WO2019088862A1

WO2019088862A1 - Painéis minerais multifuncionais e respetivo processo de fabrico

Info

Publication number: WO2019088862A1
Application number: PCT/PT2018/050041
Authority: WO
Inventors: Ronaldo APARECIDO DOS SANTOS
Original assignee: Minercell - Industrial Composites, Lda.
Priority date: 2017-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2019-05-09
Also published as: PT110389B; CA3082496A1; CN111868000A; BR112020009008A2; MX2020004686A; CN111868000B; EP3708554A1; EA202091146A1; PT110389A

Abstract

Painéis minerais caracterizados por serem compostos, em percentagem mássica, em seco, por 1 a 35% de aluminato de cálcio, 5 a 40% de caulino, enquanto primeira carga, 10 a 25% de silicato amorfo, 5 a 40% de uma segunda carga mineral, de carbonato de cálcio ou talco industrial, 1 a 3% metassilicato, 0,2 a 2% de hidróxido de alumínio, 0,1 a 0,5% de policarboxilato, 0,3 a 5% de polimetil-metacrilato ou polimetil-metacrilato de baixo TG e 1 a 30% de fibras. Podem ter faces revestidas com película. O processo de fabrico compreende as seguintes etapas: (i) formação de uma malha de fibras; (ii) impregnação da malha com metassilicato; (iii) secagem da malha impregnada; (iv) formação de lâminas impregnando a malha com pelo menos um composto em suspensão integrando os referidos componentes; (v) corte e encastelamento, ou vice-versa, das lâminas; (vi) prensagem; (vii) ativação dos compostos do núcleo em bruto do painel..

Description

Painéis minerais multifuncionais e respetivo processo de fabrico

A presente invenção diz respeito a painéis multifuncionais de base mineral não combustíveis e isentos de contaminantes, mormente de formaldeído. Destinam-se essencialmente à área da construção, reabilitação, arquitetura e decoração, tendo ainda aplicações industriais. A principal finalidade dos painéis da presente invenção é a elaboração de painéis decorativos e sustentáveis com exigências elevadas ao nível do desempenho ambiental, estrutural e estético. A invenção respeita ainda ao processo de fabrico de tais painéis.

Atualmente, os principais painéis técnicos de revestimento que se encontram no mercado são os painéis fenólicos também designados por HPL (High Pressure Laminates), ou seja, laminados de alta pressão.

Os painéis fenólicos, no exterior, são habitualmente aplicados como revestimento de fachadas ventiladas, em mobiliário urbano, em varandas e em equipamentos infantis. No interior, podem ser utilizados em balneários, mais concretamente em portas divisórias e armários.

Segundo as normas ISO 4586 e EN 438, os laminados de alta pressão (HPL) são definidos como uma placa composta por camadas de material fibroso celulósico, sob a forma de folhas, impregnadas com resinas fenólicas termoendurecíveis, ligadas através de um processo de alta pressão, com a aplicação simultânea de calor, o que vai permitir obter um painel fenólico, com uma densidade ≥ 1,35 g/cm3.

Exemplos destes laminados estão descritos nas patentes US 3616021 e FR 2267206.

Resumidamente, estes produtos são constituídos por um núcleo de papel Kraft impregnado com resina fenólica e uma camada exterior de papel decorativo impregnado com resina melamínica.

Os painéis fenólicos para o uso no exterior têm de passar por um processo de tratamento por Electron Beam Curing (processo de cura por feixe de eletrões), um processo de alto investimento que se repercute no custo dos painéis fenólicos para uso no exterior, facto pelo qual muito poucas empresas possuem esta tecnologia. Um outro tratamento conhecido para painéis fenólicos para uso no exterior é a aplicação de uma sobrecapa de resina acrílica. Contudo os painéis assim produzidos não atingem as mesmas características dos indicados no início deste parágrafo.

As resinas incorporadas na fabricação dos painéis fenólicos, seja para uso interior, seja para uso exterior, contêm contaminantes, nomeadamente formaldeído, substância que, em determinadas concentrações, designadamente as tipicamente usadas naqueles tipos de painéis, é prejudicial à saúde.

Durante o processo de fabrico, os painéis fenólicos são submetidos a um processo não contínuo de prensagem a alta pressão. O processo de alta pressão consiste na aplicação simultânea de calor (temperatura ≥ 120 ºC) e de alta pressão (≥ 5 MPa ou 50 bar). Durante este processo, ocorre uma reação de reticulação química e as resinas fenólicas fundem-se com a melamina, formando um painel compacto, homogéneo e não poroso (com uma densidade ≥ 1,35 g/cm3), cuja superfície tem a aparência desejada.

É conhecida a aplicação de laminados HPL em interiores e exteriores, na indústria da construção, bem como noutras áreas técnicas. Uma das características mais importantes dos painéis para estas aplicações é o seu comportamento ao fogo. O comportamento ao fogo é classificado de acordo com a norma Europeia EN13501-1. No caso de materiais não inflamáveis, de acordo com a norma ISO 1716, é necessário um valor de calor de combustão ≤ 3 MJ/kg.

Os painéis HPL atuais com maior resistência ao fogo utilizam resinas sintéticas retardadoras de chama (o que encarece o produto final). A classificação destes materiais, de acordo com EN13501-1, no melhor cenário, é a classe B1 (dificilmente inflamável). Com base na utilização de celulose como material de suporte e resinas sintéticas como um agente de ligação, a classe A (A2 ou A1) de reação ao fogo – correspondente aos produtos incombustíveis - não consegue ser obtida pelos painéis HPL de acordo com o estado da técnica atual.

Por outro lado, os painéis fenólicos apresentam problemas quando em contacto com a água, pois o núcleo em papel Kraft após o contacto com a água, durante a secagem e evaporação da água, cria tensões desuniformes, levando ao empeno e descolagem do painel. Outro fator que contribui bastante para a degradação precoce dos painéis fenólicos deste tipo são as fibras de papel Kraft orientadas no sentido longitudinal, o que faz com que a dilatação dos painéis fenólicos seja predominantemente num só sentido, ou seja, não homogénea (criação de empenos).

