PT115676B

PT115676B - Material compósito, método de obtenção e seus artigos

Info

Publication number: PT115676B
Application number: PT115676A
Authority: PT
Inventors: Eduardo Macedo Da Cunha Fernando; Miguel Da Costa Mota Carlos; Manuel Esteves De Sousa Fangueiro Raul; Tiago Vieira Nobre Luís; Da Câmara Teotónio Pereira Rui
Original assignee: Empresa Das Lousas De Valongo Sa
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2023-06-22
Also published as: EP3798198A1; PT115676A

Abstract

PRESENTE DIVULGAÇÃO REFERE-SE A UM MATERIAL COMPÓSITO E AO SEU MÉTODO DE OBTENÇÃO, QUE COMPREENDE: 45 -70 % (M/M) DE PARTÍCULAS DE ARDÓSIA COMO ENCHIMENTO; UMA MATRIZ POLIMÉRICA COMO LIGANTE SELECIONADA DE UMA LISTA CONSTITUÍDA POR: RESINA TERMOENDURECÍVEL, RESINA TERMOPLÁSTICA, OU SUAS MISTURAS; EM QUE A GRANULOMETRIA DAS PARTÍCULAS DE ARDÓSIA É INFERIOR A 500 ΜM. O MATERIAL COMPÓSITO DA PRESENTE INVENÇÃO, APRESENTA QUALIDADES MECÂNICAS MELHORADAS QUANDO COMPARADO COM PRODUTOS SIMILARES NOMEADAMENTE RESISTÊNCIA AO IMPACTO E A FLEXÃO E AINDA PROPRIEDADES ANTIMICROBIANAS. A PRESENTE DIVULGAÇÃO DESTINA-SE A LADRILHOS E PLACAS PARA ESPAÇOS PÚBLICOS.

Description

MATERIAL COMPÓSITO, MÉTODO DE OBTENÇÃO E SEUS ARTIGOS

DOMÍNIO TÉCNICO

[0001] A presente descrição diz respeito a um material compósito com agentes antimicrobianos de matriz polimérica reforçada com partículas de ardósia para o desenvolvimento de ladrilhos e placas para espaços públicos, nomeadamente para hospitais e escolas. Pretende-se valorizar a reutilização de partículas de ardósia com funcionalidades antimicrobianas.

ANTECEDENTES

[0002] Provenientes da extração de minério, através de processos industriais e da construção civil, sabe-se que os resíduos ao longo do tempo vão-se acumulando. São os processos de transporte e deposição, associados à perda de produtividade, desse resíduo que desencadeiam elevados prejuízos económicos, reduzindo à margem de lucro dos empreendimentos. Para evitar que estes resíduos provoquem um desastre ambiental, são impostas leis que obrigam os produtores a depositar os mesmos em locais apropriados e através de métodos adequados de deposição.

[0003] Uma via alternativa a este tipo de destino desses resíduos passa por lhes dar uma nova vida, isto é, incorporando-os em matrizes poliméricas na forma de cargas minerais. Estas cargas têm vindo, desde o início da sua aplicação, a ter um papel importante no crescimento dos polímeros termoplásticos.

[0004] Sabe-se que em 1986 na Europa ocidental, a utilização de cargas minerais em aplicações termoplásticas era superior a 1 milhão de toneladas. Desta forma, percebe-se que a introdução de cargas minerais de materiais compósitos de base polimérica é um tema pouco recente e que tem vindo a ser explorado, tendo como objetivo a alteração das propriedades mecânicas, óticas, térmicas e na redução de custos de aquisição da matéria-prima.

[0005] Sabe-se que as fibras são capazes de reforçar as matrizes poliméricas, no entanto as partículas podem não ter uma contribuição efetiva quando atuam como reforço. Apesar de tudo, é maior a abundância deste tipo de partículas, o que também tem contribuído na sua aposta nos produtos em material compósito.

[0006] A matriz polimérica atua como revestimento dos resíduos, mantendo a estabilidade dimensional do produto final, produto esse de valor acrescentando e com possibilidade de introdução no mercado. A introdução destas cargas deve-se ser feita de forma controlada, de modo a evitar a perda significativa de propriedades da matriz polimérica. Como tal, o principal objetivo de formação de um produto em material compósito passa por combinar as propriedades dos materiais que o constituem, permitindo a criação de um produto com propriedades melhores do que aquelas que cada material possui individualmente.

[0007] Apesar de um aumento nas propriedades mecânicas, a introdução de cargas em matrizes termoplásticas reduz a resistência ao impacto, sendo esta a maior desvantagem na introdução destas.

