PT1682463E - Método para produção de objectos compostos utilizando a grafite e a vermiculita expandidas - Google Patents

Description

Descrição Método para produção de objectos compostos utilizando a grafite e a vermiculita expandidas A invenção refere-se a um método para a produção de objectos compostos que compreendem pelo menos duas partes distintas que tem as propriedades e/ou funções diferentes, ou mesmo antagonistas.

Estas propriedades e/ou funções diferentes, por um lado obrigam o uso de materiais diferentes para realizar as ditas partes do objecto, e por outro lado conduzem a métodos de produção frequentemente complexos e longos, que incluem especialmente as etapas de realização independente das duas partes do objecto, seguídamente da montagem das ditas partes. A titulo de exemplo dos objectos compostos conhecidos, pode-se citar os objectos também diversos e variados como: - as células electroquímicas, que compreendem, por um lado, dois eléctrodos que apresentam especialmente as propriedades de condução elecnrónica e de hídrofobia, e por outro lado, um meio trocador de íons, como a água ou uma membrana porosa que tem as propriedades de condução ióníca (e não electrónica) e de hidrofilía, a qual o meio separa os eléctrodos e integra uma solução electrolítica. Conhece-se particularmente a célula eiectroquímica descrita pelo documento WO 02/069415, cujos eléctrodos são constituídos cada um por uma lâmina de grafite flexível obtida a partir da grafite expandida em seguida laminada (compressão uniaxíal entre os rolos compressores, segundo uma díreeção de compressão denotada como "c"), a oual a lâmina sofre de 1/38 seguida uma operação de martelagem que deforma os seus planos de carbono (inicialmente paralelos) e cria canais transversais segundo a direcção "c" para atenuar os inconvenientes resultantes da anisotropia do Papyex ® (resistivídade electrónica e térmica segundo a direcção "e"). A face da lâmina destinada a estar em contacto com a membrana de troca de íons sofre de seguida diversos tratamentos: tratamento catalítico pelo depósito de um metal catalítico {metal nobre como a platina), tratamento hidrófobo por um aditivo resistente a água, como os polímeros fluorados (e especialmente o politetrafiuoroetileno dito Teflon ®). Além disso, a membrana de troca de íons é realizada a partir de telas de vidro, de poliolefinas porosas como o polietileno, o polipropileno... A membrana e os eléctrodos devem de seguida ser montados. A realização de tal célula é incontestavelmente complexa e longa (número de operações e de tratamentos importantes),· ela necessita de instalações pesadas e onerosas, e emprega uma quantidade de materiais {diversos polímeros, metais nobres...); - os moldes de fundição, utilizados para moldar as peças metálicas a partir das misturas de fusão, e que compreendem uma parte interna refractária destinada a estar em contacto com a mistura de fusão. Pode ser vantajoso dotar de tais moldes de uma parte externa isoiante, para permitir a sua manipulação durante as operações de moldagem sem risco de queimar. Conhecem-se particulamente os moldes de areia, ou outro material refractário não de sílícone (zircão, cr omita, divina, bauxita) . Tal molde é construído em duas partes, cada uma correspondente sensivelmente a uma metade de um modelo a reproduzir, por compressão da areia numa moldura. Ά areia é apertada entre a moldura e o modelo, de seguida o modelo ê retirado. A coesão da areia é assegurada 2/38 por um ligante, especialmente escolhido entre a argila húmida, os géis de sílica, as resinas sintéticas, os címentos.,., ou pelas ligações do tipo cerâmica que se cria em temperatura elevada. A moldura é de seguida duplicada num caixão externo isolante. Outra complexidade de tal método, convém notar, que a manipulação da areia é penosa e perigosa (os pós de si li cato, voláteis, obrigam a usar uma máscara), e que a areias, certamente refractárias, apresentam propriedades um tanto desvantajosas: a sua estrutura em grão conduz a obtenção de moldes de estado de superfície grossei.ro que convém aperfeiçoar as operações suplementares de conclusão (polimento, por exemplo); suas propriedades térmicas não permitem controlar a velocidade de resfriamento da mistura em fusão e podem tornar fracas as operações de penetração da mistura e eventualmente degradar as características mecânicas da peca moldada obtida; um molde em areia serve apenas uma vez, e a reciclagem da areia torna difícil ver, impossível pela presença das faixas; - os conversores heliotérmicos, cujo objecto é converter a radiação solar em energia térmica, e que compreende usualmente: - uma placa de absorção, apta a absorver as radiações térmicas solares e conduzir o calor, geralmente realizado em cobre e cuja face exposta às radiações solares, dita face de absorção, é tratada por anodízação cromo negro (muito tóxico) para apresentar um coeficiente de absorção e uma. selectividade melhorada, - um trocador de calor arranjado sob a placa, formado por um circuito tubular que transporta um. fluido térmico, 0(s) tubo(s) do circuito é(são) scldado(s) soore a face da placa 3/38 oposta à face de absorção, dita face de transferência, A superfície real de troca térmica é limitada à zona de contacto entre o{s) tubo(s) e a face de transferência, zona que é linear para um tubo de secção circular, - um caixão no qual são arranjados a placa e o trocador, e cuja face, orientada para o sol, é transparente às radiações solares e de preferência adaptada para criar um efeito de estufa no interior do caixão, enquanto que as outras faces do caixão são duplicadas com um complexo isolante formado por uma camada de espuma de poliuretano intercalada entre dois filmes reflectores em alumínio, para evitar qualquer perda de calor por estas faces. É claro, tendo em vista a complexidade de tal objecto, que o seu método de produção é longo e oneroso, de tal modo compreende as etapas, utiliza instalações pesadas e emprega materiais dispendiosos: fabrico da placa por moldagem, lamínação..., tratamento de anodização da placa, fabrico do circuito tubular por extrusão, dobragem..., diversos tratamentos anticorrosivos da placa e do circuito, fabrico do caixão, fabrico dos filmes reflectores, duplicação do caixão por injecção de espuma de poliuretano e disposição dos filmes reflectores..., montagem do conjunto dos elementos do conversor, com, especialmente, soldagem do circuito trocador na placa... A invenção visa propor um método de produção de tais objectos compostos, que seja simples, rápido e barato.

Numa versão preferida, a invenção visa particularmente propor um método que permite, numa única operação, formar e montar duas partes distintas do objecto apresentando 4/38 propriedades e/ou funções diferentes, ou mesmo antagonistas,

Um outro objectivo da invenção é o fornecimento de objectos compostos cujas propriedades e/ou funções conhecidas sejam melhoradas ou que ofereçam novas vantagens, A invenção refere-se a um método de produção de um objecto composto que compreende pelo menos duas partes distintas que têm propriedades e/ou funções diferentes, caraoterízado por: - se formar pelo menos uma camada que compreende maís de 70 I em peso de um material expandido escolhido entre as grafites expandidas, - se formar pelo menos' uma outra camada que compreende maís de 70 % em peso de um outro material expandido escolhido entre as vermlculitas expandidas, - de seguida, comprimir-se simultaneamente as camadas formadas de forma a consolidá-las, cada camada consolidada correspondendo a uma das partes do objecto.

Note-se que as camadas podem ser formadas simultaneamente ou sucessivamente numa ordem ou numa outra segundo o objecto a se produzir. Em toda a sequência, os termos "camada de grafite" designam uma camada que compreende mais de 70 t em peso de um material expandido escolhido entre as grafites expandidas; do mesmo modo, os termos "camada de vermículíta" designam uma camada que compreende maís de 70 % em peso do um material expandido escolhido entre as vermlculitas expandidas. O estado, consolidado ou não, da camada considerada é determinada se necessário. 5/38 0 passo inventivo que tem presidido a concepção da invenção assim consistiu, de um lado, em escolher utilizar peio menos dois materiais expandidos para a realização das partes distintas do objecto às funções e/ou propriedades diferentes, e, por outro lado, imaginar que seja possível comprimir simultaneamente as camadas distintas de tais materiais e obter assim a consolidação de cada camada, apesar das diferenças estruturais (em termos do arranjo cristalino, da grannlometria, do modo de consolidação...)/ mecânicas (resistência à compressão, viscosidade...), etc., dos ditos materiais. Contra qualquer lógica, os inventores encontraram que era mesmo possível controlar as densidades respectívas das duas camadas, particularmente seleccionando o perfil granulométricc da vermiculita expandida utilizada. Consegue-se assim obter urna camada de vermiculita consolidada enquanto que a camada de grafite - que se consolida em primeiro e absorve, antes da sua consolidação, a maior parte da compressão aplicada - apresenta apenas uma fraca densidade próxima da sua densidade mínima de consolidação (da ordem de 30 Kg/m3).