Estes mesmos painéis apresentam ainda problemas devidos à superfície melamínica. Com efeito, a resina melamínica torna os painéis fenólicos porosos, absorve poeiras, sujidade e outros tipos de poluição que vão contribuir para o acelerar da degradação dos painéis.

Assim, a estabilidade cromática é afetada, perdendo cor com o passar do tempo.

O documento US 2013/0323497 divulga um laminado alternativo, resistente ao fogo com classe A2. O laminado descrito nessa invenção compreende várias etapas e materiais utilizados para fabricação dos painéis HPL “tradicionais”, nomeadamente resinas com formaldeído.

Objectivos da inveção

É objetivo da presente invenção a conceção de painéis minerais multifuncionais com diversas possibilidades de aplicação, nas áreas da construção, reabilitação, arquitetura e decoração, incluído mobiliário urbano ou outro, bem como em aplicações industriais, designadamente em pavimentos e revestimentos decorativos, interiores ou exteriores, sem a utilização de formaldeído.

O aperto crescente dos regulamentos em matéria de prevenção de incêndios restringe visivelmente as áreas de aplicação dos materiais de construção inflamáveis, em particular em aplicações externas. O progresso na harmonização dos regulamentos de construção exige, além disso, apertar os regulamentos de segurança. Os arquitetos exigem cada vez mais elementos de fachada mais fortes e com elevada qualidade de acabamento superficial. Na área interna, os regulamentos para o revestimento de paredes em hospitais, lares de idosos, escolas, edifícios públicos, aeroportos e, em particular, nas rotas de fuga, foram reforçados. O objetivo é garantir, no caso de fogo, a evacuação total do edifício em segurança, mesmo quando o tempo de evacuação é elevado. Os painéis minerais multifuncionais da presente invenção visam permitir a liberdade de design, cumprindo os requisitos de segurança para este tipo de aplicações, atingindo a classificação A1 de resistência ao fogo, tendo ainda elevada resistência mecânica.

Outros objetivos ressaltarão da leitura do que se segue da presente memória descritiva.

Descrição da invenção

Para esse fim, os painéis segundo a presente invenção caracterizam-se por serem compostos, em percentagem mássica, em seco, por 1 a 35% de aluminato de cálcio, 5 a 40% de caulino, enquanto primeira carga, e 10 a 25% de silicato amorfo, associados a 5 a 40% de uma segunda carga mineral. Note-se que o caulino exerce uma dupla função, atuando quer como um primeiro elemento de carga, quer como um agente plastificante.

De acordo com um primeiro modo de concretização da invenção, em conformidade com o qual os painéis minerais se apresentam como painéis rígidos, estes são compostos, em percentagem mássica, em seco, por 1 a 35% de aluminato de cálcio, 5 a 15% de caulino, 10 a 25% de silicato amorfo, 10 a 40% de carbonato de cálcio, enquanto segunda carga mineral, 1 a 15% de fibras vegetais, 1 a 3% de metassilicato, 0,2 a 2% de hidróxido de alumínio, 0,1 a 0,5% de policarboxilato e 1 a 3% de polimetil-metacrilato, sendo, numa composição preferencial, também em percentagem mássica, em seco, compostos por 10 a 30% de aluminato de cálcio, 7 a 15% de caulino, 12 a 20% de silicato amorfo, 20 a 40% de carbonato de cálcio, enquanto segunda carga mineral, 5 a 10% de fibras vegetais, 1,5 a 2,5% de metassilicato, 0,3 a 1,5 de hidróxido de alumínio, 0,2 a 0,4% de policarboxilato e 1 a 3% de polimetil-metacrilato.

De acordo com um segundo modo de concretização da invenção, em conformidade com o qual os painéis minerais se apresentam como painéis flexíveis, estes são compostos, em percentagem mássica, em seco, por 1 a 30% de aluminato de cálcio, 10 a 30% de caulino, 10 a 25% de silicato amorfo, 5 a 30% de carbonato de cálcio, enquanto segunda carga mineral, 5 a 30% de fibras vegetais, 1 a 3% de fibras sintéticas, 1 a 2% de metassilicato, 0,2 a 2% de hidróxido de alumínio, 0,1 a 0,5% de policarboxilato e 0,3 a 5% de polimetil-metacrilato de baixa dureza vítrica, sendo, numa composição preferencial, também em percentagem mássica, em seco, compostos por 10 a 25% de aluminato de cálcio, 15 a 25% de caulino, 12 a 20% de silicato amorfo, 8 a 25% de carbonato de cálcio, enquanto segunda carga mineral, 8 a 25% de fibras vegetais, 2 a 3% de fibras sintéticas, 1 a 2% de metassilicato, 0,3 a 1,5% de hidróxido de alumínio, 0,2 a 0,4% de policarboxilato e 0,3 a 5% de polimetil-metacrilato de baixa dureza vítrica.

De acordo com um terceiro modo de concretização da invenção, em conformidade com o qual os painéis minerais se apresentam como painéis com memória, estes são compostos, em percentagem mássica, em seco, por 1 a 30% de aluminato de cálcio, 15 a 40% de caulino, 10 a 25% de silicato amorfo, 10 a 35% de talco industrial, enquanto segunda carga mineral, 5 a 20% de uma mistura de fibras vegetais, 1 a 2% de fibras sintéticas, 1 a 3% de metassilicato, 0,2 a 2% de hidróxido de alumínio, 0,1 a 0,5% de policarboxilato e 1 a 4% de polimetil-metacrilato de baixa dureza vítrica, sendo, numa composição preferencial, também em percentagem mássica, em seco, compostos por 10 a 25% de aluminato de cálcio, 20 a 38% de caulino, 12 a 20% de silicato amorfo, 15 a 30% de talco industrial, enquanto segunda carga mineral, 7 a 15% de uma mistura de fibras vegetais, 1 a 2% de fibras sintéticas, 1 a 2,5 de metassilicato, 0,3 a 1,5% de hidróxido de alumínio, 0,2 a 0,4% de policarboxilato e 1 a 4% de polimetil-metacrilato de baixa dureza vítrica.