[0008] A procura a nível mundial de moldagem de polímero [do inglês cast polymer] destinado ao mercado de construção residencial e comercial passou a ser substancial. De acordo com um recente estudo do Freedonia Group (Cleveland, Ohio), o mercado de moldagem de polímero deverá crescer 8,1% ao ano, para 263 milhões/m2 por ano até ao ano de 2016, com mais de metade da procura localizada no continente Asiático (especialmente na China). No entanto, os ganhos de mercado serão impulsionados pelo crescimento nos EUA, tanto nos sectores da habitação e remodelação, assim como uma maior expansão expectada em regiões como a Europa, Austrália e Japão, garante o Freedonia.

[0009] Em 2016, as bancadas de cozinha e das casas de banho deverão ser responsáveis por 86% da procura de moldagem de polímero. Embora os novos projetos para casas [do inglês housing starts] irão ser responsáveis pelos ganhos mais rápidos, no entanto a maioria da procura, segundo a Freedonia, surgirá a partir de remodelações de habitações e por projetos institucionais, tais como hospitais e escolas. Nos EUA, a National Kitchen e Bath Assn. (NKBA, Hackettstown, NJ) relatam que as superfícies produzidas por moldagem de polímero continuam a ser importantes no desenvolvimento de componentes para casas de banho e cozinhas, e a entrada destes produtos no Mercado, para cada setor, vai superando a concorrência, competindo diretamente com materiais como o granito e a Rocha de Engenharia.

[0010] O documento EP1659152A1 apresenta um material compósito formado a partir de uma mistura de 55% de poeira de ardósia, 45% de poliestireno, entre 2% - 5% de Poliestireno de alto impacto [do inglês HIPS (high impact polystyrene)] em peso. A telha é fabricada por prensagem das diferentes proporções. Uma pequena quantidade de óleo é então adicionada e misturada com o poliestireno como um agente ligante, quem que a superfície de poliestireno é revestida com uma película fina de óleo. A ardósia é então adicionada à mistura e a mistura é agitada para formar uma mistura homogénea de poliestireno e ardósia. As misturas são então aquecidas para fundir o poliestireno e moldadas numa máquina de moldagem por injeção para formar um azulejo compósito.

[0011] O documento GB2041959A descreve produtos de ardósia, tais como telhas de lousa, formadas pela mistura partículas de ardósia na forma de pó de pequenas lascas com um poliéster vertendo a mistura para um molde. Para melhorar a resistência ao impacto e para reduzir o risco de quebra o material pode ser reforçado pela adição de fibras de vidro ou malhas de plástico à mistura.

[0012] Na arquitetura moderna, para certo tipo de aplicações, são procurados materiais de ampla gama funcional a nível de design, de alta resistência e durabilidade. É nesse sentido que surgem os painéis compósitos mineralacrílico polimetil-metacrilato/ alumina tri-hidratada (PMMA/ATH), constituídos em 80% por minerais de origem natural, obtidos através da bauxite (hidróxidos de alumíniocomo alumina tri-hidratada (ATH)) e por 20% de resina termoendurecível acrílica (polimetil-metacrilato (PMMA)). Estes painéis possuem uma estrutura uniforme, homogénea e não porosa, podendo ser obtidos com diferentes cores.

[0013] São materiais fáceis de cortar e após um tratamento térmico adequado, estes podem facilmente adquirir diferentes tipos de geometria. É devido a estas caraterísticas que os painéis compósitos PMMA/ATH representam um tipo de material de acabamento muito apetecível, sendo, hoje em dia e desde há 40 anos para cá, aplicados como elementos de design de interiores.

[0014] Estes materiais pertencem à família dos chamados moldagem de polímeros. Esta designação é dada a materiais compósitos e base polimérica reforçados por cargas minerais, como é o caso do exemplo anterior. A indústria de moldagem de polímeros são bastante abrangentes, sendo por isso categorizada em 2 grupos distintos, onde é abordado os tipos de materiais, processos de transformação e métodos usados.

[0015] Um dos objetivos no desenvolvimento deste tipo de produtos foca-se basicamente no desenvolvimento de novos produtos capazes de substituir a pedra natural normalmente utilizada, conferindo-lhes a mesma aparência, maior resistência, assim como melhores propriedades.

[0016] Estes factos são descritos de forma a ilustrar o problema técnico resolvido pelas realizações se do presente documento.

DESCRIÇÃO GERAL

[0017] A presente divulgação refere-se a um material compósito que compreende partículas de ardósia, em pó ou em cascalho (designação industrial), e uma matriz polimérica termoplástica adicionada às referidas partículas.

[0018] Um compósito polimérico de base mineral apresenta algumas vantagens, entre elas: redução de custo, melhora o processamento, controlo de densidade, efeitos óticos, controlo da expansão térmica, retardamento de chama, modificações no que se refere às propriedades de condutividade térmica e maior resistência elétrica. Para além disso, melhora as propriedades mecânicas, tais como a dureza e a resistência ao corte. Por exemplo, a metacaulinita é usada como carga de plásticos de revestimento de cabos elétricos para aumentar a resistência elétrica. Outros, como a muscovita, são usados em compósitos como retardadores de chama.

