PT2121283E - Processo para a produção de um tubo de condução metálico com revestimento de material sintético aderente de forma fixa - Google Patents
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Description
DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM TUBO DE CONDUÇÃO METÁLICO COM REVESTIMENTO DE MATERIAL SINTÉTICO ADERENTE DE FORMA FIXA" A invenção refere-se a um processo para a produção de um tubo de condução metálico com revestimento de material sintético aderente de forma fixa. Um tal processo é conhecido a partir do documento EP-A-1352934.
No caso deste tipo de tubos de condução isolados, trata-se habitualmente de tubos de componentes de metal e de material sintético, que são unidos em união de materiais entre si. Por exemplo, a partir do registo alemão 1675338 é conhecido um tubo de condução para liquidos e gases que é constituído por um tubo de cobre de parede fina com um revestimento aderente de forma fixa a partir de um polimero termoplástico. 0 revestimento pode ser produzido através de extrusão ou através de enrolamento de bandas de material sintético. A aderência entre o material sintético e o metal resulta através de colagem directa mediante o emprego de um termoplástico enquanto invólucro, ou através de bandas adesivas. Neste contexto são utilizados polietilenos modificados que se constituem por co-monómeros e contêm acrilato enquanto grupo funcional, o qual é eficaz para a boa aderência.
Um desenvolvimento de um tubo de cobre ou aço de parede fina, com revestimento de material sintético aderente de forma fixa, é também conhecido a partir do documento WO 2006/005297 Al. Para melhorar a aderência entre o metal e o material 1 sintético, a superfície de metal é tratada com reagentes enquanto promotor de aderência, cuja base pode ser benzotriazol. É neste caso também proposto melhorar as propriedades de aderência através de uma estanhagem da superfície exterior.
Além disso, é conhecido um tubo compósito por exemplo a partir do registo de patente EP 0794376 Bl que é constituído a partir de uma folha de cobre que se encontra por dentro com em cada caso uma camada de promotor de aderência e uma camada de cobertura de polímero interior e exterior. O fólio de cobre que se encontra dentro encontra-se neste caso proporcionado por dentro e por fora com um revestimento inorgânico que deve impedir a formação ou deslocação de iões. O revestimento é aplicado através de imersão ou através de deposição galvânica, e consiste de um modo preferido em níquel.
Nas demais publicações, é com frequência discutida a aderência entre o metal e o material sintético, bem como medidas relativamente à sua influência. Também é descrita uma melhoria do acoplamento mecânico entre o material sintético e o metal através de produção de rugosidade da superfície, ou da aplicação precisa de estrias. A aderência à superfície de metal é também melhorada através de tratamento prévio com ácidos não oxidantes, na medida em que são removidas camadas de óxidos de má aderência. Simultaneamente, é produzida uma micro-rugosidade em forma de cavidades. No caso da utilização de ácidos oxidantes, podem ser ainda adicionalmente aplicadas camadas de óxidos de boa aderência, de espessura específica. Estas apresentam no entanto fortes polaridades, em resultado da estrutura física da grelha de metal e a natureza das ligações químicas entre diferentes átomos. Por isso, polímeros não polares, como por 2 exemplo polietileno, aderem muito mal sobre metais. Promotores de aderência que contêm grupos funcionais polares, como por exemplo ionómeros, numa estrutura polimérica não polar, são utilizados como camada intercalar. Sobre os procedimentos químicos do mecanismo de ligação entre promotor de aderência e superfícies de metal polares não vigora contudo, qualquer clareza total. Especula-se sobre ligações, cujas energias de ligação se encontram localizadas entre as ligações covalentes de moléculas orgânicas e as ligações iónicas de sais. independentemente de qual de ambos estes casos limite, melhor descreve as realidades químicas, é indiscutível que as superfícies de metal devem ser pelo menos parcialmente oxidadas, de modo a melhorar a aderência. Com base neste raciocínio, superfícies de metal são por exemplo cromadas antes de serem proporcionadas com um revestimento orgânico num processo de pintura. A partir destas considerações resultam deste modo exigências para um processo através do qual uma superfície de tubo a partir de metal, deve ser proporcionada com um revestimento de polímero aderente de forma fixa. A invenção tem por isso o objectivo de proporcionar um processo para melhorar a aderência de um revestimento de material sintético sobre um tubo de condução metálico. A invenção é reproduzida através das características da reivindicação 1. As demais reivindicações dependentes referem-se a formas de realização e optimizações vantajosas da invenção. 