Por painéis com memória entende-se painéis flexíveis que fletem sob a aplicação de cargas, mas não retomam instantaneamente a posição de partida quando as cargas são removidas.

Resumidamente, os referidos três modos de concretização, compreendem, de um modo geral, a painéis caracterizados por serem compostos, em percentagem mássica, em seco, por 1 a 35% de aluminato de cálcio, 5 a 40% de caulino, enquanto primeira carga, 10 a 25% de silicato amorfo, 5 a 40% de uma segunda carga mineral, de carbonato de cálcio ou talco industrial, 1 a 3% metassilicato, 0,2 a 2% de hidróxido de alumínio, 0,1 a 0,5% de policarboxilato, 0,3 a 5% de polimetil-metacrilato ou polimetil-metacrilato de baixo TG e 1 a 30% de fibras.

Segundo uma concretização preferencial, para além dos componentes antes descritos, poderão ainda ser usados, como aditivos, para além dos já referidos policarboxilato e polimetil-metacrilato, agentes humectantes, reguladores de PH e pigmentos, em muito pequenas percentagens.

Segundo a invenção, tal acima descrita, aproximadamente 96%, em massa, em seco, do produto, corresponde a matérias-primas naturais.

Outra matéria–prima natural passível de ser adicionada à composição dos painéis segundo a invenção são granulados de cortiça, preferencialmente com diâmetro médio compreendido entre 0,5 e 5 mm, numa percentagem de 3 a 10%, em massa.

Também podem ser usadas, como aditivos, microesferas acumuladoras de energia térmica, em percentagens de 5 a 15%, em massa.

Ainda segundo a invenção, os painéis minerais podem combinar num mesmo núcleo, segundo qualquer combinação, as características dos três modos de concretização antes descritos, em várias camadas. Assim, por exemplo, um painel segundo a invenção pode ter uma camada central rígida, e duas camadas superficiais flexíveis. Um outro exemplo seria um painel com um núcleo composto por uma camada central rígida uma camada superficial flexível e outra camada superficial com memória. Obviamente a combinação pode ter mais de três camadas num mesmo núcleo.

A invenção respeita ainda ao processo de fabrico dos painéis acima descritos.

Tal processo compreende as seguintes etapas:
- uma primeira etapa de formação de uma malha de fibras;
- uma segunda etapa que consiste na impregnação da malha de fibras, com metassilicato, e secagem da mesma;
- uma terceira etapa que consiste na secagem da malha impregnada;
- uma quarta etapa que consiste na formação de uma ou mais lâminas resultantes da impregnação da malha da etapa anterior – antes pré-impregnada e seca – com pelo menos um composto em suspensão segundo a invenção, isto é, integrando, em percentagem mássica, em seco, 1 a 35% de aluminato de cálcio, 5 a 40% de caulino, enquanto primeira carga, e 10 a 25% de silicato amorfo, associados a 5 a 40% de uma segunda carga mineral;
- uma quinta etapa que consiste na formação de um pré-núcleo de painel, por corte e encastelamento, ou vice-versa, da(s) lâmina(s) impregnada(s) com o(s) composto(s) segundo a invenção;
- uma sexta etapa que consiste na formação de um núcleo em bruto de painel, por prensagem do pré-painel;
- uma sétima etapa que consiste na ativação dos compostos do núcleo em bruto do painel.

Segundo o processo da invenção, consoante se pretenda que a(s) lâmina(s) corresponda(m) a um produto rígido, a um produto flexível ou a um produto com memória, utiliza-se, na etapa iv), compostos, em suspensão, cuja composição, em percentagem mássica, em seco, é, respetivamente, a acima indicada para os primeiro a terceiro modos de concretização.

Note-se que, nos três modos de concretização supra referidos, os aditivos sintéticas, que entram na composição do composto usado na etapa iv), e que têm função fluidificante e ligante, respetivamente, a saber o policarboxilato e o polimetil-metacrilato ou o polimetil-metacrilato de baixo TG (baixa dureza vítrica), estão em suspensão em água, a cerca de 55% a 65%, em massa. Os inertes na forma líquida, que entram na composição do dito composto, a saber, o metassilicato, estão em suspensão em água a 30 a 40%, em massa). Água adicional, numa proporção de, pelo menos, 40%, em massa, em relação à massa dos inertes secos é usada para que o composto se mantenha em suspensão.

Segundo a invenção, a(s) lâminas(s) é(são) alvo seja de corte seguido de encastelamento, seja de encastelamento, designadamente por enrolamento, seguido de corte, formando assim um pré-núcleo de painel, o qual é submetido a pressão, entre cerca de 50 a 100 bar, designadamente numa prensa, com a formação de um núcleo em bruto de painel.

Os núcleos em bruto de painel são alvo de ativação, preferencialmente em autoclave, seguida de um estágio de silificação natural. Alternativamente, a ativação e silificação podem ocorrer ambas naturalmente num estágio mais longo. Pode ainda ser promovida a silificação em autoclave, mas, para tanto, é necessário adicionar agentes aceleradores, não naturais, ao composto de impregnação da malha usado na etapa iv).

O acabamento dos painéis inicia-se por uma fase de pré-acabamento na qual os núcleos de painel em bruto sofrem as seguintes três etapas: a) secagem; b) calibragem e retificação de espessura; e c) aplicação de primário nas superfícies.

Os núcleos dos painéis são alvo, nas faces das faces, seja de envernizamento superficial, seja de aplicação de uma película decorativa impregnada, como acabamento superficial final. Finalmente, os painéis assim formados são alvo de corte perimetral de esquadrejamento e embalamento.

De acordo com um modo de concretização da invenção o núcleo em bruto de painel acima referido, uma vez consolidado o seu processo de silificação, é alvo de secagem, seguida de calibração, e aplicação primeiramente de um primário e finalmente seja de um uma tinta ou verniz protetores, seja de uma película decorativa superficial, neste último caso, após a aplicação de um produto de colagem da mesma sobre o dito primário.

