_

Hoje e.x dia, existem no mercado várias seduções para e s te prõb1 ema, norne·ada me nte pai né is modulares oomp o s t o s......po r......um o u ma í s ma te riais . No entanto, até hoje, nâo foi possível realizar painéis auto portentos constituídos principalrfiente de aglomerado de cortiça.

Sob a forma de placas o aglomerado de cortiça é actualmente usado em edifícios como isolame:nto^: de paredes pelo exterior, como revestimento de fachadas, como isolamento de paredes duplas em caixas-de-ar e de coberturas planas, como^: isolamento térmico de telhados, só t ã os e pisos t é r r e os, como^: i s ο I ame n t o n a t r a π smi s si: de ruídos de repercussão· e: antivibrát. íco de máquinas e como isolamento térmico de câmaras frigorífitas.

Até agora, as soluções existentes no estado da técnica não apresentam soluções satisfatórias que combinem as característ. .1cas da cortiça com caracteristicas mecânicas, estruturais e auto portantes, inço rporada num painel lam: inado c omp ósito e a u t o portante Para suportar esta afirmação, abaixo apresentamos alguns exemplos de painéis de cortiça do estado da técnicaA patente PT 105:013 A da Amoxim Cork Composites, .S . A. , publicada a :2:011/09/10:, e intitulada: Laminado Cerâmico com Cortiça è Fibras, divulga um laminado de cerâmica e cortiça, compatibilízado com fibras, para ser utilizados em pavimentos. Neste documento, a cortiça é usada como material isolante e : o laminado serve como material de revé s t i me nto e não 1 confere ao cohjunto propri ed ades estruturais.

A patente: JPF0:1244065 A de Daishin KK e de Phoeníx KK, publicada a 1989/09/2::8:, e intitulada Vibration and Sound Procf Composite Board, divulga um painel constituído, entre outros, por partículas: de cortiça, espuma viscosa e madeira, para utilizado para isolamento acústico e redução de vibrações. De igual modo, neste documento o painel ê apenas: usado como ré v e s t í m én t d é ao lo n g o do doe um en t o nunca é divulgado ou sugerido que o painel possua ar> caracteristicas mecânicas necessárias para funcionar como um painel auto-portante.

A patente WO2006030041 A1 de Daniel Conca Camus, publicada a 2006/03/23, e intitulada Floor and Wail Cpvering Element, divulga um painel de révestimento dá parede ou de piso,: constituído por duas Gamadas, uma camada superior resistente em cerâmica, grés, mármore, granito ou outro material semelhante; e uma camada inferior em material com um elevado· coeficiente térmieo/acústico, tal como a cortiça ou a espuma de poliuretano. As camadas são unidas por uma substancia adesiva. Neste caso/ e como índica o proprio título deste documento, o painel que contém a cortiça ssrve apenas de revestimento e não pode ser usado com uma parede auto portante se nSo tiver uma. estrutura de suporte acoplada.

Contraxiamente aos exemplos citados, na presente Invenção o aglomerado de: cortiça não é utilizado para revestir outro material, mas é o próprio aglomerado de cortiça que_: forma c< núcleo interior do painel laminado, e ocupa a maior parte do volume do painel, laminado.

Ass'	im, partindo de	um	03	ineif	ÍÍÍIÍÍÍ:Í	t iça	íls)\|ÍÍÚ:é::\|s	na
realucsaça:::	o p r e f e r e n c 1 a 1,	é	f ab	r 1 ca<	iõiiçóms	uma ec	spessura	de
cerca de	80 nr, reveste	-se	o	me sm	,o cm pelo	menos d:	sac

lâminas ·1, 1’ j, cada uma composta por uma matriz resinosa termoendurecível de epóxido impregnada em uma ou mais camadas de fibra de vidro. 0 resultado: é um painel sanduíche compósito, composto por pelo menos 3 camadas, em que todas elas contribuem para a resistência mecânica do painel, e em que o painel é estruturalmente resistente e auto portanto. Deste modo, contrariamente aos exemplos citados, o aglomerado de cortiça não desempenha apenas

Para obviár o problema de os painéis de aglomerado de Ppxt:i::|ã33e:s:tâ:fem31dd:spbnívéd:s31np3/mêxeâdól3éml/ó:êbçpes|13i3/h3^3/li :âpenpsiiiiiçprtiiiidi::meiisp:esiiiidtdO®e^íWeeiíiíii:nfé:r:idré:Síiís|ã:s necessárias para construir os painéis (47 pretendidos foram, estudados vários tipos de ligação topo a topo dás referidas secções (3,3').

- 10 Dos vários tipos de ligação ens.ai.ado.-s ( Fig. 3) , s 1 i q a ç ão oom sobreposição dos p a i n ê is atreves da justaposição de entalhes das duas secções (fig. 3c) foi a que apresentou melhores resultados^ mas muitas outras são possíveis, tal como ilustrado na fig. 3.