3 A invenção compreende um processo para a produção de um tubo de condução metálico com revestimento de material sintético aderente de forma fixa, sendo que - por meio de um tratamento por plasma, ou por meio de uma chama de queimador de gás, é gerada uma superfície de tubo de metal activada, sendo que a duração de actuação sobre a superfície tem um valor de menos de 3 segundos, - um revestimento de material sintético é aplicado sobre a superfície de tubo de metal activada nua, e - na altura da aplicação do revestimento, a temperatura da superfície de tubo de metal tem um valor inferior de 80 °C. A invenção parte neste caso também do raciocínio de que o processo de produção do tubo de condução com revestimento de material sintético pode ser desacoplado dos passos de processo antecedentes para a preparação do tubo. À preparação do tubo pertencem habitualmente o desenrolamento do tubo enrolado, ou o seu deslocamento a partir de um cesto ou de um passo de fabrico anterior, um recozimento bem como um arrefecimento, eventualmente com uma subsequente deformação a frio. Através do processo de acordo com a invenção, a superfície de tubo de metal é activada imediatamente antes da aplicação do revestimento e preparada para uma boa capacidade de aderência. A actuação de uma chama de queimador de gás sobre a superfície, com uma duração de processo de menos de 3 segundos, é realizada como flash de temperatura. Através de reduzidos tempos de contacto é evitado um aquecimento da superfície, sendo que a subida de temperatura pode neste caso situar-se abaixo de 30 °C mediante o correspondente avanço do tubo. Até mesmo no 4 caso de durações de processo de menos de meio segundo, podem ser já alcançadas superfícies suficientemente activadas. A disponibilização de uma superfície metálica nua e activada pode ser realizada por meio de um tratamento prévio por plasma de forma fiável e substancialmente independente da velocidade de produção. Pode ser deste modo utilizada uma grande gama de matéria-prima em cestos, enrolada ou em comprimentos rectos, desde que os materiais iniciais apresentem já determinadas exigências mínimas em termos da qualidade da superfície. A superfície metálica nua e activada que se vai formando pode ser quantificada em termos operacionais através de um processo de medição e sua sensibilidade. Enquanto critério para a medição da qualidade de superfície, pode ser para este efeito utilizada a tensão superficial enquanto medida para a limpeza. Para além disso, sobre a superfície não se deveria encontrar qualquer filme de carbono que possa ser detectado através do teste de filme. A sujidade com partículas no processo, pode ser verificada de forma simples através de um teste de limpeza com um pano branco. Superfícies de tubo que preenchem as exigências previamente definidas são adequadas enquanto material de base para o revestimento com um revestimento de material sintético aderente de forma fixa, e pode ser directamente adicionalmente processadas. A disponibilização de uma superfície metálica nua activada é também um pressuposto importante para o desacoplamento da sequência de processo. 0 tratamento oxidante das superfícies mediante a formação de uma camada de óxidos não é necessário. No entanto, uma activação da superfície através de um queimador de gás, em particular com injectores circulares, tem dado bons resultados na prática. 5
Através da activação é aumentada a reactividade da superfície, de modo que a reacção com o material sintético do revestimento começa imediatamente a seguir à sua aplicação e logo após pouco tempo de reacção leva à formação de uma boa união de aderência entre o metal e o material sintético. Uma activação térmica é possível com um queimador de gás que é operado com um excesso de oxigénio, ou de ar. Podem ser desta forma atingidas temperaturas muito elevadas de acima de 500 °C, que contudo apenas actuam por pouco tempo próximo da superfície. Um efeito de activação semelhante é observado de acordo com um tratamento com processos físicos do tratamento por plasma acima descrito. Os efeitos favoráveis a serem observados, podem encontrar-se relacionados com uma microdecapagem da superfície. A vantagem particular consiste em que através de um tratamento por plasma ou de um tratamento com uma chama de queimador de gás, a superfície de metal é de tal forma activada que no caso do processo directamente subsequente, pode ser aplicado um revestimento com aderência particularmente boa.
Numa configuração preferida da invenção pode, no caso da utilização de uma chama de queimador de gás, enquanto gás de queimador ser utilizado metano, propano ou butano com excesso de ar. No caso da utilização de uma chama de queimador de gás, o gás de queimador pode de forma vantajosa apresentar um excesso de ar de 20 a 30 vezes.
Numa configuração vantajosa da invenção, na altura da aplicação do revestimento, a temperatura da superfície de tubo de metal pode se situar entre a temperatura ambiente e no máximo 50 °C. Resultados de aderência particularmente bons são sempre 6 alcançados quando o tubo activado entra na extrusora com uma temperatura de superfície definida e relativamente reduzida.
