PT1664193E

PT1664193E - Composto de madeira e plástico

Info

Publication number: PT1664193E
Application number: PT04765728T
Authority: PT
Inventors: Martin Steinwender; Peter Schubert; Norbert Mundigler; Hannes Frech
Original assignee: Fritz Egger Gmbh & Co
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2007-05-31
Also published as: ATE354618T1; EP1664193B2; JP2007507565A; ES2282892T3; WO2005033204A1; EP1664193B1; DK1664193T4; CA2566514A1; PL1664193T5; EP1664193A1; RU2326910C2; DK1664193T3; DE502004002988D1; NO20061880L; SI1664193T2; SI1664193T1; ES2282892T5; RU2006114760A; PL1664193T3; RS20060223A

Description

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DESCRIÇÃO "COMPOSTO DE MADEIRA E PLÁSTICO" A presente invenção diz respeito a uma massa moldável e a um processo para a produção da massa moldável que é constituída por um material compósito de madeira e de material sintético, também designado por compósito madeira-plástico (Wood-Plastic-Compound, WPC) . 0 material compósito de materiais sintéticos e madeira e os processos para a sua preparação por extrusâo ou moldagem por injecção sâo bem conhecidos. Há já muitos anos que tais produtos são utilizados em aplicações no interior e exterior.

As bases de tais compósitos são materiais sintéticos, tais como polietileno (PE), polietileno de elevada densidade (HDPE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), policarbonato (PC) ou cloreto de polivinilo (PVC). Estes compósitos possuem características reológicas que permitem manter a temperatura relativamente baixa, entre 130°C e 180°C, durante o processamento conjunto com a madeira. Isto é necessário para evitar, tanto quanto possível, que a madeira sofra danos térmicos. A madeira tem como função reforçar o material sintético ou actuar como carga, sem que as características do material sintético relativas à estabilidade dimensional sejam influenciadas negatívamente e de uma forma contínua devido à acção da água. Isto é particularmente importante para as aplicações no exterior, permitindo obter ura material estável do ponto de vista dimensional. A madeira pode ser utilizada sob a forma de pequenas partículas de 2 madeirar fibras de madeira ou serradura. A distribuição granulométrica caracterizada no quadro 1 corresponde a uma mistura de madeira convencional.

Quadro 1

Tamanho das partículas Percentagem mássica Mm % X > 1,400 2,6 1,400 > X > 1,000 11,5-11,8 1,000 > X > 0,710 21,2 0,710 > X > 0,500 23,2 0,500 > X > 0,400 9,2 0,400 > X > 0,315 11,8 0,315 > X > 0,250 7,2 0,250 > X > 0,125 7,8 X > 0,125 5,1 Total 100,0 A proporção de mistura entre o material sintético e a madeira está compreendida entre 70%:30% e 20%:80% em peso. Como material de madeira é possível utilizar, por exemplo, madeira especialmente preparada sob a forma de serradura ou de tipo serradura ou prensada em agregados de madeira.