Vantagens dos painéis segundo a invenção

Os painéis segundo a presente invenção distinguem-se, dos painéis fenólicos, pela sua incombustibilidade (classe A1), por serem isentos de contaminantes, mormente de formaldeído, por terem elevada estabilidade dimensional e elevada resistência à humidade, assim como uma superfície decorativa resistente às diversas condições ambientais, permitindo uma variedade de acabamentos. Os painéis segundo a invenção são resistentes às intempéries, ao gelo e degelo, sendo resistentes ao impacto e resistentes a microrganismos, além do que apresentam elevada durabilidade, sendo recicláveis. Devido a estas propriedades, estes painéis podem ser utilizados com segurança nas mais variadas aplicações onde os painéis fenólicos, por exemplo, não podem ser utilizados devido, designadamente, à sua inflamabilidade.

Outra vantagem importante da presente invenção face aos painéis fenólicos é o método de fabrico, uma vez que incorpora menores consumos energéticos e não utiliza matérias-primas lesivas para o ambiente.

Acresce que todos os resíduos produzidos durante o processo de fabrico – designadamente o excesso de água nas segunda (ii) e quarta (iv) etapas antes mencionadas, assim como os restos das placas resultantes dos cortes de esquadrejamento, são reintroduzidos no próprio processo – no caso dos cortes após moagem - com o seu total reaproveitamento, pelo que o processo de fabrico segundo a invenção é amigo do ambiente.

Outras vantagens resultarão claras da leitura da presente descrição.

As figuras anexas, meramente esquemáticas, são apresentadas exclusivamente a título exemplificativo e não limitativo, representando exemplos de painéis segundo formas particulares de concretização da invenção, cujas dimensões e proporções não são necessariamente as reais, antes servindo tais figuras meramente para a apresentar principais aspetos da invenção, cuja abrangência de proteção é determinada pelas reivindicações anexas.

[Fig. 1]

A figura 1 representa esquematicamente um núcleo de um painel segundo a invenção.

[Fig. 2]

A figura 2 representa esquematicamente um núcleo de um painel segundo a invenção, de acordo com uma concretização em que se usa cortiça ou outro material térmica e acusticamente isolante.

[Fig. 3]

A figura 3 representa esquematicamente um painel segundo a invenção, de acordo com uma concretização em que o núcleo central é coberto, superficialmente, de cada lado, por películas decorativas impregnadas.

[Fig. 4]

A figura 4 representa esquematicamente um painel segundo a invenção, de acordo com uma concretização em que o núcleo central é coberto, superficialmente, de cada lado, por uma película decorativa de alumínio.

[Fig. 5]

[Fig. 6]

As figuras 5, 6 representam, esquemática e respetivamente, o caso de um painel segundo a invenção nas seguintes configurações: rígido e flexível.

[Fig. 7]

A figura 7 representa, esquemática, o caso de um painel segundo a invenção numa configuração “com memória”, encontrando-se a posição natural do painel, isto é a que corresponde ao painel não solicitado por forças externas, à indicada a linha interrompida (traço/ponto).

[Fig. 8]

[Fig. 9]

[Fig. 10]

As figuras 8, 9 e 10 representam, esquemática e respetivamente, o caso de painéis segundo a invenção com um núcleo apresentado 3 camadas principais distintas: flexível/rígida/flexível, rígida/flexível/rígida e “com memória”/rígida/”com memória”.

[Fig. 11]

A figura 11 é uma representação esquemática, exemplificativa, da primeira etapa do processo de fabrico dos painéis segundo a invenção, a formação da malha de fibras.

[Fig.12] >

A figura 12 é uma representação esquemática, exemplificativa, da segunda e terceira etapas do processo de fabrico dos painéis segundo a invenção: a primeira impregnação da malha e a subsequente secagem.

[Fig.13]

A figura 13 é uma representação esquemática, exemplificativa, da quarta etapa do processo de fabrico dos painéis segundo a invenção – a segunda impregnação da malha de fibras, desta feita com formação de uma lâmina - e de duas variantes da quinta etapa do mesmo processo, respetivamente o corte e encastelamento de lâminas ou o encastelamento por enrolamento com corte.

[Fig. 14]

A figura 14 é uma representação esquemática, exemplificativa, da sexta etapa do processo de fabrico dos painéis segundo a invenção - a prensagem do pré-núcleo do painel - e de parte da sétima etapa do mesmo processo, a ativação em autoclave.

[Fig. 15]

A figura 15 é uma representação esquemática, exemplificativa, da segunda parte da sexta etapa do processo de fabrico dos painéis segundo a invenção - a silificação natural - e da primeira etapa do processo de pré-acabamento dos painéis.

[Fig. 16]

A figura 16 é uma representação esquemática, exemplificativa, das segunda e terceira etapas do processo do processo de pré-acabamento dos painéis segundo a invenção – a calibragem e retificação da espessura, bem como a aplicação de primário, respetivamente – e ainda de duas variantes da primeira etapa de acabamento final dos painéis, a saber: a aplicação de uma tinta ou verniz protetores e a aplicação de uma película decorativa impregnada.

[Fig. 17]

A figura 17 é uma representação esquemática, exemplificativa, da operação final de acabamento - o corte perimetral de esquadrejamento – e da operação de embalamento.

Descrição de um Exemplo de Realização

Em seguida é descrito um exemplo de realização da presente invenção, fazendo, quando conveniente, alusão às figuras, nas quais as referências nelas contantes são as seguintes.