Numa forma de realização preferida da invenção, antes da aplicação do revestimento, a superfície de tubo de metal pode ser proporcionada com um promotor de aderência. De modo a aplicar o promotor de aderência e o material de revestimento sobre o tubo num passo de trabalho, são possíveis diferentes combinações de passos de processo, que se diferenciam no essencial através da preparação do tubo imediatamente antes da entrada numa extrusora. 0 promotor de aderência é aplicado como filme fino sobre a superfície. A temperatura de processamento orienta-se consoante o tipo e composição do promotor de aderência, sendo que a resistência térmica e também o ponto de fusão da matriz polimérica, desempenham neste caso um papel essencial. 0 promotor de aderência é aplicado enquanto filme sobre a superfície, sendo que esta é molhada de forma óptima e, deste modo, aproveita a superfície efectiva máxima que se encontra à disposição para reacções químicas entre os grupos funcionais e o metal.
De forma vantajosa, enquanto promotor de aderência podem ser utilizados polímeros cuja matriz foi funcionalizada por exemplo através de anidrido maleico, ou de ionómeros. Também podem ser adicionadas ao promotor de aderência, enquanto componentes, outras substâncias que promovam a activação. Para este efeito são em particular adequados peróxidos à base orgânica, ou também inorgânica.
No caso de uma combinação adequada de promotor de aderência e material de revestimento, o material de revestimento é 7 aplicado tão quente que ele provoca um aquecimento do promotor de aderência e inicializa a decomposição do peróxido. Este oxida então a superfície. Através da concentração do peróxido pode ser controlada a dimensão da oxidação da superfície. 0 doseamento do peróxido deve decorrer de forma precisa, de modo a assegurar uma reacção quantitativa. Simultaneamente, a concentração não pode ser tão elevada que tenha lugar uma danificação oxidativa da matriz polimérica. Por isso demonstrou-se como vantajoso adicionar ao promotor de aderência uma quantidade de antioxidantes equivalente à quantidade de peróxido. Pode ser deste modo limitada a acção oxidante do promotor de aderência sobre a superfície de contacto metal/polímero e ser substancialmente impedida uma simultânea danificação oxidante do polímero.
Numa forma de realização preferida da invenção, o promotor de aderência pode ser aplicado enquanto fólio. A aplicação do promotor de aderência e a aplicação do revestimento pode decorrer de forma vantajosa através de dois processos, independentes no tempo e no local. Os passos de processo individuais são desta forma desacoplados entre si.
No caso do revestimento de superfícies de cobre mostrou-se que se produz uma aderência segura já para valores acima de 40 mN/m. Numa outra forma de realização preferida a superfície de metal activada pode apresentar uma tensão superficial de 45 a 75 mN/m, particularmente preferido de 55 a 75 mN/m. A energia superficial de metais e polímeros pode ser facilmente medida através de tintas de teste de acordo com a norma din 53364.
Lisboa, 7 de Janeiro de 2011
Claims (10)
- REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a produção de um tubo de condução metálico com revestimento de material sintético aderente de forma fixa, sendo que - por meio de um tratamento por plasma, ou por meio de uma chama de queimador de gás, é gerada uma superfície de tubo de metal activada, sendo que a duração de actuação sobre a superfície tem um valor de menos de 3 segundos, - um revestimento de material sintético é aplicado sobre a superfície de tubo de metal, activada e - na altura da aplicação do revestimento, a temperatura da superfície de tubo de metal tem um valor inferior a 80 °C.
- 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por no caso da utilização de uma chama de queimador de gás, enquanto gás de queimador ser utilizado metano, propano ou butano com excesso de ar.
- 3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o gás de queimador apresentar um excesso de ar de 20 - 30 vezes.
- 4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por na altura da aplicação do revestimento, a temperatura da superfície de tubo de metal se situar entre a temperatura ambiente e no máximo 50 °C.
- 5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por antes da aplicação do revestimento, a 1 superfície de tubo de metal ser proporcionada com um promotor de aderência.
- 6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por enquanto promotor de aderência serem utilizados polímeros funcionalizados com anidrido maleico ou ionómeros.
- 7. Processo de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado por o promotor de aderência ser aplicado como fólio.
- 8. Processo de acordo com a reivindicação 5, 6 ou 7, caracterizado por a aplicação do promotor de aderência e a aplicação do revestimento decorrerem através de dois processos independentes no tempo e no local.
- 9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a superfície de tubo de metal activada apresentar uma tensão superficial de 45 a 75 N/m.
- 10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a superfície de tubo de metal activada apresentar uma tensão superficial de 55 a 75 N/m. Lisboa, 7 de Janeiro de 2011 2
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