Uma das desvantagens de tais compósitos é a sua baixa resistência térmica, devido à temperatura de fusão relativamente baixa dos materiais sintéticos, e outra das desvantagens é o seu preço elevado. A combinação de madeira com materiais sintéticos é já conhecida de inúmeros pedidos de patentes de invenção. O documento JP 2001 088103 descreve um composto de madeira e material sintético que é utilizado como elemento 3 decorativo apelativo sob os pontos de vista óptíco e háptico e que pode absorver uma quantidade substancial de humidade. Para a preparação deste composto utiliza-se um poliéster insaturado e um metacrilato. 0 documento JP 09 254106 descreve um material sintético que é adequado para impregnar uma viga para prolongar o seu tempo de vida. O material sintético é uma mistura de um éster vinílico, uma resina de amida e um poliéster insaturado. 0 documento JP 05 069416A diz respeito a um material que contém madeira e que possui caracteristicas aperfeiçoadas de endurecimento superficial e resistência à fractura. Estas propriedades são obtidas extraindo por ebulição uma resina a partir de um folheado e secando depois o folheado antes do tratamento com o WPC. 0 documento JP 04 348903A descreve um material que contém madeira com propriedades aperfeiçoadas em termos de emissões e resistência à fractura. Estas propriedades são obtidas preenchendo as porosidades internas da madeira com materiais sintéticos, nomeadamente resina fenólica aquosa e resina de polimerização. O documento DE 39 23 555 AI diz respeito a um laminado constituído por uma placa de base, um compósito decorativo de madeira/resina e uma camada laminada pré-impregnada com resina. O compósito de madeira/resina é produzido por introdução de partículas de madeira numa resina termoendurecida aquosa, por exemplo, uma resina de poliéster insaturado, resina de poliuretano, resina de ftalato de díalilo, resina epoxi, resina de silicone, resina fenólica ou resina acrílica. As partículas de 4 madeira formam então entre 10% e 90% da superfície do compósito de madeira/resina. 0 documento DE 23 24 263 AI descreve uma peça moldada feita a partir de aparas residuais individuais coladas entre si com uma cola, em que as aparas são obtidas a partir da produção de placas de madeira. As cavidades existentes entre as camadas individuais de aparas podem ser preenchidas com um aglutinante sintético expansível à base de poliuretano, resina de poliéster insaturado ou resina epoxi. O problema técnico subjacente à presente invenção é a obtenção de um material compósito de elevada qualidade com baixos custos de produção. Este material compósito deverá ser particularmente útil em aplicações no exterior.

Para resolver este problema técnico, utiliza-se como material sintético um poliéster sintético, nomeadamente tereftalato de polietileno (PET) e como material de madeira um material do tipo utilizado, por exemplo, para a preparação de placas de aglomerado de madeira ou placas de fibra. O PET é caracterizado por um ponto de fusão elevado (cerca de 250°C) e confere ao composto a estabilidade térmica necessária. Além disso, o PET, tal como a madeira, possui características polares que fazem dele um bom complemento e favorecem o revestimento de superfícies, v.g., por envernizamento. É mais dispendioso adquirir PET novo do que os materiais sintéticos utilizados de acordo com o estado da técnica. Por este motivo, utiliza-se resíduos provenientes da recolha de material sintético, visto que o PET é muito utilizado como material para embalagens alimentares. Uma 5 grande parte deste produto está presente em garrafas de tara perdida, recolhidas após uma única utilização, e que é novamente utilizado para a produção de garrafas de PET, após o processamento adequado. No entanto, a sua limpeza é bastante dispendiosa, não lhes permitindo competir com o material novo. Em particular, os problemas surgem com as garrafas especialmente coloridas ou com cargas, tais como as que são utilizadas para as garrafas opacas. Além disso, é ainda necessário remover as etiquetas (v.gr., feitas de papel e coladas à garrafa com colas adequadas) e as tampas roscadas. 0 composto de acordo com a invenção não necessita deste tipo de limpeza complicada.

Além disso, demonstrou-se que era vantajoso uma carga inorgânica e misturá-la com o composto. Como carga inorgânica é possível utilizar materiais diferentes: talco, giz, dióxido de titânio, pó de tijolo e corantes inorgânicos, tais como o óxido de ferro. Como vantagens destas cargas inorgânicas refere-se uma melhor resistência à humidade, um maior peso específico e o facto de o composto poder ser colorido de uma forma específica pelos aditivos.

Como exemplos de outras substâncias utilizáveis como aditivos refere-se as que permitem obter características especiais. Assim, a adição de substâncias habitualmente utilizadas na preparação de materiais sintéticos pode influenciar a condutividade eléctrica (por exemplo, através de grafite ou grafite de expansão), a resistência aos UV, o comportamento de envelhecimento, o odor, a capacidade de deposição, a capacidade de adesão, a soldabilidade, a capacidade de levantar aparas e a resistência ao fogo 6 (v.g., através de grafite de expansão, compostos de fósforo ou borato).

Além disso, a adição de agentes expansores de acção química ou física pode influenciar fortemente a porosidade e consequentemente muitas outras características físicas, principalmente as características térmicas. Como exemplo de um agente expansor de acção física refere-se a água e como exemplo de um agente expansor de acção química refere-~se os agentes expansores de grupo azo. A proporção de mistura entre a madeira e o poliéster sintético que demonstrou bons resultados está compreendida entre 30:70 e 70:30. De uma forma vantajosa, a proporção de mistura está compreendida entre 60:40 e 30:70 e de preferência entre 50:50 e 30:70. Uma peça moldada que assim seja produzida ultrapassa outros compósitos de madeira-material sintético devido à sua elevada resistência à flexão e à sua reduzida absorção de água. Quanto maior for a porção de poliéster sintético, tanto melhor serão estas características.