[0019] Numa realização preferencial da presente divulgação, o compósito funcional compreende cerca de 50 a 70%(m/m) da sua formulação total de resíduos de ardósia em pó ou, no caso do cascalho cerca de 90 a 95% (m/m) da sua formulação total de cascalho, resíduo esse proveniente de dois tipos de equipamentos selecionados, utilizados para tratar as placas de ardósia, a britadeira (cascalho) e a lixadora (pó) . A função deste resíduo consiste em atribuir reforço ao produto final (material compósito ou ecocomposito), conferindo-lhe propriedades mecânicas melhoradas. Inicialmente foi feita uma análise da granulometria ao resíduo com o objetivo de separar o pó do cascalho, para que haja duas granulometrias distintas no processo de desenvolvimento do compósito.

[0020] Numa realização, parte das partículas de ardósia foi, antes de ser introduzido no processo, sujeito a um tratamento químico, de preferência por imersão com uma solução de Silano, mais de preferência Deolink® Epoxy TM-100; que permite reduzir a sua tensão superficial e melhorar a adesão com a matriz selecionada para a formulação final.

[0021] Numa outra realização foi introduzido, ainda, um ligante polimérico de base termoendurecível no processo, para que fosse possível criar pontos de ligação entre os resíduos de ardósia e oferecer estabilidade ao produto final. Para tal, optou-se por selecionar 4 tipos distintos de matriz (resina termoendurecível - epóxi, bio-epóxi, poliéster) que foram utilizadas no processo e adicionadas, individualmente, ao resíduo de ardósia, de forma a verificar aquela que apresenta maiores benefícios no produto final obtido, nomeadamente aquela que se verificar economicamente mais vantaj osa.

[0022] Um dos aspetos da presente divulgação refere-se a um material compósito que compreende: 45 % (m/m) de partículas de ardósia como enchimento; uma matriz polimérica como ligante selecionada de uma lista constituída por: resina termoendurecível, resina termoplástica, ou suas misturas; em que a granulometria das partículas de ardósia é inferior a 3cm; em que as partículas de ardósia compreendem um revestimento com silano para reduzir a tensão superficial e melhorar a adesão com a matriz polimérica. O revestimento de silano ajuda a reduzir a tensão superficial e melhorar a adesão com a matriz polimérica.

[0023] Outro aspeto da presente divulgação refere-se a um material compósito que compreende:

45-70 % (m/m) de partículas de ardósia como enchimento;

uma matriz polimérica como ligante selecionada de uma lista constituída por: resina termoendurecível, resina termoplástica, ou suas misturas;

em que a granulometria das partículas de ardósia é inferior a 500 pm.

[0024] Numa realização, o material compósito compreende 5070% (m/m) de partículas de ardósia.

[0025] Numa realização, o material compósito pode Compreender ainda 3 — 10 S (magente antimicrobiano/mardósia+polímerio) de um agente antimicrobiano, de preferência 5 - 8 % (magente antimicrobiano/mardósía+poiímero) de um agente antimicrobiano.

[0026] Numa realização, o material compósito pode compreender 50-95 % (m/m) de partículas de ardósia, de preferência 60-90 % (m/m) de partículas de ardósia.

[0027] Numa realização, o compósito compreende 30-50 % (m/m) de matriz polimérica e a granulometria das partículas de ardósia pode ser inferior 500 pm.

[0028] Numa realização, o compósito compreende 5-15 % (m/m) de matriz polimérica e a granulometria das partículas de ardósia pode ser inferior 2 cm.

[0029] Numa realização, o compósito compreende 3 - 10 % (magente antimicrobiano/mardósia+poiímero) de um agente antimicrobiano embebido na matriz polimérica, preferencialmente 5-8 % (magente antimicrobiano/mardósia+polimero) ·

[0030] Numa realização, o compósito compreende ainda 3-8% (m/m) de um agente antimicrobiano, de preferência de 5-7% (m/m) de um agente antimicrobiano.

[0031] Numa realização, o agente antimicrobiano está embebido na matriz polimérica.

[0032] Numa realização, o compósito compreende ainda um revestimento que compreende um segundo agente antimicrobiano.

[0033] Numa realização, o referido revestimento é um verniz, uma tinta, um gel, ou suas combinações.

[0034] Numa realização, o agente antimicrobiano é selecionado de uma lista de antifúngico, antibacteriano, antiviral, antiparasitário, ou suas misturas; de preferência sais de prata.

[0035] Numa realização, a matriz termoendurecível é selecionada de uma lista constituída por: epóxi, poliéster, polietileno ou suas combinações.

[0036] Numa realização, a matriz polimérica é uma matriz de polietileno de alta densidade.

[0037] Numa realização, a matriz polimérica é uma matriz de epóxi.

[0038] Numa realização, a granulometria das partículas de ardósia é inferior a 400 pm.

[0039] Numa realização, o d50 das partículas varia entre 1000-2000 pm, de preferência entre 1200-1500 pm.