Com este típe de ligação, obtém-se a partir da secções de cortiça (3, 3') com dimensões: comerciais,

Após a ligação das secções (3, 3' ') necessárias para criar um painel ÇO cem a dimensãò: pretendida, os mesmos são cobertos em ambas as faces com lâminas 11, 1' )., As lâminas tl, V ) consistem em fibra de vidro impregnadas em resina termoendurecível de epõxido: e, apôs uma ligação pbtémfSíéíiBfEi/hpvç/imatei^ia^liíoõmppAii^tôiípbmíiútíi/çõmpõ-rtãméhtõ: mecânico muito superior ao existente com: cada um dos: materiais em separado. A matriz de fibra de vidro φ· responsável pela aglutinação e transmissão $.as cargas às fibras. Estas lâminas apresentam um peso reduzido: e uma resistência elevada> Ό seu módulo de elasticidade, a resistência ã humidade e a ambientes alcalinos são também reduzidos< Na sua execução preferencial, as fibras de vidro u 111 i na d a s sã ô c o 1 oca das em: martas de teci d o, sendo dispostas de forma aleatória. Alternai iva.men te. as fibras de vidro podem ser colocadas numa matriz di.rec:cionada ou entrelaçada.

núcleo de aglomérád© de cortiça. tem como funções garantir a capacidade de: isolamento térmico, acústico e de amortecimento,. A. reduzida densidade deste material faz: com que se reduza o consumo de .matérias-primas por metro quadrado de painel produzido. Por outro lado, a utilização desta matéria-prima: no núcleo, permite também uma boa e a r i g i de z do ρ a i n e I,

Por último, deverá ser também referido que para conseguir produzir painéis fibrados com núcleo· de aglomerado de cortiça é necessário adaptar técnicas especiais durante o processo de fabrico, especialmente no que se refere a ligação entre as: camadas:, ou seja entre o aglomerado de cortiça easlâminas, dado: que estamos a trabalhar com um aglomerado de faces irregulares, com bastantes espaços vazios e fa:cilmente desintegrável, o que pode comprometer a_: aderência entre as três camadas, ?:t:

Scí LiΘ Π	também	que o	painel	fibrado com núcleo de
aglomerado	de :	cort	iça obti	do pelo	processo a cima des cr r co
dispensa 0	uso	d-θ	qu a 1 que r r e fo r ç t	3 ou estrutura adicional

para obter a resistência estrutural necessária para sor :ú|á:dÍ::::::::ÍÍm:d:::01:i:ÍéÍ:::::::d:ú::::::::té:®^

Breve Descrição dos Desenhos

Para complementar a descrição e ajudar a compreender as características da invenção, apresentamos um conjunto figuras, assim como a descrição e apresentação: de

1- lâmina;

'- lâmina;

sssssssssssBssli^ áÉO???dB::B®ÍlBBi???????????????????????????????

SSSSSSSSSSSíâsKffiWpãlndlls^^ |||||||||;il?:||?ldi|?iil:ll|||||||||||||||||||||||||||||||||||||^

5'- adesivo.

A figura 2 representa uma secção do painel laminado sd:ÕB|gdÚglê:õBIÍeBlçdÍildâlll?PhddlBiíSi?riu?lígnupir:|çl|gOlsBfÍÍ:ÍfÍl:ÍB: slgnifica:

ssssssssssss:l?ssBssl:âpl?n?a?gsssssssssssssssssssssssssssssssssssssss:^

- núcleo aglomerado de cortiça;

- painel;

— adesivo;

5'- adesivo.

:s?ssssssssssO?ss|i:|úraiÍ:Bg:sg:r|prg|eíj||sssd:lgún|^ significam:·

-- secção de cortiça;

3^!- secção de cortiça.

Descrição de modos de realização

	modo particular	de	ea:l:U:Z:á:ÇãÕK>>>>dpK>K	painel fibrado
auto-porta	nte,_: as lâminas	1111	1') são- consti	;t;\|ÍdlÍ(((pbÍ(((ÍBíl
matriz de	fibra de vidro	em	(ÍÚÍ(S(ÍS((Cb:Í;\|\|:JlÍ:d;	((\|Í:S((;ÍÍÍ;l;hlÍ)(;:dl:

5Q0q/m2, As lâmínàs /1, .1.·' j são endurecidas e unidas ao núcleo (2} por resinas térmoeúdurecivei s d-e epoxido, ou outros como por exemplo poliestér, vini(éster e fendileas, com uma d ens i dade 1g u a 1 ou súper:! or e s a 0,Sg /1. Θ nue1éo (2) isola.nte é composto por aglomerado de çortiçã com espessura de pelo menos 80mm e densidade iguais ou inferior a 100 kg/m.3:,

En saios Mecâni co s

Para caraoterizar o comportamento da execução preferencial do painel laminado com núcleo de cortiça foi realizada uma campanha de ensaios.