Os inventores também puderam constatar, de maneira surpreendente, que a compressão das duas camadas adjacentes, ou seja, que apresentam as faces em contacto, permitia obter as camadas consolidadas solidárias uma a outra, incluindo no caso dc uma compressão segundo uma única direcção ortogonal às ditas camadas, ou seja, ortogonal à sua interface. Este resultado apareceu surpreendente, se se considerar que a grafite consolida-se primeiro e numa estrutura ordenada lamelar, cujas lâminas paralelas podem deslizar umas em relação às outras e conferir à grafite re-comprímida um carácter lubrificante, enquanto a consolidação da verniícuiita intervêm apenas após a consolidação da grafite e conduz a uma estrutura não 6/38 ordenada. Por conseguinte, poderia esperar que a vermiculita, que, além disso, apresenra uma granulometria superior a da grafite, não possa vir a fixar-se na superfície lisa e deslizante da camada consolidada da grafite. Uma solidarização é operada, no entanto, e constata-se a posteriori uma ligeira imbricação dos planos da grafite e dos grãos de vermiculita na interface das camadas consolidadas, 0 método segundo a invenção permite a realização de duas partes distintas de um obiecto, que tem propriedades e/ou funções diferentes ou mesmo antagonistas, por operações simples e em baixo número (formação seguida de compressão-simultânea das camadas), Permite em especial reunir, em apenas uma operação, ao mesmo tempo acções de formação e de montagem das ditas partes. 0 método segundo a invenção é particularmente simples e rápido; necessita pouca mão~de-obra.

Para além destas vantagens, convém observar que a grafite e a vermiculita re-comprímidos são facilmente recicláveis (é suficiente o esfoliar novamente através de uma solução de intercalação).

Vantajosamente e segundo a invenção, pelo menos duas das camadas são formadas adjacentes. Em alternativa, as camadas são formadas de maneira a não apresentar nenhuma superfície de contacto. Tal é o caso se se intercalar os meios de separação (lâmina de separação, por exemplo, de um material apropriado) entre as ditas camadas ou se o objecto a produzir compreende, além das suas duas partes distintas ínicialmente definidas, uma terceira parte que vai se intercalar entre as duas primeiras, e que se coloca entre as duas camadas antes de comprimi-las. 7/38

Segundo a invenção, comprime-se simultaneamente às camadas formadas segundo várias di recções, e especialmente segunde três direcções ortogonais. Em. alternativa, as camadas formadas são comprimidas segundo uma única direcção, e especialmente segundo uma direcção sensivelmente ortogonal a um plano frontal de uma camada ou a um plano de interface entre as ditas camadas. A escolha entre estes dois métodos depende essencíalmente das propriedades desejadas para a camada de grafite: uma compressão uniaxial (segundo uma única direcção) as camadas conduzem à obtenção de uma camada consolidada de grafite fortemente anisótropa (as propriedades obtidas segundo a direcção "c" de compressão diferente daquelas obtidas segundo qualquer direcção "a” ortogonal à direcção "c"), enquanto que uma compressão segundo todas as direcções (resultado obtido, por exemplo, comprimindo de acordo com três direcções ortogonais) conduzido à obtenção de uma camada consolidada de grafite fracamente anisótropa. Fazendo variar as compressões aplicadas sob as camadas de acordo com cada direcção, pode-se ajustar e controlar as propriedades da camada consolidada de grafite.

Numa versão da invenção, submete-se as camadas formadas a uma única operação de compressão de acordo com cada direcção. Em outros termos, comprime-se as camadas apenas uma vez de acordo com cada direcção.

Vantajosamente e segundo a invenção, submete-se as camadas formadas a uma única operação de compressão, que estas sejam comprimidas segundo apenas numa direcção ou segundo várias direcções símultaneamenre. A formação e a montagem segundo a invenção das duas parr.es distintas do objecto, realizam-se neste caso numa só operação. 8/38

Em alternativa, submete-se as camadas formadas a uma pluralidade de operações distintas de compressão segundo pelo menos uma dírecção. Em particular, efeetua-se, segundo esta direcçâo, uma primeira compressão adaptada para consolidar as camadas formadas para permitir a sua manipulação, e, ulteriormente, uma segunda compressão adaptada para conferir uma densidade desejada (superior a densidade mínima de consolidação; a uma das ditas camadas.

Vantajosamente e de acordo com a invenção, durante a compressão das camadas formadas, imprime-se sob pelo menos uma face, dita face exterior, de pelo menos uma camada de grafite, as formas em partes côncavas abertas, ditas formas de captura, adaptadas para prender as ondas infravermelhas. As formas de captura apresentam particularmente pelo menos uma dimensão frontal (abertura) compreendida entre 1 um e 5 cm. Entende-se por "face exterior" uma face da camada de grafite aparente desde o exterior do objecto, de modo que possa ser exposta às radiações infravermelhas.

Graças à selectívidade óptica e a boa difusibi1 idade térmica da grafite expandida re-comprimldo, é possível regular a temperatura da camada consolidada de grafite expondo pelo menos uma das suas faces exteriores a uma radiação infravermelha. A presença das formas de captura melhora a produção de calorias por um aquecimento por radiação; uma onda incidente que penetra no ínnerior de uma forma de captura súbita de múltiplas reflexões sob as faces perante a forma de captura; a energia da onda é fínalmente quase absorvida pela grafite ao nível de tal forma de captura (a proporção do fluxo incidente que é reflectído para o exterior da forma e, por conseguinte eventualmente perdido é multo fraco). 9/38

Além disso, aumentando a superfície da face exterior, a presença das formas de captura contribui ígualraente para facilitar não apenas a produção de calorias, mas também a eliminação das calorias durante um resfriamento da camada de grafite. Finalmente, as formas de captura diminuem ainda a inércia térmica da camada de grafite, já fraca devido ás propriedades intrínsecas da grafite expandida re~ comprimida.

As formas de captura impressas podem ser marcas lineares como fendas, ranhuras, sulcos... reotos ou curvos, de secção circular, quadrada, triangular..., ou ainda de marcas pontuais de forma piramidal, cónica, semiesférica, cilíndrica (secção quadrada ou circular}.... A geometria das formas impressas é seleccíonada em função dos comprimentos de onda a absorver e da resposta térmica desejada para a camada consolidada de grafite. É igualmente possível, durante a compressão das camadas formadas, imprimir, sob pelo menos uma face exterior de ima camada (de grafite ou, de preferência, de vermiculita), as formas de captura adaptadas para prender as ondas sonoras ou ainda as ondas electromagnéticas, segundo o destino do objecto.

Em todo o caso, a invenção permite dotar um objecto (ou uma parte do objecto), de armadilha de ondas, e de maneira simples, rápida, económica... sem que estas funções suplementares do objecto necessitem da adição de órgãos ou meios suplementares ou o emprego de uma etapa suplementar no método de produção. As armadilhas de ondas são com efeito realizadas no interior das camadas de grafite ou de vermiculita, ao mesmo tempo que a consolidação destas camadas. 10/38

Vantajosamente e segundo a invenção, utiliza-se, a titulo de grafite expandida, urna grafite natural expandida, eventualmente esmagada (mas de preferência obtida após a esfoliação),

Note-se que, segundo a invenção, as camadas formadas podem conter outros materiais expandidos definidos anteriormente, os aditivos seleccionados entre os materiais expandidos ou não, em função das propriedades e funções das partes do objecto a realizar. Em particular, a camada de vermicuiita pode compreender menos de 30 % em peso de aditivos seleccionados entre a perlita, os materiais expandidos obtidos a partir dos óxidos como o SíCq ou ΆΙ2Ο3, as canditas, as ilítas, as esmectitas, as caolínítas. A invenção refere-se em particular a um método para a produção de uma célula electroquímica. Para esta aplicação, forma-se uma camada de vermicuiita expandida entre duas camadas de grafite expandida, de seguida comprime-se simultaneamente as camadas formadas. Cada camada consolidada de grafite forma um eléctrodo, ao passo que a camada consolidada de vermicuiita forma uma membrana de troca de íons entre os ditos eléctrodos. Vantajosamente e segundo a invenção, cada camada de grafite expandida formada compreende menos de 20 I em peso de um pó de um material catalítico (metal ou óxido de metal, por exemplo), visando catalisar e/ou favorecer as reacções electroquimicas. A célula electroquímica produzida segundo a invenção é dita célula seca: a solução electrolítica - ou o solvente, quando os reagentes são dispostos previamente nas camadas de vermicuiita expandida - é acrescentada na demanda no momento da utilização da célula. A Impregnação da membrana 11/38 pode ser facilmente efectuada por qualquer meio adaptado, por exemplo, através de uma pipeta.

Nore-se que tal célula seca pode servir de reaetor electroquímico, pilha combustível, mas também de célula bio-electroquímica como uma célula de medida da taxa de glicose no sangue. Nas células de medida da taxa de glicose conhecidas, o depósito de uma gota de sangue sob a lingueta amovível prevista para este efeito, provoca a cativação de uma enzima presente num eléctrodo da célula e a geração subsequente de uma corrente eléetríoa, A activaçâo da enzima e a intensidade da corrente produto são directamente proporcionais à taxa de glicose presente no sangue. Nas células anteriores conhecidas, as enzimas, absorvidas sob a forma liofilizada na superfície de um eléctrodo, terminam por se detectar. Vantajosamente e segundo a invenção a camada de vermicuiita formada compreende as enzimas iíofilízadas. Em outros temos, as enzimas são directamente misturadas à vermicuiita expandida antes da formação e compressão das camadas, de modo a que sejam imobilizadas no interior da camada consolidada ae vermicuiita (membrana), a duração de vida da célula é consideravelmente prolongada.