[0040] Numa realização, as partículas de ardósia compreendem um revestimento de silano.

[0041] Outro aspeto da presente divulgação refere-se a artigos que compreendem o material compósito descrito anteriormente em que os artigos podem ser ao topo de uma bancada, um revestimento, ou uma peça de mobiliário, entre outros. De preferência uma bancada de laboratório, ou mobiliário de laboratório, ou mobiliário hospitalar, lavatório, placa de revestimento, bancada, banca entre outros.

[0042] Um outro aspeto da presente divulgação refere-se a um método para obtenção do material compósito descrito anteriormente que compreende os seguintes passos: impregnar as partículas de ardósia com a matriz polimérica no estado líquido para formar o compósito; homogeneizar e depositar o referido compósito em um molde; aplicar uma pressão no molde, de preferência entre 1.5- 3.0 MPa, para permitir influenciar a dispersão da matriz polimérica; curar o compósito no referido molde, de preferência durante 8-10 minutos entre 80-90 °C para o compósito adquirir a geometria do molde; arrefecer o compósito obtido da cura anterior; remover o compósito final do molde.

[0043] Numa realização, o método de obtenção do material compósito compreende a aplicação de um revestimento de silano nas partículas de ardósia.

[0044] Numa realização, o método de obtenção do material compósito compreende a aplicação de um agente antimicrobiano na formulação da resina da referida matriz polimérica.

[0045] Numa realização, o compósito é polido e é aplicado um revestimento sob a superfície do referido compósito.

[0046] Numa realização, a pressão aplicada ao molde é feita através de uma prensa hidráulica.

[0047] Numa realização, é incorporado um tecido com textura no referido molde para obtenção do compósito com a textura induzida pelo tecido.

[0048] Numa realização, o método compreende os seguintes passos: revestir as partículas de ardósia; misturar 45% (m/m) partículas revestidas de ardósia com uma matriz polimérica no estado líquido para formar um compósito; em que a matriz polimérica selecionada de uma lista constituída por: resina termoendurecível, resina termoplástica, ou suas misturas; em que a granulometria das partículas de ardósia é inferior a 3 cm; depositar o material compósito obtido no passo anterior num molde; desmoldar o material compósito obtido.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0049] Para uma mais fácil compreensão, juntam-se em anexo as figuras, as quais representam realizações preferenciais que não pretendem limitar o objeto da presente descrição.

[0050] Figura 1: Representação de uma forma de realização das etapas do processo para produção do referido compósito.

[0051] Figura 2: Representação de uma forma de realização do pó utilizado para o fabrico do compósito com exemplo das granulometrias.

[0052] Figura 3: Representação de um fluxograma da forma de realização das amostras da presente divulgação. Em que EP corresponde a epóxi; BEP corresponde a bio epóxi; PES corresponde a poliéster; AT corresponde a ardósia tratada; ANT, ardósia não tratada; G1 corresponde a granulometria 1 (pó); G2 corresponde a granulometria 1 (pó).

[0053] Figura 4: Representação de uma forma de realização das imagens de microscopia em campo claro das soluções realizadas, sem agente microbiano (a) e com 3% (m/m) (b) e 5%(m/m) (c) de agente antimicrobiano.

[0054] Figura 5: Representação de uma forma de realização das amostras da presente divulgação.

[0055] Figura 6: Representação do processo para produção de protótipos.

[0056] Figura 7: Representação dos resultados de uma forma de realização da otimização das condições de incorporação de um agente antimicrobiano como revestimento superficial.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0057] Um dos aspetos da presente divulgação refere-se a um material compósito que compreende: pelo menos 45 % (m/m) de partículas de ardósia como enchimento; uma matriz polimérica como ligante selecionada de uma lista constituída por: resina termoendurecível, resina termoplástica, ou suas misturas; em que a granulometria das partículas de ardósia é inferior 3 cm; em que as partículas de ardósia compreendem um revestimento com silano para reduzir a tensão superficial e 11 melhorar a adesão com a matriz polimérica. 0 material compósito da presente invenção, apresenta qualidades mecânicas melhoradas quando comparado com produtos similares nomeadamente resistência ao impacto e a flexão e ainda propriedades antimicrobianas.

[0058] Na presente divulgação a formação do compósito é garantida num processo de moldação por compressão onde os materiais que compõem o compósito, resíduos de ardósia, matriz polimérica e agente antimicrobiana, são previamente misturados e colocados num molde que confere a forma final do compósito, que, numa realização, serão placas com diferentes formas e texturas. Numa realização preferencial, as partículas de ardósia são revestidas com silano.