1		Núcleo(s)de painel
	11	Camada rígida
	12	Camada flexível
	13	Camada com memória
2		Cortiça
3		Película decorativa impregnada
4		Película decorativa de alumínio

500		Fibras
501		Malha de fibras
502		Rolo de malha de fibras
503		Rolo de malha de fibras impregnadas secas
504		Lâmina de malha impregnada com composto
505		Pré-núcleo(s) de painel
506		Núcleo em bruto de painel

600		1ª suspensão de metassilicato
601		inertes
602		2ª suspensão de metassilicato
603		aditivos
604		água
605		Pigmento 1
606		Pigmento 2
607		Granulado de cortiça
608		primário
609		Verniz ou tinta

700		Aplicador de fibras
701		Calandra
702		Misturador de secos
703		Misturador de inertes com metassilicato, aditivos e água
704		Primeiro tanque agitador
705		Segundo tanque agitador
706		Laminadora de rolos

i		Primeira etapa do processo de fabrico dos painéis
ii		Segunda etapa do processo de fabrico dos painéis
iii		Terceira etapa do processo de fabrico dos painéis
iv		Quarta etapa do processo de fabrico dos painéis
v-1		Primeira variante da quinta etapa do processo de fabrico dos painéis
v-2		Segunda variante da quinta etapa do processo de fabrico dos painéis
vi		Sexta etapa do processo de fabrico dos painéis
vii-1		Primeira variante da sétima etapa do processo de fabrico dos painéis
vii-2		Segunda variante da sétima etapa do processo de fabrico dos painéis
a		Primeira etapa do processo de pré-acabamento dos painéis
b		Segunda etapa do processo de pré-acabamento dos painéis
c		Terceira etapa do processo de pré-acabamento dos painéis
α-1		Primeira variante da primeira operação de acabamento final
α-2		Segunda variante da primeira operação de acabamento final
β		Segunda operação acabamento final

De acordo com tal um exemplo de realização, o processo de fabrico dos painéis compreende, tal como se visualiza na figura 11, uma primeira etapa (i) de formação de uma malha (501) de fibras (500), segundo a qual as fibras são depositadas numa camada uniforme, com uma densidade de cerca de 16 a 20 g/m2,sobre um tapete rolante e feitas atravessar uma calandra (701) de rolos, sob uma pressão de cerca de 20 a 30 bar a uma temperatura de cerca de 120 ºC, formando-se uma malha de fibras que pode ser enrolada, designadamente num rolo (502). Antes da aludida deposição da camada de fibras procede-se à seleção das mesmas. Preferencialmente as fibras usadas são selecionadas de entre fibras vegetais, sendo seja de um único tipo, seja, dependendo do tipo de produtos a produzir, de mais de um tipo. Do mesmo modo, podem ainda ser usadas fibras sintéticas. Caso as fibras não sejam de um único tipo, a sua dosificação é seguida de uma operação de mistura com vista à obtenção de uma distribuição uniforme para efeitos da deposição antes mencionada.

Numa segunda etapa (ii), do processo, visualizável na figura 12, a malha de fibras é impregnada, durante um breve período, preferencialmente em contínuo, com uma solução de metassilicato em suspensão em água a cerca de 60 a 70%, em massa, sendo o excesso de humidade removido, por exemplo por um par de rolos pressores (não representados na figura) e, sendo a malha assim impregnada submetida, numa terceira etapa (iii), também representada na figura 12, a saber, um processo de secagem em secador a uma temperatura de 120 a 140 ºC, à pressão ambiente, após o que a malha impregnada e seca pode ser novamente enrolada, designadamente num rolo (503).

A impregnação pode ser feita por qualquer método conhecido, como seja, por exemplo, por imersão em contínuo numa tina (por exemplo, uma tina com menos de um metro de comprimento e com a malha de fibras a circular a uma velocidade de cerca de 100 m/min), por passagem entre rolos de transferência ou por pulverização.

A referida impregnação da malha de fibras serve para impermeabilizar as fibras que, assim, retêm as suas propriedades mecânicas, evitando o seu processo natural de degradação biológica, tornando-as completamente inertes, e, para além disso, para aumentar a sua capacidade de resistência ao fogo. Adicionalmente favorece a adesão à malha do composto a ser subsequentemente impregnado.

Numa quarta etapa (iv), visível na figura 13, a malha de fibra impregnada e seca é impregnada com um composto segundo a invenção, o qual é preferencialmente formado mediante a dosificação dos seus inertes e a respetiva mistura num misturador (702) de secos e a subsequente mistura destes, num segundo misturador (703), com os componentes líquidos dosificados, a saber, os silicatos líquidos (o metassilicato, em suspensão em água a 30 a 40%, em massa) e os aditivos (designadamente o policarboxilato e o polimetil-metacrilato, em suspensão em água a 55% a 65%, em massa), e água adicional, numa proporção de pelo menos 40%, em massa, em relação aos inertes secos, para manter o composto resultante em suspensão.

Esta impregnação (iv) da malha pré-impregnada com silicatos com o referido composto é preferencialmente feita num sistema de cortina, preferencialmente sobre um tapete rolante microperfurado e preferencialmente sujeito a vácuo na parte de baixo, para remoção do excesso de água e favorecer a tração da malha pelo tapete. Preferencialmente, a lâmina (504) assim formada tem uma espessura compreendida entre cerca de 0,8 e 1,2 mm de espessura. O sistema de cortina é múltiplo, podendo depositar diferentes compostos segundo a invenção para formação dos painéis pretendidos, conforme o antes descrito, de modo a que em cada momento a lâmina em formação tenha a composição adequada ao painel, e sendo caso disso à parte do painel, que irá integrar.

Numa quinta etapa (v) é formado um pré-núcleo (505) de painel a partir da lâmina (504) formada na etapa anterior, o que pode ser feito designadamente por qualquer uma das duas seguintes variantes (v-1; v-2) do processo (ambas visualizáveis na figura 13):
- A lâmina (504) vai sendo cortada em troços com o comprimento desejado para o painel, sendo cada troço depositado sobre o último troço anteriormente cortado até se atingir o número de troços de lâmina desejado para a formação de um painel, seguindo o conjunto assim encastelado, denominado pré-núcleo (505) de painel, para uma prensa;
- Um rolo formador, cujo perímetro corresponde ao comprimento máximo de cada painel vai enrolando continuamente sobre si a lâmina (504), dando um número de voltas correspondente ao número de camadas de lâmina pretendido para o núcleo de painel, sendo então o pré-núcleo (505) de painel enrolado e cortado e feito descolar do rolo formador e seguir para uma prensa.