Vantajosamente e segundo a invenção, comprime-se simultaneamente as camadas formadas segundo três direcções ortogonais, para reduzir a anisotropia das camadas de grafite e obter assim os eléctrodos que apresentam uma boa condutividade electrónica em todas as direcções, e compreende numa direcção ortogonal ao plano da interface entre o eléctrodo e a membrana.

Vantajosamente e segundo a invenção, se comprime simultaneamente as camadas formadas de tal modo que as duas camadas consolidadas de grafite apresentem uma densidade 12/38 compreendida entre 30 e 60 Kg/rn3. Em outros termos as camadas são 3 i geiramente comprimidas para permitir dispor os eléctrodos de grafite porosos. A reacçâo electroquímica de cada eléctrodo efectua-se assim não somente na interface do eléctrodo de grafite e da membrana de vermicuiita, mas também no interior mesmo do eléctrodo. A superfície específica onde ocorrem as reacções electroquímicas, e, por conseguinte o rendimento da célula e3 ectroquímica, ê consideravelmente aumentada. A invenção permite, por conseguinte melhorar as propriedades das partes do objecto realizadas.

Vantajosamente e segundo a invenção, em alternativa ou em combinação, com pelo menos uma das camadas de grafite, forma-se os microsulcos sob uma face da dita camada, di.fa camada interior, orientada para a camada de vermicuiita. Para o efeito coiocam-se os fios destrutíveis (destruídos pelo aquecimento ou pela reacção química...) ou amovíveis entre a camada de grafite expandida e a camada de vermicuiita expandida durante a sua formação, os quais são destruídos ou retirados, uma vez as camadas consolidadas. Os microsulcos permitem, não apenas aumentar a superfície especifica de reacção sobre o eléctrodo, mas também, de formar, a interface entre o eléctrodo e a membrana de troca de íons, as micro-canalizações utilizadas para criar uma circulação de reagentes electrclíticos ao longo do eléctrodo e permitir um funcionamento contínuamente da célula eleetroquímica.

Vantajosamente e segundo a invenção, incorpora-se os órgãos de aquecimento/resfriamento, hidráulicos ou elêctrícos, por exemplo, em pelo menos uma das camadas de grafite expandida durante a sua formação, para realizar uma regulação térmica dos reagentes. 13/38 0 aquecimento pode igualmente ser realizado sem o contacto através de pelo menos um gerador infravermelho situado no exterior e a distância da célula electroquírnica, graças à selectividade óptica da grafite expandida re-eomprimida. Imprime-se então, de preferência, as formas de captura sob pelo menos uma face exterior de pelo menos uma das camadas de grafite, para aumentar a absorção das radiações infravermelhas. A face exterior impressa é tipicamente a face exterior frontal do e.léctrodo, as formas de captura impressas orientadas para a membrana. Nesta aplicação, as formas de captura impressas apresentam de preferência pelo menos uma dimensão frontal (abertura) compreendida entre 1 um e 5 mm, e uma profundidade compreendida entre 1 pm e 1 mm» A invenção oferece também a possibilidade de regular a temperatura dos reagentes na célula e, por conseguinte de controlar as cinéticas de reacçãc de interesse e melhorar consideravelmente os rendimentos dominando alguns factores limitadores * eliminação das calorias produzidas no caso de uma reacção exotérmica, produção das calorias no caso de uma reacção endotérmica. A invenção refere-se igualmente a um método para produção de um molde, e especialmente de um molde de fundição. Para esta aplicação, reveste-se um modelo (forma que se deseja reproduzir em seguida através do molde) de uma camada de grafite expandida, em seguida forma-se uma camada de vermiculita expandida sobreposta peio menos parcialmente a camada de grafite, em seguida se comprime simultaneamente as camadas formadas. A camada de grafite, refractária, corresponde à parte do molde destinada a receber a liga metálica em fusão; a camada de vermiculita forma uma protecção ísolante pelo menos sobre uma parte do molde, e 14/38 permite a sua manipulação sem risco de queimar. Note-se que a invenção se aplica à realização de qualquer tipo de molde fé aplicável independentemente do material que é destinado a receber o molde - resina terraoendurecida, etc.-}, mas que é partíeularmente vantajosa quando é desejada uma protecção isolante do molde.

Para além da sua simplicidade e rapidez, o método segundo a invenção apresenta múltiplas vantagens: possibilidade de realizar os moldes nas formas complexas, em apenas uma operação: precisão dimensional e excelente qualidade do estado da superfície dos moldes obtidos, que permitem se libertar das operações usuais de conclusão (usinagem, polimento....), facilidade de desmontagem devido ao carácter lubrificante da grafite expandida re-comprimida; grande perpetuidade dos moldes obtidos, que podem ser utilizados um grande número de vezes e conservados particularmente um bom estado de superfícies apesar das agressões térmicas e eventual mente químicas (corrosão, oxidação...) sofridas; possibilidade de controlar a velocidade de resfriamento e de consolidação da mistura ern fusão, conforme explicado acima....

Vantajosamente e segundo a invenção, comprime-se simultaneamente as camadas formadas de modo que a camada consolidada de grafite apresente uma densidade superior a 40 Rg/m3 para um molde destinado às aplicações de baixa temperatura (materiais para modelar do tipo gesso, plástico, elastómero) e, de preferência uma densidade superior a 100 Rg/m3 para um molde destinado às aplicações de elevada temperatura como um molde de fundição (materiais para modelar do tipo 1íga em fusão), uma densidade superior a 40 kg/m3 garantindo, em qualquer estado de causa, uma total impermeabilidade do molde em comparação aos materiais 15/38 pa.ra modelar roais fina e ma is liquida, e um estado de superfície partioularmente fine. Note-se que uma densidade superior a 100 Kg/m3 é preferida no caso de um molde destinado às aplicações de elevada temperatura, porque confere uma melhor difusibilida.de térmica para a camada consolidada de grafite e oferece, por conseguinte a possibilidade de controlar eficazmente a temperatura do molde e a velocidade de resfriamento do material a modelar.

Vantajosamente e segundo a invenção, colocam-se os órgãos de aquecimento/resfriamento, como uma parte de um circuito eléctríco ou hidráulico na camada de grafite expandida durante sua formação. As forças de compressão aplicadas neste caso são escolhidas suficientemente fracas para não danificar os órgãos de aquecimento/resfriamento e particularmente adaptadas para conferir à camada consolidada de grafite uma densidade interior a 400 Kg/m3. A grafite expandida sendo uma boa condutora térmica, que apresenta uma excelente difusibilidade térmica, os meios de aquecimento/resfriamento são utilizados para regular a temperatura do molde e, por conseguinte controlar a velocidade de resfriamento e de consolidação da liga em fusão.

Em alternativa, forma-se, na massa da grafite, pelo menos uma canalização adaptada para receber um fluido de aquecimento/resfriamento, e que constituí, por conseguinte (com este fluido e os meio de circulação e de aquecimento/resfriamento do dito fluído) os meios de aquecimento/resfriamento do molde. Para o efeito, coloca-se um tubo destrutível (por fusão ou pela reacção química...) ou amovível (o tubo é neste caso previsto flexível para permitir a sua retirada qualquer que seja a forma de canalização realizada) na camada de grafite expandida 16/38 durante a sua formação, o(s) dito(s) tubos sendo destruído{s) ou retirado(s) uma vez a camada de grafite consolidada. As forças de compressão são escolhidas suficientemente elevadas para obter uma densidade de grafite que confere impermeabilidade e arranjo mecânico a cada canalização formada. Assim, comprime-se de preferência as camadas de forma que as camadas consolidadas de grafite apresentem uma densidade superior a 150 Kg/m3. O aquecimento do molde, e de forma geral a regulação da sua temperatura, pode igualmente efectuar-se sem contacto com o auxílio de geradores infravermelhos colocados a distância do molde. Mesta modalidade de realização, a camada de vermiculita é formada de forma a não sobrepor o conjunto das faces da camada de grafite e a deixar exposta peio menos uma face da dita camada de grafite, dita face exterior, que seja aparente durante a utilização do molde, em vista da sua exposição às radiações infravermelhas. Vantajosamente e segundo a invenção, imprime-se as formas de captura sob pelo menos uma face exterior da camada de grafite. Meta adaptação, as formas de captura impressas apresentam de preferência pelo menos uma dimensão frontal (abertura) compreendida entre 1 mm e 2 cm e uma profundidade compreendida entre 1 mm e 10 cm. A invenção refere-se Igualmente a um método para a produção de um conversor heliotérmico. Nesta aplicação, forma-se uma camada de grafite expandida na qual se dispõe pelo menos uma canalização adaptada para receber um fluido térmico, forma-se uma camada de vermiculita sobreposta parcialmente à camada de grafite e deixando descoberta pelo menos uma face da dita camada de grafite, dita face de absorção, em seguida comprime-se simultaneamente as camadas formadas. Para obter a(s) canalização(çoes), coloca-se pelo menos um 17/38 tubo permanente, metálico por exemolo, e particularmente curvo, na camada de grafite expandida, sendo necessário que se entenda por "tubo permanente" um tubo adaptado para receber em seguida um fluido térmico e que é deixado na camada de grafite consolidada. Em alternativa, coloca-se pelo menos um tubo destrutível ou amovível na camada de grafite expandida, o {s) dito(s) tubo(s) sendo destruído(s) ou retirado(s) uma vez a camada de grafite consolidada. A camada consolidada de grafite, por conseguinte pelo menos uma face sobreposta pela vermículita e pode absorver as radiações solares, realiza uma troca térmica partícularmente eficiente. Com efeito, a grafite expandida re-comprímída possui uma excelente difusibílidade térmica (melhor que aquele metai aetualmente utilizado). A camada consolidada de vermículita forma uma placa ou um caixão isoiante. A taxa de compressão das camadas é escolhida em função das propriedades térmicas e mecânicas desejadas para a camada de grafite. No caso onde as canalizações do fluido térmico são formadas directamente na massa de grafite (utilizando os tubos destrutíveis ou amovíveis), a taxa de compressão é seieccíonada suficientemente elevada para conferir ao conjunto um comportamento mecânico correcto, compatível ccm as forças sofridas (pressão do fluido nas canalizações, conexões hidráulicas, dilatações e contracções devido às variações importantes de temperatura (Verão-Inverno)). Em particular, comprime-se as cartadas para que a camada de grafite apresente uma densidade superior a 150 Kg/m3.