[0059] Numa realização, a técnica de processamento de trabalhabilidade e vibro-compressão (1) da presente divulgação compreende os seguintes passos, numa primeira fase, misturar, homogeneizar e depositar a matriz e o reforço/resíduo mineral no interior do molde, após isto o molde foi colocado numa prensa com sistema de arrefecimento integrado, para garantir a compressão (2) do compósito. A matriz no estado líquido impregna o reforço/resíduo mineral e, após a cura, o compósito adquire a geometria do molde. Ao fim de um tempo predefinido e com o arrefecimento completo assegurado, o molde foi aberto e a peça final foi removida, conforme demonstrado na Fig.l.

[0060] Numa realização, durante este processo foi possível replicarmos textura às placas produzidas, através da incorporação de tecidos com certas texturas. Desta forma, ao aplicarmos pressão sobre o molde, obrigamos ao contacto entre o tecido e a placa, obtendo no final uma placa praticamente solidificada com a textura induzida pelo tecido.

[0061] Numa realização da presente divulgação, o desenvolvimento de um compósito compreende dois tipos de resíduos de ardósia, pó e cascalho (designação industrial). Estes resíduos são provenientes de dois tipos de equipamentos selecionados, utilizados para tratar as placas de ardósia, a britadeira (cascalho) e a lixadora (pó) . Os resíduos apresentam granulometrias distintas e, assim sendo, inicialmente foi necessário realizar uma análise da granulometria ao resíduo com o objetivo de separar o pó do cascalho, para que tivéssemos duas granulometrias distintas no processo de desenvolvimento do compósito.

[0062] Numa realização, depois de separar as partículas por granulometria, foi realizada uma análise de SEM (do inglês scanning electron microscope - microscópio eletrónico de varrimento), que teve comoobjetivos comprovar que o pó utilizado para o fabrico do compósito tinha o tamanho pretendido. Conforme apresentado na Figura 2, através da análise da figura comprova-se que o pó que será utilizado para o desenvolvimento do compósito apresenta a granulometria pretendida (^ 500 pm). Além disso comprova-se que se consegue uma boa separação de granulometrias.

[0063] Numa realização, a funcionalidade antimicrobiana foi garantida pela impregnação de um material de acabamento com propriedades antimicrobianas, conseguida com aditivação com sais de prata, dióxido de titânio ou sais de quaternários de amónio. Este acabamento foi aplicado no compósito formado a partir da valorização dos resíduos de ardósia. Esta funcionalidade antimicrobiana foi igualmente conseguida pela introdução destas nanopartículas na matriz do compósito.

[0064] Um dos aspetos da presente divulgação descreve um compósito de matriz polimérica reforçada por resíduos de ardósia, com incorporação de agentes bioativos. É possível valorizar os resíduos da ardósia e desenvolver um acabamento antimicrobiano que permitam responder às necessidades/oportunidades identificadas no mercado.

[0065] Numa realização, os produtos desenvolvidos em material compósito a partir de matéria-prima de origem mineral, ou seja, materiais não porosos, sólidos e homogéneos, destinam-se a diferentes tipos de nicho de mercado cada qual com as suas exigências. O vasto leque de aplicações por parte da presente realização deve-se às excelentes propriedades que este apresenta, entre as quais: elevada rigidez, caraterística muito comum nos materiais compósitos, elevada capacidade anti-microniabana, baixo peso, entre outras.

[0066] Numa realização, o material compósito da presente divulgação é muito importante para a indústria hospitalar e de laboratórios. Uma vez que, a área hospitalar exige que os seus produtos possuam propriedades antimicrobianas, capazes de prevenir a propagação de infeções hospitalares, tanto aos recursos humanos como aos seus pacientes.

[0067] Numa realização, o termo carga mineral é atribuído a um material compósito que compreende um material em pó mineral, proveniente de rochas ou minerais que encontramos na natureza, misturado com um material polimérico, seja ele termoplástico ou termoendurecível.

[0068] Esta carga mineral corresponde a minerais ou rochas tais como o carbonato de cálcio, a alumina tri-hidratada (ATH), o calcário (calcita, dolomita), o filito, a mica (muscovita, flogopita, biotita), sílica (quartzo, zeólita), talco, pirofilita (agalmatolito), gesso, barita, wolastonita, esmectita (bentonita, montmorilonita, hectorita, saponita), sulfato de bário, atracita e ilita. A Tabela I representa algumas propriedades da carga mineral.

[0069] Tabela I - Propriedades da carga mineral

Propriedade	Alumina trihidratada (ATH)	Carbonato de Cálcio	Silica	Sulfato de Bário	Antracit a
Estado físico	Pó	Pó/ Grânulos	-	-	-
Brilho	90-92	-	-	-	-
Densidade (g/cm³)	2,42	2.70- 2.95	2,30	4,25- 4,50	1,25- 2,50
pH	9-10	8-9	-	7	-
Dureza (Mohs)	2,5-3,5	-	-	-	1-1,5
Temperatura de fusão (°C)	220	825	1710	1580	-

[0070] Numa realização, a cada tipo de carga mineral estão associadas propriedades distintas, e que porventura são influenciadas por fatores como o tamanho da partícula, pela forma, dureza, composição química, estrutura cristalina, entre outros. Por exemplo, quanto menor for o tamanho das partículas da carga maior será a área de superfície e por isso maior a interação entre o reforço mineral e a matriz.