Como processos para a preparação de uma peça moldada constituída, pelo menos parcialmente, por uma massa moldável descrita antes refere-se a extrusão, no caso de peças moldadas em forma de corda, e também a tecnologia de moldagem por injecção, no caso de peças moldadas esféricas e de grande precisão com baixa tolerância.

Tal como é habitual no caso das misturas de materiais sintéticos puras, é possível instalar uma calandra ou uma prensa dupla a jusante da extrusora para a produção de produtos em forma de placa para assim se conseguir uma melhor distribuição da massa moldável e consequentemente uma maior exactidão nas medições, uma melhor qualidade das 7 superfícies e uma tensão interna reduzida nas peças acabadas. A peça moldada constituída pelo composto de madeira--material sintético pode ser aperfeiçoada fundamentalmente por meio de diferentes possibilidades de revestimento.

Assimr enquanto se tentava obter a menor absorção de água possível, demonstrou-se que o composto de madeira-PET também é adequado para laminação, isto é, pode servir de suporte para laminados e impregnados, para outros tipos de folhas, por exemplo, folhas metálicas, para cartão, para cabedal, para linóleo, para cortiça ou para madeira, em particular folheado, etc.. Consoante o seu comportamento em relação à humidade, podem ser necessários sistemas adesivos anidros. Estes podem ser aplicados por processos conhecidos na especialidade, de uma forma contínua ou em ciclos curtos.

Devido à boa resistência térmica do PET e após o ajuste adequado da condutividade eléctrica, nomeadamente por adição de grafite, este composto também é bastante adequado para revestimentos em pó.

De igual modo, o revestimento pode ser aplicado no estado líquido, por exemplo, sob a forma de um revestimento colorido ou em verniz ou de um revestimento da resina artificial. A massa moldável do tipo descrito antes pode ser processada, v,g., em peças moldadas em forma de placa, em particular para revestimento de paredes, revestimento de tectos ou revestimento de chão. A massa moldável proporciona vantagens especialmente interessantes para utilização em áreas húmidas, visto que possibilita, pela primeira vez, a produção de um material com qualquer tipo 8 de revestimento. Os revestimentos cerâmicos, que são normalraente utilizados para este fim, não podem, por exemplo, ser produzidos com decorações impressas.

Para além das necessidades especiais da construção em interiores, também é possível satisfazer tais necessidades em área exteriores, principalmente no que diz respeito a decoração, resistência climatérica e boas características de robustez.

Consoante a aplicação, pode ser aconselhável aplicar perfis marginais nas arestas das placas. Tais perfis podem ser feitos durante a produção das placas ou por meio de um subsequente processamento de aparas, tal como sucede com os materiais das placas convencionais.

Utilizando agentes expansores adequados, é possível obter materiais de placas muito fortes com propriedades térmicas vantajosas. É possível produzir uma multiplicidade de perfis diferentes para os produtos em forma de corda, cujas vantagens em relação aos perfis convencionais de madeira--material sintético são uma maior resistência térmica, uma melhor resistência ao fogo e o facto de não serem inflamáveis em caso de fogo. Os perfis para molduras de janelas e portas podem ser, vantajosamente, preenchidos com espuma no interior para assim se obter excelentes características de isolamento e simultaneamente fazer com que seja possível inserir parafusos em qualquer local, permitindo fixações muito fortes, tais como as que são necessárias quando se lida com elementos muito pesados. Como é evidente, para a construção de molduras pré-montadas é possível produzir a moldura apenas num elemento com a massa moldável de acordo com a invenção, de tal forma que 9 seja possível, por exemplo, obter uma moldura de madeira no interior no quarto e revestir o seu exterior com um perfil feito com a massa moldável resistente às condições climatéricas.