No caso quando as canalizações do fluído térmico são constituídas de tubos conectados (metálicos, por exemplo), não é necessário que a grafite participe da rigidez 18/38 mecânica do conjunto. Privilegia-se então a pesquisa de um ganho de peso e de unia melhoria das propriedades térmicas do trocador e do rendimento energético do conversor; a taxa de compressão pode ser seleccionada relatlvarwsnte fraca. Em particular, comprime-se as camadas de tal forma que a camada de grafite apresenta uma densidade inferior a 400 Kg/m3.

Note-se que, nos dois casos, comprime-se de preferência as camadas uma só vez e segundo uma única direcção, para simplificar o método de produção.

Além da sua simplicidade e rapidez de execução, o método segundo a invenção apresenta a vantagem de fornecer um conversor heliotérmico com rendimento melhorado, tendo em conta as propriedades térmicas vantajosas da grafite expandida re-comprimida e da mesma estrutura do trocador térmico. Que as canalizações do trocador sejam formadas na massa da grafite ou constituídas por tubos conectados, a superfície do trocador térmico corresponda à totalidade da superfície cilíndrica das canalizações, e não apenas a uma linha de contacto entre uma superfície cilíndrica e uma placa, como é o caso nos conversores anteriores. Além disso, o método segundo a invenção permite livrar-se de qualquer tratamento electroquímico tóxico ou perigoso em via de uma absorvência selectíva e melhorada (tratamento actualmente realizado com óxido de cromo, muito tóxico e em termo proscrito), e fornecer um conversor mais ágil, mais simples e mais fiável. Os riscos de não funcionamento e os custos de manutenção do conversor são consideravelmente reduzidos. A selectívidade óptica ao infravermelho do absorvedor de grafite favorece igualmente o efeito estufa necessário para 19/38 a conversão heliotérmica. Vantaj osamente e segundo a invenção, durante a compressão das camadas formadas, imprime-se as formas de captura adaptadas a prender as radiações infravermelhas solares sobre a face de absorção da camada de grafite. As formas impressas apresentam de preferência pelo menos uma dimensão frontal (abertura) compreendida, entre 10 gm e 1 cm e uma profundidade compreendida entre 1 mm e 1 cm.

Essas formas de captura aumentam consideravelmente nâo apenas a superfície de absorção do absorvedor de grafite, mas igualmente a selectividade óptica geométrica aos comprimentos de ondas situados no infravermelho.

Permitem, além disso, reforçar pontualmente, e por consequência global, a rigidez e o comportamento mecânico da camada consolidada de grafite, aumentando a densidade de grafite na proximidade de cada forma de captura. E preferível deslocar as formas de captura em relação às canalizações do fluido térmico, para não apenas limitar as forças de compressão sobre estas canalizações (forças que seriam aumentadas pela presença de matrizes de impressão das formas de captura perante as canalizações), mas também para optimizar os perfis mecânicos e térmicos da camada consolidada de grafite. A invenção estende-se a um objecto composto pelo menos de duas partes distintas que tem. as propriedades e/ou funções diferentes, caraeterlzado por uma das partes compreender uma camada consolidada que compreende mais de 70 I em peso de um material, expandido re-comprimido escolhido entre as grafites expandidas, e por uma outra das partes compreender uma outra camada oonsoltdada compreendendo mais de 70 I em 20/38 peso de uni outro material expandido consolidado escolhido entre as vermiculitas expandidas. Tal objecto pode vantajosamente ser obtido por um método no qual as camadas de gra.fi.te e vermiculita são comprimidas simultaneamente, e que, de preferência, compreenda apenas um etapa de compressão (uni.axial ou multiaxial) . A invenção refere-se em particular a uma célula electroquímica, que compreende pelo menos uma camada consolidada de vermiculita expandida re-comprimida, intercalada entre duas camadas consolidadas de grafite expandida re-comprimida. As camadas consolidadas de grafite apresentam de preferência uma densidade compreendida entre 30 e 60 Kg/m3, de modo que sejam porosas. Vantajosamente e segundo a invenção, pelo menos uma das camadas consolidadas de grafite apresenta microsuioos sob uma face, dita face interior, orientada para a camada de vermiculita. Vantajosamente e segundo a invenção, pelo menos uma das camadas consolidadas de grafite integra os órgãos de aquecimento/resfriamento. Em alternativa ou eventualmente em combinação, pelo menos uma das camadas consolidadas de grafite apresenta, sobre pelo menos uma face exterior, as formas de aberturas impressas na parte côncava, dita forma de captura, adaptadas para prender as ondas infravermelhas, naquelas formas são preferidas pelo menos uma direcçao frontal compreendida entre 1 um e 5 mm e uma profundidade compreendida entre 1 μι e 1 mm. Vantajosamente e segundo a invenção, a camada consolidada de vermiculira compreende as enzimas liofilízadas. A invenção refere-se igual mente a um molde, e especíalmente a um molde de fundição, que compreende pelo menos uma camada consolidada, de grafite expandida e re-comprimida, que delimita uma marca correspondente a um objecto a 21/38 reproduzir por modelagem, e uma camada consolidada de vermículita expandida re-comprímída sobreposta a pelo menos parcialmente a dita camada de grafite, A camada de grafite expandida apresenta de preferência uma densidade superior a 40 Kg/m3, e particularmente superior a 100 Kg/m3 tratando-se de um molde de fundição. Vantajosamente e segundo a invenção, a camada consolidada de grafite integra os órgãos de aquecímento/resfriamento, como uma parte de um circuito elétrico ou hidráulico. Em alternativa (ou eventualmente em combinação), a camada consolidada de grafite compreende pelo menos uma canalização direcLamente formada na massa de grafite, adaptada para receber um fluido de aquecimento/resfriamento. Em alternativa ou eventualmente em combinação, a camada consolidada de grafite apresenta pelo menos uma face, dita face exterior, aparente durante a utilização do molde; e pelo menos uma face exterior da dita camada compreende as formas de abertura impressas na parte côncava, ditas formas de captura, adaptadas para prender as ondas infravermelhas, cujas formas são de preferência pelo menos uma dimensão frontal compreendida entre 1 mm e 2 cm e uma profundidade compreendida entre 1 mm e 10 cm. .A i.nvenção refere-se também a um conversor heliotérmico, que compreende pelo menos uma camada consolidada de grafite expandida re-comprimi da que compreende pelo menos uma canalização adaptada para receber um fluido térmico, e uma camada consolidada de vermículita expandida sobreposta à camada de grafite a excepção de pelo menos uma face da dita camada de grafite. Cada canalização estende-se na camada consolidada de grafite é direetamente formada na massa de grafite, seja constituído de um tubo, em cobre, por exemplo, preso na camada de grafite, A camada consolidada de grafite apresenta vànlajosamente, sob sua face de absorção, as formas abertas impressas na parte côncava, 22/38 ditas formas de captura, adaptadas para prender as ondas infravermelhas, aquelas formas são de preferência pelo menos uma direcção frontai compreendidas entre 10 pm e 1 cm e uma profundidade compreendida entre 1 mm. e 1 cm.. A invenção refere-se igualmente a um método de produção de um objecto composto e um objecto, caracterizada em combinação a totalidade ou parte das características mencionadas acima e abaixo.

Outro objectivo, características e vantagens de invenção aparecem na leitura da descrição seguinte que se refere às figuras anexadas que representam os modos de realização preferenciais da invenção dados unicamente a título de exemplos não limitativos, e nos quais: - a figura 1 é uma vista esquemática em corte de uma prensa utilizada segundo a invenção para produzir a célula electroquímica, - a figura 2 é uma vista em perspectiva de uma célula electroquímica segundo a invenção, - a figura 2a é uma vista em perspectiva de um detalhe de uma face exterior da célula electroquímica da figura 2, - a figura 3 é uma vista em perspectiva de uma outra célula electroquímica segundo a invenção, - a figura 4 é uma vista esquemática em perspectiva parcialmente cortada, de uma prensa utilizada segundo a invenção para produzir um molde, 23/38 - a figura 5 é uma vista em perspectiva de um molde em duas partes segundo a ir.venção, - a figura 6 é uma vista esquemática em corte de uma prensa utilizada segundo a invenção para fabricar um conversor heliotérmico, - a figura 7 é uma vista em corte de um conversor heliotérmico segundo a invenção, - a figura 8 é uma vista em corte de um outro conversor heliotérmico segundo a invenção.