Numa sexta etapa (vi), representada na figura 14, cada pré-núcleo (505) de painel é prensado a uma pressão compreendida entre 50 a 100 bar, durante cerca de 15 a 20 segundos. A prensagem permite retirar o ar existente na estrutura da placa e além disso comprime totalmente os painéis e confere-lhes uma elevada densidade. Segundo a presente forma de realização da invenção, podem ser obtidos painéis com dimensões superiores a 3700 por 1650 mm e com espessuras de 6 a 20 mm. No caso do encastelamento sem enrolamento é tecnicamente possível obter espessuras ainda mais elevadas.

Apesar da espessura do painel ser obtida gradualmente durante a produção do núcleo, tal como atrás descrito, o certo é que, no final da prensagem, as lâminas estão ligadas indissociavelmente entre si, obtendo-se uma densidade de pelo menos 1500 kg/m3. Aliás, é interessante notar que, pelas características da composição das lâminas estas, após o encastelamento, e antes da prensagem já têm resistência suficiente para poderem ser manipuladas por máquina ou manualmente.

Tal como se visualiza na dita figura 14, os núcleos em bruto (506) já prensados são empilhados e remetidos para um autoclave onde, numa sétima etapa (vii-1), para ativação dos aditivos, são submetidos a uma temperatura de cerca de 80 a 120 ºC, a uma pressão de cerca de 3 a 4 bar, durante um período de 4 a 6 horas, saindo os painéis com uma humidade relativa de 30 a 50%. Segue-se uma oitava etapa (vii-2), ilustrada na figura 15, na qual os pré-núcleos de painel são alvo de um processo de silificação natural durante cerca de 10 a 15 dias à temperatura ambiente. Numa nona etapa (a), ainda representada na figura 15, os núcleos de painel, com uma humidade relativa de cerca de 20 a 30% de humidade relativa são alvo de um processo de secagem, num secador à pressão ambiente, a uma temperatura de cerca de 100 a 120 ºC, durante cerca de 5 a 6 horas, saindo com uma humidade relativa de cerca de 1 a 2%. Numa décima etapa (b) os núcleos de painel são individualmente calibrados para a espessura desejada, após o que, numa décima primeira etapa (c), é aplicado superficialmente um primário à base de metacrilato.

Numa décima segunda etapa, os núcleos com primário são individualmente alvo de acabamento superficial decorativo por um dos seguintes dois processos (α-1; α-2), ambos visualizáveis na figura 16:
- Cada núcleo de painel é alvo da aplicação (α-1) de tinta ou verniz protetores (609) em cada uma das suas duas superfícies. Em particular, pode-se usar, como verniz, uma resina de poliéster ou uma resina acrílica e, como tinta, uma tinta à base de água.
- Cada núcleo de painel é alvo da aplicação (α-2) a quente, pelo menos de um dos lados, de um produto reativo para colagem sobre o primário e de uma película decorativa superficial (3), sujeita à aplicação de uma pressão de aproximadamente 2 a 3 bar numa laminadora de rolos (706). O produto reativo para a colagem a quente da película superficial, é preferencialmente selecionado de entre o conjunto compreendido por: poliuretano, poliéster, epóxi e polieter. A película decorativa pode ser, por exemplo, uma folha de papel impregnada com uma resina sintética, uma folha de metal - designadamente de alumínio, cobre ou aço inox – ou um filme de polímeros, como seja, poliéster (PES), polietileno tereftalato (PET) ou policloreto de vinil (PVC). A película decorativa tanto pode ter cor uniforme, como pode ser de fantasia, com quaisquer motivos ou padrões decorativos, como imitações madeira ou de pedras naturais.

Numa décima terceira etapa (β), ilustrada na figura 17, cada painel é alvo de corte em esquadria para a medida final desejada, ficando pronto para uso ou embalamento.

O processo segundo a invenção tem a vantagem de ser de baixo custo energético.

Nas figuras 1 a 10 vêm-se vários exemplos seja de painéis segundo a invenção, seja de núcleos de tais painéis. Os núcleos podem ser coloridos por recuso a pigmentos, podendo, por exemplo, ser usadas cores distintas para as lâminas/núcleos de distinta rigidez. A visualização do corte transversal de um painel identifica assim o seu tipo.

Os painéis de acordo com a invenção apresentam elevada resistência química, assim como aos raios UV, ao desgaste aos riscos e ao impacto.

Segundo certas concretizações particulares, os painéis têm ainda certas características benéficas aumentadas, como seja a resistência térmica, no já mencionado caso do uso de cortiça no núcleo dos painéis.

No caso em que, tal como atrás também referido, são usadas microesferas acumuladoras de energia no núcleo dos painéis, estes podem ser usados como acumuladores de calor, que libertam durante a noite o calor absorvido durante o dia.

Outras aplicações especiais podem passar, por exemplo, pelo emprego, no caso do uso de películas decorativas de alumínio, de películas de alumínio especialmente tratado:
- com iões de prata, que interferem no crescimento de colónias de microrganismos, podendo assim os painéis com tais películas ser usados em ambientes onde a limpeza e a higiene são uma prioridade. As áreas de aplicação típicas são ambientes fechados, centros hospitalares, centros de saúde, escolas, creches, vestiários, sistemas de ar condicionado.
- com uma pintura contendo pigmentos especiais de alta performance e alta qualidade, que melhoram significativamente os níveis de reflexão em tons escuros, com uma importante redução das temperaturas superficiais. As áreas de aplicação típicas são em ambientes exteriores enquanto revestimentos de fachadas e fachadas ventiladas, mormente com elevada exposição solar

De referir que a forma particular de realização da presente invenção aqui descrita pode ser alvo de várias modificações ou alterações sem sair do âmbito e do espírito da presente invenção tal como mais acima descrita e conforme constante das reivindicações.