Especialmente no caso dos produtos em forma de cordão concebidos para utilização no exterior, pode ser aconselhável aplicar um revestimento de material sintético por co-extrusão. Sendo assim, é possível obter uma maior protecção contra as condições climatéricas.

Exemplo:

Misturou-se madeira, que possui a distribuição granulométrica indicada no quadro 1, com flocos de PET. Δ madeira é proveniente da produção industrial de placas de aglomerado e não tem nenhum tratamento especial. A humidade é aproximadamente de 2%. Os flocos de PET são provenientes de garrafas de PET fragmentadas. Não se removeu as etiquetas, as tampas e os resíduos alimentares (bebidas leves), As proporções de mistura entre madeira e PET foram de 50:50 (HP 03), 40:60 (HP 02) e 30:70 (HP 01).

Utilizando uma extrusora, produziu-se um granulado de cor castanho médio a escuro a partir da mistura. A partir do granulado assim obtido produziu-se peças moldadas por injecção em forma de placa (aproximadamente 15 x 15 x 0,5 cm3) que possuíam as características a seguir indicadas, após armazenagem em condições climatéricas normais (23°C·, humidade relativa de 501) durante 14 dias. 10

Quadro 2

Composição HP 01 HP 02 HP 03 Resistência â flexão [N/mm2] 64,24 85,53 92,37 Resiliência [kJ/m2] 4,549 5,323 5,550 Densidade [g/cm3] 1,345 1,365 1,345 Intumescimento com água 2 h [%] 11 0,3 0,4 0,4 Intumescimento com água 24 h [%] 11 0,5 0,7 0,9 Intumescimento com agente de lavagem 2 h [%] 21 0,4 0,2 0,5 Intumescimento com agente de lavagem 24 h [%] 2) 0,6 0,5 1,0 Observações Madeira/PET a 30/70% p/p Madeira/PET a 40/601 p/p Madeira/PET a 50/50% p/p 11 Comportamento de intumescimento durante a armazenagem em água durante 2 horas e durante 24 horas. Armazenagem em solução de 20 g de agente de lavagem por 1 L de água; agente de lavagem: sabão 'BULSAN'

Além disso, submeteu-se amostras da composição HP 03 a condições climatéricas artificiais de acordo com o quadro 3 e examinou-se o intumescimento das arestas de acordo com a EN 13329.

No quadro 4 estão apresentados os efeitos das condições climatéricas artificiais sobre as características mecânicas. 11

Quadro 3

Ciclos de clima artificial Passo Operação Temperatura Duração 1 Condensação 45° 24 horas 2 Subciclo passos 3+4 48 x 3 Iluminação com UV O o 2,5 horas 4 Fase de pulverização 0,5 hora 5 Voltar ao passo 1

Explicações/dados técnicos: - a temperatura durante a fase de iluminação com UV era de 60 °C; - a temperatura durante a fase de condensação era de 45°C.; - a intensidade luminosa das lâmpadas UV é de 0,77 W/m2; - a água para pulverização das amostras durante a fase de pulverização (chuva) está à temperatura normal; - a duração total por ciclo: 168 horas; - duração total: 2016 horas (12 semanas) com 12 repetições do ciclo. 12

Quadro 4

Alterações na resistência à flexão e na resiliência após 400 h, 1000 h e 2016 h de condições climatéricas artificiais Composição HP 03 Resistência à flexão ao fim de 400 horas -8% Resistência à flexão ao fim de 1000 horas —13 % Resistência à flexão ao fim de 2016 horas -18% Resiliência ao fim de 400 horas Sem correlação significativa Resiliência ao fim de 1000 horas Sem correlação significativa Resiliência ao fim de 2016 horas Sem correlação significativa

Mediu-se o intumescimento da mistura HP 03 (50% de madeira/50% de PET) nas arestas de acordo com a EN 13329, tendo-se obtido valores inferiores a 2%.

Lisboa, 21.05.2007

Claims

1 KEIVIMDICAÇÕSS 1. Massa moldável feita de um material sintético termoplástico e de um componente de reforço, caracterizada pelo facto de o material termoplástico ser um tereftalato de polietileno (PTE) e o componente de reforço ser um material de madeira.

2. Massa moldável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de o componente de reforço orgânico ser pequenas partículas de madeira ou fibras de madeira.