Como ilustra a figura 1, o método de produção de uma célula electroquímíca 1 segundo a invenção consiste em formar sucessivamente, numa prensa uniaxial 7, por exemplo, uma camada 3 de grafite expandida, uma camada 2 de vermiculita expandida e uma camada 4 de grafite expandida. No exemplo não limitativo ilustrado, as camadas são sobrepostas na direcção de compressão da prensa, assinalada com C. 0 material utilizado para formar cada camada de grafite compreende maia de 70 I em peso de grafire natural expandida; compreende, mais, menos de 20 I em peso de um pó de um metal catalítico, dividido de maneira homogénea na grafite natural expandida. O material utilizado para formar a camada de vermiculita compreende exclusívamente a vermiculita expandida.

As três camadas acima mencionadas são de seguida comprimidas simultaneamente impulsionando pelo menos uma das bandejas 8 da prensa, até obter a sua consolidação. De preferência, a taxa de compressão imposta é fraca, ou sela, justamente superior ao mesmo tempo à taxa de compressão mínima necessária para a consolidação de uma das camadas de 24/38 grafite e a taxa de compressão mínima necessária para a consolidação de uma camada de vermiculita. Comprimem-se assim as camadas de forma a obter duas camadas consolidadas de grafite 3a e 4a (ver figura 2) que tem uma densidade da ordem de 35 a 40 Kg/m% para obter as camadas consolidadas de grafite e de verm.iculita porosas. A célula electroquímica 1 obtida é ilustrada, na figura 2. Ela compreende dois eléctrodos 3a e 4a correspondentes às duas camadas consolidadas de grafite, entre as quais se estende uma membrana 2a de troca de íons correspondente à camada consolidada de vermiculita. A célula obtida é paralelepipédica se a prensa 7 possuí uma secção quadrada ou rectangular. Apresenta as dimensões que podem variar de 10 a 100 mm segundo sua utilização. Notar que além de 100 mm, o comportamento mecânico das camadas fracamente consolidadas faz defeito. Então, é necessário comprimir as camadas de modo a obter as densidades superiores a 60 Kg/m3. A porosidade dos eléctrodos é mais fraca e a célula menos eficiente. Quando uma célula de grande dimensão é desejada, é, por conseguinte preferível justapor uma pluralidade de pequenas células (fracamente comprimidas), arranjadas em paralelo ou em série. A face exterior 18 do eléetrodo 3a e a face exterior 19 do eléctrodo 4a apresentam as formas de captura 16, 17 (ver figura 2a) de geometria e de dimensões adaptadas ao prender as ondas infravermelhas. Essas formas de captura são de marcas pontuais cilíndricas de secção circular (como 17), piramidais de base triangular (como 16) ou quadrada ou circular, etc... ou de marcas de forma bem mais complexa. As formas de captura apresentam, no exemplo, as dimensões frontais compreendidas entre 1 e 100 jim. As formas de captura são obtidas por meio de matrizes de impressão 25/38 empregadas peias bandejas da prensa 7 (essas matrizes não são representadas tendo em conta a escala), e que apresentam uma quantidade de picotes correspondente às ditas formas. Λ impressão das formas realiza-se no momento da compressão e da conso lidação das camadas 2, 3 e 4. Levando em conta as propriedades da grafite, é possível obter as formas de dimensões microscópicas com uma extrema precisão dimensional, e, por conseguinte conceber as perdas das ondas muito eficazes e adaptadas à fonte de radiação utilizada. Taís formas microscópicas aumentam ma is consideravelmente a superfície de troca e, por conseguinte a eficácia de um aquecimento ou resfriamentos pela radiação. A célula produzida é uma célula dita célula seca, em referência ao meio trocador (membrana de vermicuiita) que é seco e isento de solução aquosa. A membrana de vermicuiita é embebida de uma solução electrolítíca no momento da utilização da célula. Em alternativa, mistura-se os reagentes químicos (partícularmente o par oxi-redutor) cristalizados, de preferência sob a forma de sais sólidos, para a vermicuiita expandida (ou ao material composto utilizado para formar a camada de vermicuiita expandida) antes da formação das camadas, de forma que os reagentes estejam presentes na membrana a partir da sua produção. Embebe-se a membrana com um solvente no momento de utilização da célula. A célula electroquímica pode ser utilizada a título de reagente electrolítico, neste caso o eléctrodo é ligado a um terminal de um gerador de corrente eléctrica, para. todos os meios adaptados (um fio condutor pode ser dí.reetamente selado em. cada camada de grafite durante sua consolidação). A tensão aplicada pelo gerador entre os dois eléctrodos 26/38 impõe a cada eléctrodo um potencial diferente do seu potencial de equilíbrio, e provoca um deslocamento da reacção de oxí-redução da solução eleclrolítica, no sentido da oxidação no ânodo (eléctrodo ligado ao terminal positivo do gerador, e cujo potencial imposto é superior ao potencial de equilíbrio), e no senrido da redução no cátodo (eléctrodo ligado ao terminal negativo do gerador, e cujo potencial imposto é inferior ao potencial de equilíbrio). A célula pode igualmente ser utilízada a título de pilha combustível. Neste caso, cada eléctrodo 3a, 4a é ligado, por todos os meios apropriados, a um terminal de um acumulador de corrente destinado a armazenar a corrente gerada entre os eléctrodos pela reacção electroquimi ca.

Os eléctrodos de grafite 3a e 4a sendo porosos, a reacção de oxí-redução para cada um dos eléctrodos produz-se não apenas sob a superfície da face interna do eléctrodo orientada para a membrana de vermiculita 2, mas também e, sobretudo na massa mesmo do eléctrodo. A superfície específica de reacção é, por conseguinte desmultiplicada e consideravelmente aumentada em relação a um eléctrodo conhecido de mesma dimensão exterior. Nota-se que o metal catalítico é directamente misturado à grafite expandida antes da formação das camadas correspondentes, e é, por conseguinte presente em toda a massa dos eléctrodos, soo cada sítio reaccional potencial. Este método oferece duas vantagens principais: o rendimento da célula é consideravelmente melhor (em relação às células conhecidas); o método é particularmente simples e rápido, em oposição aos métodos anteriores que prevêem a realização de um revestímenno metálico numa face do eléctrodo, pelo depósito electrolítico. 27/38

Para um funcionamento contínuo da célula (reactor ou pilha), convém alimentar a dita célula em solução electrolítica. Para este efeito, cría-se uma circulação da solução em cada eléctrodo poroso, em particular segundo uma direcção A levando em consideração que os eléctrodos em grafite expandida re-comprimída sobre uma estrutura lamelar formada de planos de carbono sobrepostos ortogonais à direcção C (e, por conseguinte paralelos à direcção A),

Em alternativa, utiliza-se uma célula 10 segundo a invenção como ilustrada na figura 10. Tal célula apresenta microsulcos 15 na interface 5 entre o eléctrodo 12 e a membrana 11, e os microsulcos 14 na interface 6 entre o eléctrodo 13 e a membrana 11. Por preocupação de clareza, alguns microsulcos são representados (podem ser previstos em grande número) . Estes microsulcos, que apresentara tipicamente um diâmetro da ordem de 10 um, são obtidos intervindo os fios entre as camadas de grafite e de vermiculita formadas, que são em seguida retirados após a consolidação das ditas camadas. Estes microsulcos são utilizados para fazer circular os reagentes continuamente através da célula electroquímicc.

As células 1 e 10 ilustradas são obtidas por compressão uniaxíal das camadas de grafite e de vermiculita, segundo uma direcção C ortogonal às interfaces entre as ditas camadas. É igualmente possível produzir as células segundo a invenção por compressão uníaxial das camadas de grafite e de vermiculita segundo uma direcção paralela às interfaces entre as ditas camadas, ou ainda por compressão segundo uma pluralidade de direcções, e especialmente por compressão tríaxíal segundo três direcções ortogonais. Esta última versão do método segundo a invenção fornece uma célula cujos eléctrodos são fracamente anisótropos e apresentam 28/38 uma boa ccndutividade electrónica em todas as dírecções. Esta característica, particuiarmente vantajosa no caso dos eléctrodos porosos, ou seja, fracamente comprimidos, melhora o rendimento da célula electroquimica dado que todos os sítios reaccíonais potenciais nos eléctrodos são convenientemente alimentados em elétrons. A invenção refere-se igualmente a um. método para produção de um molde, ilustrado nas figuras 4 e 5. Segundo a invenção, coloca-se no centro de uma prensa tríaxial 23, um modelo 24 reproduzindo as peças a produzir com o molde, uma lâmina de separação 25 envolvendo o modelo e dividindo sensivelmente em duas metades, uma rede 26 de tubos previstos na lâmina de separação ou na proximidade desta e destinados a formar no seio do molde as canalizações de recepção de um liquido de aquecimento/resfriamento, e um tubo (não representado) estendendo-se pelo menos entre o modelo e um plano de íntersecção das duas colunas da prensa para formar um poço de vazamento no seio do molde.