Claims

Painéis minerais caracterizados por serem compostos, em percentagem mássica, em seco, por 1 a 35% de aluminato de cálcio, 5 a 40% de caulino, enquanto primeira carga, e 10 a 25% de silicato amorfo, associados a 5 a 40% de uma segunda carga mineral.
Painéis minerais de acordo com a reivindicação n.º 1, caracterizados por serem compostos, em percentagem mássica, em seco, por 1 a 35% de aluminato de cálcio, 5 a 15% de caulino, 10 a 25% de silicato amorfo, 10 a 40% de carbonato de cálcio, enquanto segunda carga mineral, 1 a 15% de fibras vegetais, 1 a 3% de metassilicato, 0,2 a 2% de hidróxido de alumínio, 0,1 a 0,5% de policarboxilato e 1 a 3% de polimetil-metacrilato.
Painéis minerais de acordo com a reivindicação n.º 2, caracterizados por serem compostos, em percentagem mássica, em seco, por 10 a 30% de aluminato de cálcio, 7 a 15% de caulino, 12 a 20% de silicato amorfo, 20 a 40% de carbonato de cálcio, enquanto segunda carga mineral, 5 a 10% de fibras vegetais, 1,5 a 2,5% de metassilicato, 0,3 a 1,5 de hidróxido de alumínio, 0,2 a 0,4% de policarboxilato e 1 a 3% de polimetil-metacrilato.
Painéis minerais de acordo com a reivindicação n.º 1, caracterizados por serem compostos, em percentagem mássica, em seco, por 1 a 30% de aluminato de cálcio, 10 a 30% de caulino, 10 a 25% de silicato amorfo, 5 a 30% de carbonato de cálcio, enquanto segunda carga mineral, 5 a 30% de fibras vegetais, 1 a 3% de fibras sintéticas, 1 a 2% de metassilicato, 0,2 a 2% de hidróxido de alumínio, 0,1 a 0,5% de policarboxilato e 0,3 a 5% de polimetil-metacrilato de baixa dureza vítrica.
Painéis minerais de acordo com a reivindicação n.º 4, caracterizados por serem compostos, em percentagem mássica, em seco, por 10 a 25% de aluminato de cálcio, 15 a 25% de caulino, 12 a 20% de silicato amorfo, 8 a 25% de carbonato de cálcio, enquanto segunda carga mineral, 8 a 25% de fibras vegetais, 2 a 3% de fibras sintéticas, 1 a 2% de metassilicato, 0,3 a 1,5% de hidróxido de alumínio, 0,2 a 0,4% de policarboxilato e 0,3 a 5% de polimetil-metacrilato de baixa dureza vítrica.
Painéis minerais de acordo com a reivindicação n.º 1, caracterizados por serem compostos, em percentagem mássica, em seco, por 1 a 30% de aluminato de cálcio, 15 a 40% de caulino, 10 a 25% de silicato amorfo, 10 a 35% de talco industrial, enquanto segunda carga mineral, 5 a 20% de uma mistura de fibras vegetais, 1 a 2% de fibras sintéticas, 1 a 3% de metassilicato, 0,2 a 2% de hidróxido de alumínio, 0,1 a 0,5% de policarboxilato e 1 a 4% de polimetil-metacrilato de baixa dureza vítrica.
Painéis minerais de acordo com a reivindicação n.º 6, caracterizados por serem compostos, em percentagem mássica, em seco, por 10 a 25% de aluminato de cálcio, 20 a 38% de caulino, 12 a 20% de silicato amorfo, 15 a 30% de talco industrial, enquanto segunda carga mineral, 7 a 15% de uma mistura de fibras vegetais, 1 a 2% de fibras sintéticas, 1 a 2,5 de metassilicato, 0,3 a 1,5% de hidróxido de alumínio, 0,2 a 0,4% de policarboxilato e 1 a 4% de polimetil-metacrilato de baixa dureza vítrica.
Painéis minerais de acordo com a reivindicação n.º 1, caracterizados por o respetivo núcleo poder ter várias camadas distintas cada uma delas com a composição segundo pelo menos uma das reivindicações 2 a 7.
Painéis minerais de acordo com a reivindicação n.º 1, caracterizados por compreenderam, pelo menos numa das faces, uma película decorativa unida ao núcleo.
Painéis minerais de acordo com a reivindicação n.º 1, caracterizados por compreenderam granulados de cortiça no núcleo.
Painéis minerais de acordo com a reivindicação n.º 1, caracterizados por compreenderam microesferas acumuladoras de energia térmica, no núcleo.
Processo de fabrico dos painéis minerais segundo as reivindicações anteriores, caracterizado por compreender as seguintes etapas:
i) formação de uma malha de fibras;
ii) impregnação da dita malha de fibras, com metassilicato;
iii) secagem da malha impregnada;
iv) formação de uma ou mais lâminas impregnando a malha – antes pré-impregnada e seca – com pelo menos um composto em suspensão integrando, em percentagem mássica, em seco, 1 a 35% de aluminato de cálcio, 5 a 40% de caulino, enquanto primeira carga, e 10 a 25% de silicato amorfo, associados a 5 a 40% de uma segunda carga mineral;
v) formação de um pré-núcleo de painel, por corte e encastelamento, ou vice-versa, da(s) dita(s) lâmina(s) impregnada(s) com o(s) composto(s) indicado(s) na etapa iii);
vi) formação de um núcleo em bruto de painel, por prensagem do pré-painel;
vii) ativação dos compostos do núcleo em bruto do painel.
Processo de fabrico de acordo com a reivindicação n.º 12, caracterizado por, antes da etapa i), haver uma operação prévia de dosificação de fibras de vários tipos, designadamente de entre fibras vegetais e/ou fibras sintéticas, seguida de uma operação de homogeneização da distribuição da mistura de fibras.
Processo de fabrico de acordo a reivindicação n.º 12 ou n.º 13, caracterizado por a etapa i) consistir na deposição de uma camada uniforme de fibras, com uma densidade de cerca de 16 a 20 g/m², sobre um tapete rolante e no atravessamento desta por uma calandra de rolos, sob uma pressão de cerca de 20 a 30 bar a uma temperatura de cerca de 120 ºC.