A. fibra de vidro utilizada nos ensaios abaixo indicados tem uma densidade: de dSQg/im e uma geometria de ?/·· 45° < A resina epóxi utilizada tem uma densidãrfe de l,10q/l, endurecida por um catalisador de deusidade entre ¢3/95l,08g/l. Segundo o fornecedor de resina a matriz de fibra e vidro impregnada em resina eppxi resiste a tensões da tração entre 55-611 MPa & apresenta um modulo de elasticidade entre :1,5-2 GPa, estas premissas foram

- 14 validadas na campanha realizada.

aglcmerado de cortiça útilirado possui condatividade térmica de 0,04 0 W/m.K e ama resistência térmica de 1,00 (ra^z.K)/W>

Propr.i edades mecanicas asa lâminas de Fibra

o.m iffíprôgn-adáts em Sesins .fcpoxj.

A. campanha de ensaies experimental realizada permitiu neluir que a fibra de vidro reforçada com resina epoxi i 1 irada p e 1 a WHS......tera uma r esi st ê ncia â traçáo da 1 âmina , 5 MPa ·695 M./nv’) , superior à resistência ã tração do bricante: da resina epóxi (55-65 MPa) .

Propriedades Mecânicas do Painel .Sanduíche i WHS núcleo de Aglomerado cie Cortiça


	:^:& ’»*£^::^::^::^::^::	1
H<ídul<x d«: do «rucleo 034*;	(ΟΙ!®):::::::::::::::	tssS:::::::::::::::::::::::::	llllllllll

In t e rpre tacão dos Re s u11 ados

Conforme se pode observar no quadro acima. a, deformabiiidadedopainel nadi reação normal ao seu plano é condicionada pela deformabilidade do- núcleo de cortiça, uma vez que a variabilidade dos valores obtidos com e sem lâmina ê muito reduzida, contudo se: analisarmos a. deformabilidade do painel com e sem lâminas na direçção do seu plano, a diferença é de 0,00423 GPa sem lâmina para 6,49GPa com lâmina, ou seja as laminas desempenham um papel relevante na deformabilidade: do painel,

Na sua execução preferencial, o aglomerado de. cortiça utilizado possui uma espessura de BOmm, u.ma_:densidade entre 105-125 kg/irm, ou seja para BQmm: de espessura de painel o peso específico varia. 8,4-10 kg/mm sendo que a incorporação das lâminas de fibra de vidro .impregnadas em resina termoendurecível de epóxidc acrescentara: ao painel mais l,5kg/m² em cada uma das lâminas. Deste modo, acrescentando pouco peso especifico (cerca de 301) ao painel de aglomerado de

- 1 p ·· de duas:

BB âmi n.a s

Painel reivi ndica çã o uma e .1

11:

auto-porta n t e

1, caracterizado. por superior â espe cie núcleo cada uma das :1:::1):

3> Painel (4:) fibrado au:to~portante de acordo com qualquer uma das ré i vindica coes anteriores, caracterizado por o núcleo* :(2) s e r cons.tituido^: por pelo menos duas secções ( 3 , 3 ' ) de aglomerado de cortiça unidas topo a topo.

4. Painel (4) fibrado auto-portante de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a ligação entre núcleo (2) e lâminas (1, 1') ser feita através de adesivo: (5, 5' ).

111111111111111111111111111111111111)2111111111:^

5. Painel (4 j f:ibrado auto~portante de acorde oom quãlenaer uma das reivindicações anteriores, caracterizado per:

a) as lâminas ;1, i'd serem constituídas por uma matriz de fibra de vidro em que o conjunto das malhas- de fibra de vidro possuem uma densidade igual cu superior a SílOg/m²;

b) as lâminas (1, 1') serem endurecidas e unidas ao núcleo (2) por resinas: tèrmdefidu.reciyeis de epóxido, ou outros como por exemplo poliéster, viniléster e fenôlicas, com uma dénsidade igual ou superiores a 0,8g/l;

c; o núcleo (2) isolente ser composto por aglomerado de cortiça com espessuras de pelo menos 80mm e densidade iguais ou inferior a 100 kg Zm3.

	o do painel (4) fi.br ado	au to-po r t ante
das reivindioações:	1 a 5, na indústria da cc	>ns t ru.çãocomo:
pa. 1 n e 1 e st r u t u r a 1	e auto portante, para	substituir ou
const.ru ir paredes,	pi sc s, coberturas, ou	até mesmo em

Claims

aglomerado de cortiça com espessuras de pelo menos 80mm e densidade iguais ou inferior a 100 kg Zm3.

o do painel (4) fi.br ado au to-po r t ante das reivindioações: 1 a 5, na indústria da cc >ns t ru.çãocomo: pa. 1 n e 1 e st r u t u r a 1 e auto portante, para substituir ou const.ru ir paredes, pi sc s, coberturas, ou até mesmo em

tabuleiros de pontes e viadutos.

Lisboa, 26 de novembro de 2018.