Preenche-se cada coluna 34, 35, 36 da prensa de uma camada de grafite expandida 32 de um lado e do outro do modelo, em seguida de uma camada de vermiculita expandida 31 sobreposta à camada de grafite 32. 0 material utilizado para formar a camada de grafite é, por exemplo, exclusivamente constituída de grafite natural expandida; o material utilizado para formar a camada de vermiculita é, por exemplo, exclusivamente constituída de vermiculita expandida.

Compríme-se simultaneamente as camadas formadas deslocando as seis bandejas da prensa para o centro desta, as bandejas da coluna 35 sendo accionadas segundo a dtteeção Cr as da 29/38 coluna 34 segundo a direcção B e as da coluna 36 segundo a direoção A, até que se juntem para formar um cubo. 0 molde formado é em seguida retirado, depois aberto para seu plano de encaixe 33 delimitado na lâmina de separação 25. Obtêm-se assim um molde 20 em duas partes 21, 22. A lâmina 25, os tubos 26, os tubos de vazamento e o modelo 24 sâc retirados do molde. Cada parte ou metade do molde compreende uma camada interna consolidada 32a de grafite expandida re-comprimída, que delimita uma metade 29 da marca da peça a moldar, e uma camada externa consolidada 31a de vermiculita expandida re-comprimída, que envolve a camada 31a e forma uma protecção isolante do molde. As quantidades de grafite e de vermiculita expandidas, introduzidas na prensa para formar as camadas correspondentes, são escolhidas em função das dimensões da prensa e da densidade final desejada para as camadas consolidadas 31a e 32a.

Cada metade do molde 21, 22 compreende ígualmente as canalizações semi-cílíndíicas 27, 28 formando, com as canalizações conjugadas da outra metade do molde, um circuito de circulação de um líquido de aquecimento/resfriamento do molde . Pelo menos uma c las metades do molde 21, 22 compreende mais um poço de vazamento 30 estendendo-se entre uma face do molde e a marca 29, peia qual pode ser introduzido ou injeotado 0 material a moldar, de preferência sob a forma líquida.

Note-se que um circuito independente da circulação do liquido de aquecímento/resfríamento pode ser realizado na camada 32a em cada metade do molde. Tal método é preferido porque garante uma perfeita impermeabilidade dos circuitos. Note-se ígualmente que é possível inserir, em cada camada 30/38 de grafite expandida, antes de qualquer compressão, as resistências (cabos) destinadas a serem ligadas a um gerador de corrente para o aquecimento do molde. É igualmente possível, para obter um molde segundo a invenção, utilizar uma prensa un.iaxial como aquela ilustrada na figura 1, para formar unia camada de grafite expandida de um lado e do outro de um. molde, para formar em seguida duas camadas de vermieulíta expandida de um lado e do outro da camada de grafite, em seguida para comprimir as camadas segundo uma única direcção. Obtêm-se um molde paralelepipédíco cujas duas faces apostas apenas são isoladas por uma camada consolidada de vermieulíta.

Em alternativa, coloca-se as três camadas assim consolidadas (munidos de modelo) na prensa uniaxial de modo que as camadas de vermieulíta se estendam paralelamente na direcção C de compressão da prensa, em seguida recomprime-se as camadas. 0 molde assim obtido é formado de três camadas sobrepostas comprimidas, de forma a comprimir as camadas segundo uma terceira direcção ortogonal as duas primeiras. Antes cada uma das camadas da segunda e terceira compressão, é possível formar duas novas camadas de vermieulíta expandida de um lado e do outro lado das camadas anteríormente consolidadas. Obtém-se então, um molde paralelepipédíco cujas quatro faces são isoladas por uma camada de vermieulíta se só duas compressões forem efectuadas, ou cujas seis faces forem isoladas se três compressões forem efectuadas.

No caso de um molde que tsm pelo menos uma face desprovida de protecção ísolante em vermioiiiíta, a temperatura no selo do molde pode ser igualmente controlada, e ajustada por contacto da(s) dita(s) face(s) com um corpo de temperatura 31/38 regulada ou por exposição (sem contacto) dais) dita(s) face(s) com uma fonte de radiação infravermelha (seguida por condução térmica na camada consolidada de grafite) . Assim, graças às propriedades térmicas interessantes (condutivida.de, di fusibilidade, absorvibi 1 idade, selectividade) da grafite expandida re-comprimida, não é necessário realizar ou inserir, no seio da camada de grafite, um circuito de aquecimento/resfriamento, para poder controlar a temperatura do molde ao redor da marca. 0 molde 20 ilustrado é composto por duas partes 21, 22 formando cada uma metade da marca das peças a moldar. No entanto, a invenção permite igual mente produzir os moldes de um único tendo (tais moldes devem ser destruídos para permitir desmoldar a peça) ou cs moldes ern três partes e ma is. A invenção refere-se igualmente a um método para produção de um conversor heliotérmico, ilustrado na figura 6. Numa prensa uniaxial 62 a bandeja 51, de secção quadrada ou rectangular, forma uma camada de vermi cul i.ta 52, em seguida uma camada de grafite expandida 53 na qual se coloca pelo menos um tubo 54 em forma de serpentina, rodo, espiral ou qualquer outra forma adaptada. 0 tubo 54 arranjado paralelamente ao plano 62 e à face superior da camada de vermiculíta, no curso da formação da camada de grafite. A colocação do dito tubo na camada e a altura total da camada de grafite são adaptadas porque o tubo 54 fica inteiramente recoberto de grafite uma vez consolidadas as camadas. Pela sua forma e seu comprimento, o tubo 54 é uniformemente repartido na camada de grafite e as suas duas extremidades vem cada uma ao encontro contra uma parede da prensa 51. 32/38

Comprimem-se em seguida as camadas de vermieulíta e de grafite expandidas, até obter a sua consolidação, A prensa utilizada apresenta uma bandeja munida de uma matriz de impressão que apresenra uma pluralidade de nervuras 69, para imprimir as formas de captura sob a face de absorção do conversor.

Neste exemplo de realização, a grafite re-comprimida é utilizada, para a realização de um trocador térmico, a título de material de preenchimento permitindo, pelas suas qualidades térmicas [absorvibilidade, difusibilidade) e mecânicas (consolidação por simples compressão), ao mesmo tempo melhorar o rendimento do trocador e de simplificar o método de produção. A escolha da taxa de compressão resulta de um compromisso entre a consolidação das camadas (a taxa deve ser superior à taxa mínima de consolidação), a busca de um ganho de massa para o trocador (uma fraca taxa de compressão, ou seja, uma fraca densidade da camada permite prever uma quantidade ma is fraca de grafite expandida e limitar a massa final do trocador), os desempenhos térmicos e energéticos do trocador (a absorvibilidade e a difusibilidade da camada consolidada de grafite depende da sua densidade), a presença do tubo 54 (que convém não esmagar) . . . Uma taxa de compressão correspondente a uma densidade da camada consolidada de grafite compreendida entre 30 e 200 Kg/rrt3 (e em qualquer caso inferior a 400 Kg/m3) é preferida.

Note-se que é possível comprimir as camadas segundo várias dírecções, mas que aquilo complica inutilmente o método de produção em relação so ganho (fraco) obtido em termos de rendimento do conversor. 33/38

As camadas consolidadas (ver figura 7) são retiradas da prensa. A camada de grafite consolidada 56, munida do tubo 54, realiza unta troca térmica em forma de painel espesso; a camada de vermiculíta consolidada 55 forma um fundo ísolante recobrindo a face inferior do trocador. A face de absorção 70 do trocador apresenta uma pluralidade de ranhuras ou fendas rectas como a ranhura 68 de secção triangular, a ranhura 66 de secção semicircular, a ranhura 67 de secção quadrada, qualquer comprimento e profundidade inferiores a 1 cm e de preferência compreendidas entre 1 a 5 mm. Estas ranhuras ou fendas realizara as formas de captura, impressas simultaneamente na consolidação das camadas por compressão e de modo a ir se intercalar entre as duas ramificações do tubo 54. Note-se que a impressão das formas de captura podem eventualmente ser eiectuadas após a consolidação das camadas, durante uma operação ulterior. As formas de captura 66, 67, 68 melhoram ao mesmo tempo a eficácia de um aquecimento/resfriamento por radiação e o comportamento mecânico do trocador.

As placas isolantes, constituída cada uma de uma camada de vermicul .1 ta expandida re-comprimi da, são trazidas e fixadas (por qualquer meio apropriado como cola ou parafuso) sobre os quatro cantos das camadas consolidadas 55 e 56, para formar um quadro ísolante 64.