3. Massa moldável de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo facto de o PET ser um resíduo da recolha de produtos de PET usados, em particular proveniente da recolha de embalagens.

4. Massa moldável de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo facto de se prever uma carga inorgânica.

5. Massa moldável de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo facto de a carga inorgânica ser prevista para influenciar a resistência à humidade e/ou o peso específico e/ou para fins de coloração.

6. Massa moldável de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo facto de se prever um aditivo para influenciar a condutividade eléctrica, a resistência aos UV, o comportamento de envelhecimento, o 2 odor, a revestibilidade, a colagem, a soldabilidade, a maquinabilidade e/ou a resistência ao fogo.

7. Massa moldável de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo facto de se prever um agente expansor orgânico ou físico para influenciar a porosidade e/ou as características térmicas.

8. Massa moldável de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo facto de a proporção de mistura entre a madeira e o PET estar compreendida entre 70:30 e 30:70, em particular entre 60:40 e 30:70 e de preferência entre 50:50 e 30:70.

9. Processo para a produção de uma peça moldada a partir de uma massa moldável de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 8r caxacterizada pelo facto de a massa moldável ser produzida por modelação termoplástica, de preferência por extrusâo ou moldagem por injecção.

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo facto de se produzir uma peça moldada em forma de placa.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de a peça moldada ser pós~processada por meio de uma calandra ou de um prensa dupla a jusante da extrusora. 3

12. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo facto de se produzir uma peça moldada em forma de cordão.

13. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 10 a 12, caracteriz ado pelo facto de pelo menos uma . das superfícies da peça moldada ser revestida

- 14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo facto de a superfície ser laminada com um laminado, um impregnado, uma folha, em particular uma folha metálica, cartão, cabedal, linóleo, cortiça ou madeira, em particular folheada,

15. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo facto de a superfície ser revestida com um revestimento em pó.

16. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo facto de o revestimento ser aplicado no estado líquido.

17. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo facto de se utilizar como revestimento líquido um revestimento colorido, um verniz ou uma resina artificial.

18. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo facto de se aplicar um revestimento de material sintético por co-extrusão. 4

19. Peça moldada constituída, pelo menos parcialmente, por uma massa moldável de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 8.

20. Peça moldada de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo facto de a peça moldada ter sido produzida por um processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 9 a 18.

21. Peça moldada de acordo com uma das reivindicações 19 ou 20, caracterizada pelo facto de a peça moldada ser utilizada como revestimento de paredes, de tecto ou de chão,

22. Peça moldada de acordo com uma das reivindicações 19 ou 20, caracterizada pelo facto de a peça moldada ser utilizada como perfil, em particular como elemento para molduras de janelas ou de portas.

23. Peça moldada de acordo com uma das reivindicações 19 ou 20, caracterizada pelo facto de pelo menos uma superfície da peça moldada ser revestida.

24. Peça moldada de acordo com uma qualquer das reivindicações 19 a 23, caracterizada pelo facto de o íntumescimentQ por armazenagem em água durante 2 horas ser inferior a 0,5% e inferior a 1,0% por armazenagem em água durante 24 horas ou períodos superiores.

25. Peça moldada de acordo com uma qualquer das reivindicações 19 a 23, caracterizada pelo facto de a 5 alteração da resistência mecânica à flexão da peça moldada ser inferior a 10% após envelhecimento climatérico artificial durante 400 horas, em particular 8%,

26. Peça moldada de acordo com uma qualquer das reivindicações 19 a 23, caracterizada pelo facto de a alteração da resistência mecânica à flexão da peça moldada ser inferior a 15% após envelhecimento climatérico artificial durante 1000 horas, em particular 13%.

27. Peça moldada de acordo com uma qualquer das reivindicações 19 a 23, caracterizada pelo facto de a alteração da resistência mecânica à flexão da peça moldada ser inferior a 20% após envelhecimento climatérico artificial durante 2016 horas, em particular 18%.

28. Peça moldada de acordo com uma qualquer das reivindicações 19 a 23, caracterizada pelo facto de o intumescimento das arestas ser inferior a 2%, medida de acordo com a EN 13329. Lisboa, 21.05.2007