[0071] Numa realização, na figura 3 estão indicadas uma realização das amostras produzidas através do tratamento de silano.

[0072] Numa realização, as Tabelas II e Tabela III demonstram ensaios de flexão com 50% de pó de ardósia e 70% de pó de ardósia, respetivamente, em que C.V. diz respeito a coeficiente de variação (CV), também conhecido como desvio padrão relativo (DPR).

[0073] Tabela II - Ensaios de flexão com 50% de pós de ardósia

Amostra	Valor de tensão (Mpa) C.V. (%)	Deformação (%) C.V. (%)	Módulo de elasticidade (Gpa) C.V. (%)
Ardósia tratada e matriz Epóxi	66, 77 3	0,77 2	9, 361 2,98
Ardósia não tratada e matriz Epóxi	82,81 3	0, 65 2	13,365 5, 67
Ardósia tratada e matriz BioEpóxi	51,07 13	0, 61 12	11,706 10
Ardósia não tratada e Matriz Bio- Epóxi	82,24 10	0,55 6	16,880 8,26
Ardósia tratada e matriz Poliéster	40,35 10	0, 93 10	6, 639 4,10
Ardósia não tratada e matriz Poliéster	47,12 7	0, 66 5	7,555 8,59

[0074] Tabela III - Ensaios de flexão com 70% de pós de ardósia

Amostra	Valor de tensão (Mpa) C.V. (%)	Deformação (%) C.V. (%)	Módulo de elasticidade (Gpa) C.V. (%)
Ardósia tratada e matriz Epóxi	66,09 6	0,71 7	12,231 5,3
Ardósia não tratada e matriz Epóxi	78,18 7	0,42 5	20,304 5,74
Ardósia tratada e matriz BioEpóxi	78,54 11	0,55 8	15,428 8,61
Ardósia não tratada e matriz BioEpóxi	83,41 5	0,51 9	17,804 3,80
Ardósia tratada e matriz Poliéster	45,82 7	0,88 3	8,398 7,08
Ardósia não tratada e matriz Poliéster	68,30 6	0,70 6	13,920 7,23

[0075] O material compósito com 50% de ardósia não tratada com matriz Bio-Epóxi apresenta um módulo de flexão de 16.8 GPa e o material compósito com 70% de ardósia não tratada com matriz Epóxi apresenta um módulo de flexão de 20 GPa.

[0076] Numa realização, após o processamento das amostras, isto é, após a obtenção do produto base (compósito de matriz polimérica reforçada por resíduos de ardósia), foi necessário passar ao desenvolvimento do produto pretendido na presente realização (compósito de matriz polimérica reforçado por resíduos de ardósia com funcionalidade antimicrobiana), ou seja, adicionando capacidade antimicrobiana ao produto base. Numa realização, este processo pode ser feito de duas formas: aplicação de bioativos na formulação da resina ou com aplicação de um verniz de base solvente com o poder impermeabilizante. Aquilo que se pretende com estas soluções é garantir que não exista qualquer porosidade na superfície do produto que permita a proliferação de bactérias. Desta forma foi possuir introduzir ao compósito da presente realização uma funcionalidade antimicrobiana. Esta funcionalidade permitiu cumprir uma das especificações técnicas exigidas no desenvolvimento deste tipo de produto, isto é, resistir ao ataque de agentes bacterianos e manter a superfície do produto o máximo higiénico possível.

[0077] Numa realização foram integrados agentes bioativo (BactiBlock®) nas placas de granulometria 2 e, a adição deste agente foi feita integrando-o na resina. Nas placas de granulometria 1 foi feita uma deposição de um verniz com (3%(m/m) e 5%(m/m)) e sem os agentes bioativos. As placas eram quadradas com 5cm por 5cm de lado e as amostras eram as seguintes.

[0078] Tabela IV - Composição das amostras

Amostras	Composição de amostra Reforço Matriz	% Antimicrobiano
A	Pó de ardósia	Epóxi	Referência
B	0
C	3
D	5
E	Cascalho de ardósia	Epóxi	0
F	3
G	5

[0079] Numa realização, na figura 4, estão apresentadas imagens de microscopia em campo claro das soluções realizadas, sem (a) e com 3%(m/m) (b) e 5%(m/m) (c) de agente antimicrobiano. A Tabela IV representa a composição de cada amostra. Através da observação e análise das figuras é possível concluir que tanto para a solução com 3%(m/m) como para a de 5%(m/m) de aditivo antimicrobiano existe uma boa dispersão das partículas e além disso com o aumento da percentagem, como era esperado, verifica-se também um aumento da densidade das partículas.