Cada extremidade do tubo 51 aflora para a superfície de um canto da camada consolidada de grafite 56. Primeíramente na montagem do quadro Ísolante, é tratado, observa-se a dita extremidade do tubo, uma perfuração transversal à placa do quadro Ísolante 64 adjacente ao dito canto. Um tubo recto é colocado na perfuração e conectado à extremidade do tubo 54. As duas extremidades do tubo 54 podem assim ser conectadas, respectivamenle, aos meios de alimentação em 34/38 fluido térmico frio e aos meios de recuperação do fluido térmico aquecido pela energia solar. 0 caixão isolante realizado pelo fundo 55 e pelo quadro 64 em vermiculita, é inserido mima caixa impermeável que compreende um fundo 59, as paredes laterais 60 e um. rebordo 63 superior estendendo-se para o exterior da caixa. Tal caixa protege o caixão de vermiculita -hidrófila- da humidade e das intempéries. A caixa é formada, na parte superior, por uma placa 58 de vidro temperado, fixado sobre o rebordo superior 63 ou as paredes laterais 60 da caixa, por quaisquer meios adaptados. A impermeabilidade entre a placa de vidro e a caixa é assegurada por um encaixe periférico 5? de sílicone, por exemplo. duma alternativa ilustrada na figura 8, a canalização 61 da circulação do fluido térmico é formada directamente na massa da camada consolidada de grafite. Para o efeito, coloca-se um tubo destrutível, em cera ou em poliestireno, por exemplo, na camada de grafite expandida durante a sua formação. Após a compressão e consolidação da camada de grafite, destrói-se o tubo destrutível. Neste exemplo, a grafite re-comprimida constitui a estrutura rígida do trocador térmico (e não um material de preenchimento). A taxa de compressão imposta é, por conseguinte escolhida sufícientemente elevada para conferir um bom comportamento mecânico à camada, em função das forças sofridas; pressão do fluído térmico, conexões hidráulicas, variações importantes de temperatura.

Note-se que as porções da canalização que atravessam a camada de vermiculita (que é hidrófila) para ligar a canalização 61 aos meios de alimentação do fluido térmico e de recuperação do dito fluido, são formadas por tubos 35/38 rectos de conexões metálicas, como no exemplo anterior. Note-se Igual mente que o conversor 65 ilustrado é desprovido das formas de captura segundo a invenção, mas que é vantajoso prever, 0 método para a produção dos conversores 50 e 55 apresentam múltiplas vantagens: - o absorvedor e o trocador térmico sâo integrados em apenas uma ou na mesma estrutura (camada de grafite), que é conectada em apenas uma operação de consolidação, contrariamente aos conversores anteriores conhecidos que compreendem, a título de absorvedor, uma placa metálica que convém produzir (por extrusão, martelagem . . .), tratar contra a corrosão e a oxidação e recobrir com um depósito de óxido de cromo (fortemente tóxico), em seguida soldar ao trocador. 0 conversor 65 compreende mesmo um absorvedor-trocador inteiramente realizados numa única operação (os tubos são suprimidos), ~ o trocador térmico e o fundo isoiante são formados e montados numa única operação, - a massa do conversor obtida é bem inferior a massa obtida pelos conversores conhecidos, - o rendimento do conversor segundo a invenção é bem superior ao rendimento dos conversores anteriores, tendo em conta que - a superfície do trocador térmico corresponde a toda a circunferência do tubo 54 ou da canalização 61, - a grafite expandida re-comprimida apresenta uma boa selectividade óptica (S = 2) na escala dos comprimentos de 36/38 onda do infravermelho que geram uru efeito estufa no conversor. Esta qualidade torna inútil qualquer revestimento ao cromo negro, - a grafite expandida re-comprimída apresenta uma melhor dífusíbilidade térmica (grandeza que mede a amplitude de transmissão de calor, e que é função da condutividade térmica, da capacidade calorífica e da densidade do material) que os metais utilizados nas técnicas anteriores para realizar a placa absorvente. Em particular, uma grafite expandida re-comprimida que tem uma dens.idade da ordem de 100 Kg/m3 possuí uma dífusíbilidade três vezes mais elevada que o cobre para uma densidade 90 vezes menor, 2 vezes mais elevada que a prata para uma densidade 100 vezes menor, e 4 vezes mais elevada que o alumínio para uma densidade 27 vezes menor, - a grafite expandida re-comprimida apresenta uma inércia térmica mais fraca que os metais, de modo que o tempo de resposta do conversor é melhorada, a grafite expandida re-comprimida apresenta um coeficiente de dilatação (linear) face as variações térmicas que é fraca, e particularmente 8 vezes menos elevada que o cobre, 11 vezes menos elevada que o alumínio, e 6 vezes menos elevada que a prata, - o rendimento do conversor 65 (desprovido do tubo de cobre) é particularmente melhorado devido a troca dírecta de calor entre o absorvedor (a grafite) e o fluido térmico, - o rendimento do conversor 50 é melhorado pela presença das formas de captura das ondas infravermelhas, 37/38 - o preço do custo dos conversores é baixo (em particular aquele do conversor 65 devido a supressão dos tubos de cobre), - a grafite e a vermi cu Li ta são materiais quimicamente inertes, que não liberam o gás após a compressão e não são nem perigosas nem tóxicas, e compreendendo sob a forma de palbeta (se trata de partículas de grafite ou vermiculita expandida, ou detritos de grafite ou vermiculita re-comprimida). São mais facilmente recicláveis.

Numa versão da invenção (pode-se aplicar aos dois exemplos de conversores anteriores), arranja-se igualmente as resistências eléctrícas na camada de grafite expandi.da, antes da consolidação da dita camada. Essas resistências servem para apresentar pontualmente o trocador térmico a uma temperatura superior ou igual a 70 °C, para impedir qualquer risco de contaminação do trocador às bactérias (como as Legionellas). O método segundo a invenção permite, por conseguinte munir o conversor de meios de tratamento anti-bacteriano, de modo simples, rápido e económico. É evidente que a invenção pode ser oojeoto de numerosas variantes em relação às modalidades de realização anteriormente descritas e representadas nas figuras. Em particular, o método segundo a invenção pode-se aplicar à realização de outros objectos compostos.

Lisboa, 14 de Junho de 2007 38/38

Claims (49)

1. Reivindicações 1. Método para produção de um objecto composto que compreende pelo menos duas parles distintas que tem as propriedades e/ou as funções diferentes, caracterizado por: se formar pelo menos uma camada (3; 32; 53) que compreende ma is de 70 I em peso de um material expandido escolhido entre as grafites expandidas, - se forma'" pelo menos uma outra camada (2; 31; 52) que compreende mai s de 70 % em peso de um outro material expandido escolhido entre as vermículítas expandidas, em seguida se comprimir simultaneamente às camadas formadas de forma a consolidá-las, cada camada consolidada (3a, 2a; 32a, 31a; 56, 55) correspondendo a uma das partes do objecto,
2. 2. Método segundo a reivindicação 1, caracterizado por as camadas (2, 3; 31, 32; 52, 53) serem formadas adjacentes.
3. 3. Método segundo uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por se comprimir simultaneamente às camadas formadas (31, 32) segundo várias direcções.
4. 4. Método segundo a reivindicação 3, caracterizado por se comprimir simultaneamente às camadas formadas (31, 32) segundo três direcções ortogonais.
5. 5. Método segundo uma das rei. v.indi cações 1 ou 2, caracterizado por as camadas formadas (52, 53) serem comprimidas segundo uma única direcção. 1/9
6. 6. Método segundo a reivindicação 5, caracterízado por a direeção de compressão (c) ser sensivelmente ortogonal a um plano da interface entre as ditas camadas.
7. 7. Método segundo urna das reivindicações de 1 a 6, caracterizado por se submeter as camadas formadas {31, 32} a uma única operação de compressão segundo cada direeção (A, 3, C) .
8. 8. Método segundo uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado por submeter as camadas formadas (31, 32) a uma única operação de compressão.
9. 9. Método segundo uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado por submeter as camadas formadas a uma pluralidade de operações distintas de compressão segundo pelo menos uma direeção.
10. 10. Método segundo a reivindicação 9, caracterizado por efectuar, segundo esta direeção, urna primeira compressão adaptada para consolidar as camadas formadas para permitir a sua manipulação, er ulteríormenre, ama segunda compressão adaptada para conferir uma densidade desejada a uma das ditas camadas.
11. 11. Método segundo uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado por durante a compressão das camadas formadas, se imprimir sob pelo menos uma face, dita face externa, de pelo monos uma camada de grafite, as formas em partes côncavas abertas, ditas formas de captura, adaptadas pai"a prender as ondas infravermelhas. 2/9
12. 12. Método segundo uma das reivindicações de 1 a 10, caracter.i zado por utilizar, a título de grafite expandida, uma grafite natural expandida.
13. 13. Método segundo uma das reivindi cações de 1 a 12, caracterlzado por a camada de vermiculita formada compreender menos de 30 I em peso de aditivos escolhidos entre a perlita, os materiais expandidos obtidos a partir dos óxidos como o S1O2 ou AI2O3, as canditas, as ilidas, as esmectitas, as caolinitas.
14. 14. Método segundo uma das reivindicações de 1 a 13 para a produção de uma célula electroquímica (1), caracterlzado por formar uma camada (2) de vermiculita expandida entre duas camadas (3, 4) de grafite expandida, em seguida se comprimir simultaneamente as camadas formadas.
15. 15. Método segundo a reivindicação 14, caracterlzado por comprimir simultaneamente as camadas formadas segundo três direcções ortogonais.
16. 16. Método segundo uma das reivindicações de 14 ou 15, caracterlzado por comprimir as camadas formadas de tal modo que as duas camadas consolidadas (3a, 4a) de grafite apresentem uma densidade compreendida entre 30 e 60 Kg/rrr .
17. 17. Método segundo uma das reivindicações de 14 a 16, caracterlzado por pelo menos uma {12, 13) das camadas de grafite, se formar os microsulcos (15, 11) sob uma face da dita camada, dita camada interna, orientada para a camada de vermiculita, colocando-se fios destrutíveis ou amovíveis entre a camada de grafite expandida e a camada de vermiculita expandida durante a. sua formação, os ditos fios 3/9 sendo destruídos ou retirados uma vez consolidadas as camadas.
18. 18. Método segundo uma das reivindicações de 14 a 17, caracterizado por incorporar órgãos de aquecimento/resfriamento em pelo menos uma das camadas de grafite expandida durante sua formação.
19. 19. Método segundo uma das reivindicações de 14 a 18 e segundo a reivindicação 11, caracterizado por imprimir, sob peio menos uma face externa (18) de pelo menos uma camada de grafite (3a), as formas de captura (16, 17) que apresentam pelo menos uma dimensão frontal compreendida entre 1 pm e 5 pm e uma profundidade compreendida entre 1 um e i mm.
20. 20. Método segundo uma das reivindicações de 14 a 19, caracterizado por cada camada de grafite formada compreender menos de 20 I em peso de um pó de um material catalítico, tal como um metal ou um óxido metálico catalítico.
21. 21. Método segundo uma das reivindicações de 14 a 20, caracterizado por a camada de vermiculita formada compreender as enzimas liofiiizadas.
22. 22. Método segundo uma das reivindicações de 1 a 13 para a produção de um molde (20), caracterizado por sobrepor um modelo (24) de uma camada (32) de grafite expandida, em seguida se formar uma camada (31) de vermiculita expandida sobreposta em pelo menos parciaimente a camada de grafite, em seguida se comprime simultaneamente as camadas formadas. 4/9
23. 23. Método segundo a reivindicação 22 para a produção de um molde de fundição, oaraoterizado por comprimir simultaneamente as camadas formadas de ral modo que a camada consolidada (32a) de grafite apresenta uma densidade superior a 100 Kg/ni3.
24. 24. Método segundo uma das reivindicações 22 ou 23, caracterizado por colocar os órgãos de aquecimento/resfriamento na camada de grafite expandida durante sua formação.
25. 25.Método segundo uma das reivindicações 22 ou 23, caracterizado por formar, directamente na massa de grafite, peio menos uma canalização (27, 28) adaptada para receber um fluido de aquecimento/resfriamento, colocando-se pelo menos um tubo (26) destrutível ou amovível na camada (32) de grafite expandida durante a sua formação, o(s) dito(s) tubo(s) sendo destruído(s) ou retirado(s) uma vez a dita camada consolidada.
26. 26.Método segundo uma das reivindicações 22 a 25 e a reivindicação 11, caracterizado por a camada de vermioulíta ser formada de modo a deixar peio menos uma face da camada consolidada de grafite, dita face externa, aparente durante a utilização do molde, e por imprimir, sob pelo menos uma face externa da camada de grafite, as formas de captura apresentando pelo menos uma dimensão frontal compreendida entre 1 mm e 2 cm e uma profundidade compreendida entre 1 mm e 10 cm.
27. 27.Método segundo uma das reivindicações 1 a 13 para a produção de um conversor helíotêrmíco (50), caracterizado por formar uma camada (53) de grafite expandida a qual dispõe pelo menos uma canalização (54, 61) adagiada para 5/9 receber um fluido térmico, se formar una camada (52) de vermicu]ΐta sobreposta parei almente a camada de grafite e deixando descoberta pelo menos uma face da dica camada de grafite, a dita face de absorção, de seguida comprime-se simultaneamente nas camadas formadas.
28. 28. Método segundo a reivindicação 27, caracterízado por colccar pelo menos ura tubo (54) permanente na camada de grafite expandida.
29. 29. Método segundo a reivindicação 27, caracterizado por colocar pelo menos um tubo destrutível ou amovível na camada de grafite expandida, o(s) dito(s) tubo(s) sendo destruído(s) ou retirado(s) uma vez consolidada a camada de grafite.
30. 30. Método segundo uma das reivindicações 27 a 29 e segundo a reivindicação li, caracterizado por imprimir, sob a face de absorção (70) da camada consolidada de grafite, as formas de captura (66, 67, 68) apresentando as dimensões frontais compreendidas entre 10 pm e 1 cm e uma profundidade compreendida entre 1 mm e 1 cm.
31. 31.Objecto composto compreendendo pelo menos duas partes distintas que tem as propriedades e/ou funções diferentes, caracterizado por uma das partes compreender uma camada consolidada compreendendo mais de 7 0 % em peso de um material expandido re-comprimido escolhido entre as grafites expandidas, e por uma das partes que compreende uma outra camada consolidada compreender mais de 70 I em peso de um outro material expandido re-comprimido escolhido entre as vermículitas expandidas. 6/9
32. 32.Objecto segundo a reivindicação 31, caracterizado por se tratar de uma célula electroquimica (1) e por compreender pelo menos uma camada consolidada (2a) de vermiculita expandida re-comprimida, intercalada entre duas camadas consolidadas (3a, 4a) de grafite expandida re-oomprímida,
33. 33.Objecto segundo a reivindicação 32, caracterizado por as camadas consolidadas de grafite apresentarem uma densidade compreendida entre 30 e 60 Kg/m3.
34. 34.Objecto segundo uma das reivindicações 32 ou 33, caracterizado por peio menos uma {13, 12) das camadas consolidadas de grafite apresentar os microsulcos (14, 15) sob uma face, dita face interna, orientada para a camada de vermiculita.
35. 35.Objeto segundo uma das reivindicações 32 a 34, caracterizado por peio menos uma das camadas consolidadas de grafite integrar os órgãos de aquecimento/resfriamento.
36. 36.Objecto segundo uma das reivindicações 32 a 35, caracterizado por pelo menos uma das camadas consolidadas de grafite apresentar, sob pelo menos uma face externa, as formas (16, 17) abertas impressas em partes côncavas, ditas formas de captura, adaptadas para prender as ondas infravermelnas.
37. 37.Objeto segundo a reivindicação 36, caracterizado por as formas de captura apresentarem pelo menos uma dimensão frontal compreendida entre 1 pm e 1 mm.
38. 38.Objecto segundo uma das reivindicações 32 a 37, caracterizado por a camada consolidada de vermiculita compreender as enzimas líofílizadas. 7/9
39. 39,Objecto segundo a reivindicação 31, caracterizado por se tratar de um molde (20) e por compreender pelo menos uma camada consolidada (32a) de grafite expandida re-comprimida, que delimita uma marca (29) correspondente a um objecto a reproduzir por moldagem, e uma camada consolidada (31a) de vermiculita expandida re-comprimida sobreposta peio menos parcialmente à dita camada de grafite.
40. 40.Objecto segundo a reivindicação 39, caracterizado por se tratar de um molde de fundição e por a camada consolidada de grafite apresentar uma densidade superior a 100 Kg/m3.
41. 41.Objecto segundo uma das reivindicações 39 ou 40, caracterizado por a camada consolidada de grafite apresentar os órgãos de aqueeímento/resfriamento.
42. 42.Objecto segundo uma das reivindicações 39 ou 40, caracterizado por a camada consolidada (32a) de grafite compreender pelo menos uma canalização {27, 20) dírectamente formada na massa de grafite, adaptada para receber um fluido de aquecimento/resfriamento.
43. 43.Objecto segundo uma das reivindicações 39 ou 42, caracterizado por a camada consolidada de grafite apresentar pelo menos uma face, dita face externa, aparente durante a utilização do molde, e por pelo menos uma face externa da camada consolidada de grafite apresentar as formas abertas impressas na parte côncava, ditas formas de captura, adaptadas para prender as ondas infravermelhas.
44. 44.Objecto segundo a reivindicação 43, caracterizado por as formas de captura apresentarem pele menos uma dimensão frontal compreendida entre 1 mm e 2 cm. e uma profundiaa.de compreendida entre 1 mm e 10 cm. 8/9
45. 45.Objectc segundo a reivindicação 31, caract.eriza.do por se tratar de um conversor helíotérmíco (50) e por compreender peio menos uma camada consolidada (56) de grafite expandida re-comprimida compreendendo pelo menos uma canalização (54) adaptada para receber um fluido térmico, e uma camada consolidada (55) de vermiculita expandida re-comprimida sobreposta a camada de grafite à excepção de pelo menos uma face da dita camada de grafite, dita face de absorção.
46. 46.Qbjecto segundo a reivindicação 45, caracterizado por a(s) canalização(ões) (61) ser(em) directamente formada(s) na massa de grafite.
47. 47.0bjecro segundo a reivindicação 4b, caracterizado por a (s) canalização(ões) ser(em) constituída(s) por tubo(s) (54) preso(s) na camada de grafite.
48. 48.Qbjecto segundo uma das reivindicações 45 a 47, caracterizado por a camada consolidada de grafite, sob sua face de absorção (70), das formas (66, 67, 68) abertas impressas na parte côncava, ditas formas de captura, adaptadas para prender as ondas infravermelhas.
49. 49.0bjecto segundo a reivindicação 48, caracterizado por as formas de captura apresentarem pelo menos uma dimensão frontal compreendida entre 10 gm e 1 cm e uma profundidade compreendida entre 1 mm e 1 cm. Lisboa, 14 de Junho de 20O7 9/9