[0080] Numa realização, na figura 5 está representado uma realização da produção de protótipos onde o processo de moldação por compressão a quente, foi estudado de forma pormenorizada, de maneira a garantir-se o correto ajustamento do equipamento adaptado, com vista à produção de estruturas com as características pretendidas. Na formulação de resina (3) deposita-se a matriz e o reforço/resíduo mineral; no acabamento superficial (4) adiciona-se o soluto (5) no solvente (6) de forma a se obter uma solução (7); combina-se a formulação da resina e o acabamento superficial e obtém-se um produto ecocompósito premium (8) com funcionalidade antimicrobiana (9).

Numa realização, com o objetivo de estudar a estrutura da ardósia, a estrutura do material compósito, a impermeabilização do compósito e ainda a presença das partículas de prata que foram adicionadas para promover um comportamento antimicrobiano ao material compósito, foi realizada uma análise de MEV (microscopia eletrónica de varrimento), ao seguinte conjunto de amostras. A Tabela V representa as propriedades do material com compósito de cada amostra e do material de referência (amostra A, B, C).

[0081] Tabela V - Propriedades do material compósito de cada amostra e do material de referência (amostra A, B, C)

Amostras	Composição das Amostras
A	Ardósia Pedra Natural
B	Referencia (material compósito)
C	Compósito com o solvente
D	Amostra com mistura no agitador de 3% de aditivo antimicrobiano durante 10 minutos
E	Amostra com mistura no agitador de 3% de aditivo antimicrobiano durante 20 minutos
F	Amostra com mistura no agitador de 3% de aditivo antimicrobiano durante 30 minutos
G	Amostra com mistura no agitador de 5% de aditivo antimicrobiano durante 10 minutos
H	Amostra com mistura no agitador de 5% de aditivo antimicrobiano durante 20 minutos
I	Amostra com mistura no agitador de 5% de aditivo antimicrobiano durante 30 minutos
J	Amostra com mistura de 3% de aditivo antimicrobiano na formulação da resina
L	Amostra com mistura de 35% de aditivo antimicrobiano na formulação da resina

[0082] Numa realização, efetuou-se uma análise microestrutural à ardósia natural. Um dos objetivos, foi estudar a morfologia estrutural da pedra natural. Tanto para a solução com 3%(m/m) como para a de 5%(m/m) existia uma boa dispersão das partículas devido à utilização de um agitador magnético que promoveu então uma boa mistura. Com o aumento do teor de aditivo antimicrobiano foi possível observar um aumento do número de partículas. Obteve-se as seguintes conclusões:

• Para as amostras com agente antimicrobiano na formulação da resina, com 3%(m/m), não se observam as partículas de prata;

• Para teores superiores, 5%(m/m) e 8%(m/m), observaramse as partículas;

• Através da análise química realizada, prova-se que as partículas observadas são sais de prata (aditivo antimicrobiano).

• Tanto para a solução com 3%(m/m) como para a de 5%(m/m) existe uma boa dispersão das partículas.

• Com o aumento do teor de aditivo antimicrobiano pode-se observar um aumento do número de partículas.

• Quanto às amostras com a aditivo antimicrobiano no solvente, com 15%(m/m) e 20%(m/m), igualando a probabilidade do aparecimento das partículas à superfície, com as amostras com aditivo na formulação da resina.

[0083] Numa realização, depois de terem sido integrados os agentes antimicrobianos, onde se pretendeu funcionalizar com atividade antimicrobiana as superfícies compósitas, foi sentida a necessidade de otimizar as percentagens de incorporação. Assim foi necessário otimizar o processamento destas amostras para se obter o comportamento desejado. Para isso, esta tarefa foi divida em duas etapas diferentes, ou seja, por um lado foi necessário baixar a percentagem de aditivo antimicrobiano quando este foi adicionado ao solvente e, por outro lado, alterar de certa forma o processamento das amostras onde o aditivo antimicrobiano foi adicionado na formulação da resina.

[0084] A Tabela VI faz referência à otimização das condições de incorporação de aditivo antimicrobiano como revestimento superficial.

[0085] Tabela VI - Otimização das condições de incorporação de aditivo antimicrobiano como revestimento superficial

Amostras	Composição de amostra Reforço Matriz	O, Antimicrobiano
B	Pó de ardósia	Resina Epóxi	-
C	Pó de ardósia	Resina Epóxi	Apenas Solvente
D	Pó de ardósia	Resina Epóxi	15% no Solvente
E	Pó de ardósia	Resina Epóxi	20% no Solvente
H	Pó de ardósia	Resina Epóxi	5% no Solvente
I	Pó de ardósia	Resina Epóxi	8% no Solvente

[0086] Numa realização, de acordo com a Figura 6, com estes resultados pode se concluir que se conseguiu otimizar a concentração de aditivo antimicrobiano a adicionar aos protótipos através de acabamento antimicrobiano. A amostra H apresenta 5%(m/m) de aditivo antimicrobiano e já se observa um aumento em relação às anteriores, o que significa que 15%(m/m) e 20%(m/m) era um valor demasiado alto e que não se traduzia num aumento da atividade antimicrobiana. A amostra I, apresenta 8%(m/m) de aditivo e pode observar-se um aumento significativo em relação à amostra H.

[0087] A Tabela VII faz referência à otimização das condições de incorporação de aditivo antimicrobiano como revestimento superficial.

[0088] Tabela VII - Otimização das condições de incorporação de aditivo antimicrobiano como revestimento superficial

Amostras	Composição de amostra Reforço Matriz	% Antimicrobiano
B	Pó de ardósia	Resina Epóxi	-
C	Pó de ardósia	Resina Epóxi	Apenas Solvente
F	Pó de ardósia	Resina Epóxi	5% na Resina
G	Pó de ardósia	Resina Epóxi	8% na Resina
J	Pó de ardósia	Resina Epóxi	5% na Resina + Polimento da amostra
L	Pó de ardósia	Resina Epóxi	8% na Resina + Polimento da amostra

[0089] Na figura 7, pode se concluir com estes resultados que é possível otimizar a concentração de aditivo antimicrobiano a adicionar aos protótipos através da formulação da resina, na massa do compósito. A amostra J apresenta 5%(m/m) de aditivo antimicrobiano e mais polimento da amostra e já se observa uma atividade antimicrobiana bastante significativa. O mesmo acontece para a amostra L, o que quer dizer que o polimento da amostra, faz com que as partículas de prata estejam à superfície e consigam eliminar as bactérias que foram colocadas nas amostras.

[0090] Na seguinte tabela apresentam-se as vantagens e desvantagens do a técnica do processamento de trabalhabilidade e vibro-compressão (figura 1).

Tabela VIII - Vantagens e desvantagens do a técnica do processamento de trabalhabilidade e vibro-compressão (figura D

Vantagens	Desvantagens
Equipamento de baixo custo	Baixa cadência de produção
Técnicas simples de processamento	Formas limitadas

[0091] As realizações descritas são combináveis entre si.

[0092] A presente invenção não é, naturalmente, de modo algum restrita às realizações descritas neste documento e uma pessoa com conhecimentos médios da área poderá prever muitas possibilidades de modificação da mesma e de substituições de caracteristicas técnicas por outros equivalentes, dependendo dos requisitos de cada situação, tal como definido nas reivindicações anexas. As seguintes reivindicações definem realizações adicionais da presente descrição.

Claims

1. Material compósito que compreende:

45-70 % (m/m) de partículas de resíduos de ardósia como enchimento;

uma matriz polimérica como ligante, selecionada de uma lista constituída por: resina termoendurecível, resina termoplástica, ou suas misturas;

em que a granulometria das partículas de ardósia é inferior a 400 pm; e em que a matriz polimérica é poliéster.

2. Material compósito de acordo a reivindicação anterior em que as partículas de ardósia são 50-70 % (m/m) do material compósito.

3. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que matriz polimérica é 30-50 % (m/m) do material compósito.

4. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o compósito compreende um revestimento selecionado de entre um verniz, uma tinta, um gel, ou suas combinações.

5. Material compósito de acordo com a revindicação anterior em que o revestimento compreende um agente antimicrobiano selecionado de uma lista de antifúngico, antibacteriano, antiviral, antiparasitário, ou suas misturas.

6. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que compreende ainda 3 - 10 % (magente antimicrobiano/ mardósia + polímero) de Um agente antimicrobiano embebido na matriz polimérica, preferencialmente 5 ^— 8 -O (magente antimicrobiano/ mardósia+polimero) ·

7. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o material compósito é polido para aflorar os agentes antimicrobianos até à superfície do referido material.

8. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que a matriz polimérica compreende um agente antimicrobiano selecionado de uma lista de antifúngico, antibacteriano, antiviral, antiparasitário, ou suas misturas.

9. Material compósito de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-8 em que as partículas de ardósia compreendem um revestimento de silano.

10. Artigos que compreendem o material compósito de qualquer uma das reivindicações 1-9 em que o referido artigo é o topo de uma bancada, um revestimento, ou uma peça de mobiliário, de preferência o topo de uma bancada de laboratório, ou mobiliário de laboratório, ou mobiliário hospitalar, lavatório, placas de revestimento, banca, bancada.

11. Método para obtenção do material compósito de qualquer uma das reivindicações 1-9 que compreende os seguintes passos: impregnar as partículas de ardósia com a matriz polimérica no estado líquido para formar o compósito; homogeneizar e depositar em um molde;

aplicar uma pressão no molde entre 1.5 - 3.0 MPa, para dispersar a matriz polimérica;

curar o compósito no referido molde para o compósito adquirir a geometria do molde durante 8-10 minutos entre 80-90 °C;

arrefecer o compósito obtido da cura anterior;

remover o compósito final do molde.