Processo de fabrico de acordo com pelo menos uma das reivindicações n.ºs 12 a 14, caracterizado por a etapa ii) consistir na impregnação da malha de fibra, durante um breve período, com uma solução de metassilicato em suspensão em água a cerca de 60 a 70%, em massa, sendo o excesso de humidade removido após tal impregnação.
Processo de fabrico de acordo com pelo menos uma das reivindicações n.ºs 12 a 15, caracterizado por a impregnação ser feita em contínuo e por a remoção do excesso de humidade ser feita, também em contínuo, por um par de rolos pressores, imediatamente após tal impregnação.
Processo de fabrico de acordo com pelo menos uma das reivindicações n.ºs 12 a 16, caracterizado por a etapa iii) consistir numa secagem a uma temperatura de 120 a 140 ºC, à pressão ambiente.
Processo de fabrico de acordo com pelo menos uma das reivindicações n.ºs 12 a 17, caracterizado por o composto em suspensão, com que a malha é impregnada na etapa iv), ter a seguinte composição, em percentagem mássica, em seco: 1 a 35% de aluminato de cálcio, 5 a 15% de caulino, 10 a 25% de silicato amorfo, 10 a 40% de carbonato de cálcio, enquanto segunda carga mineral, 1 a 15% de fibras vegetais, 1 a 3% de metassilicato, 0,2 a 2% de hidróxido de alumínio, 0,1 a 0,5% de policarboxilato e 1 a 3% de polimetil-metacrilato.
Processo de fabrico de acordo com a reivindicação n.º 18, caracterizado por, o composto em suspensão, com que a malha é impregnada na etapa iv), ter a seguinte composição, em percentagem mássica, em seco: 10 a 30% de aluminato de cálcio, 7 a 15% de caulino, 12 a 20% de silicato amorfo, 20 a 40% de carbonato de cálcio, enquanto segunda carga mineral, 5 a 10% de fibras vegetais, 1,5 a 2,5% de metassilicato, 0,3 a 1,5 de hidróxido de alumínio, 0,2 a 0,4% de policarboxilato e 1 a 3% de polimetil-metacrilato.
Processo de fabrico de acordo com pelo menos uma das reivindicações n.ºs 12 a 17, caracterizado por o composto em suspensão, com que a malha é impregnada na etapa iv), ter a seguinte composição, em percentagem mássica, em seco: 1 a 30% de aluminato de cálcio, 10 a 30% de caulino, 10 a 25% de silicato amorfo, 5 a 30% de carbonato de cálcio, enquanto segunda carga mineral, 5 a 30% de fibras vegetais, 1 a 3% de fibras sintéticas, 1 a 2% de metassilicato, 0,2 a 2% de hidróxido de alumínio, 0,1 a 0,5% de policarboxilato e 0,3 a 5% de polimetil-metacrilato de baixa dureza vítrica.
Processo de fabrico de acordo com a reivindicação n.º 19, caracterizado por, o composto em suspensão, com que a malha é impregnada na etapa iv), ter a seguinte composição, em percentagem mássica, em seco: 10 a 25% de aluminato de cálcio, 15 a 25% de caulino, 12 a 20% de silicato amorfo, 8 a 25% de carbonato de cálcio, enquanto segunda carga mineral, 8 a 25% de fibras vegetais, 2 a 3% de fibras sintéticas, 1 a 2% de metassilicato, 0,3 a 1,5% de hidróxido de alumínio, 0,2 a 0,4% de policarboxilato e 0,3 a 5% de polimetil-metacrilato de baixa dureza vítrica.
Processo de fabrico de acordo com pelo menos uma das reivindicações n.ºs 12 a 17, caracterizado por o composto em suspensão, com que a malha é impregnada na etapa iv), ter a seguinte composição, em percentagem mássica, em seco: 1 a 30% de aluminato de cálcio, 15 a 40% de caulino, 10 a 25% de silicato amorfo, 10 a 35% de talco industrial, enquanto segunda carga mineral, 5 a 20% de uma mistura de fibras vegetais, 1 a 2% de fibras sintéticas, 1 a 3% de metassilicato, 0,2 a 2% de hidróxido de alumínio, 0,1 a 0,5% de policarboxilato e 1 a 4% de polimetil-metacrilato de baixa dureza vítrica.
Processo de fabrico de acordo com a reivindicação n.º 22, caracterizado por, o composto em suspensão, com que a malha é impregnada na etapa iv), ter a seguinte composição, em percentagem mássica, em seco: 10 a 25% de aluminato de cálcio, 20 a 38% de caulino, 12 a 20% de silicato amorfo, 15 a 30% de talco industrial, enquanto segunda carga mineral, 7 a 15% de uma mistura de fibras vegetais, 1 a 2% de fibras sintéticas, 1 a 2,5 de metassilicato, 0,3 a 1,5% de hidróxido de alumínio, 0,2 a 0,4% de policarboxilato e 1 a 4% de polimetil-metacrilato de baixa dureza vítrica.
Processo de fabrico de acordo com pelo menos uma das reivindicações n.ºs 12 a 23, caracterizado por, na etapa iv, os aditivos sintéticas que entram na composição do composto nela usado, e que têm função fluidificante e ligante, respetivamente, a saber o policarboxilato e o polimetil-metacrilato ou o polimetil-metacrilato de baixo TG (baixa dureza vítrica), estarem em suspensão em água, a cerca de 55% a 65%, em massa, por os inertes na forma líquida, que entram na composição do dito composto, a saber, o metassilicato, estarem em suspensão em água a 30 a 40%, em massa, e por ser água adicional, numa proporção de, pelo menos, 40%, em massa, em relação à massa dos inertes secos.
Processo de fabrico de acordo com pelo menos uma das reivindicações n.ºs 12 a 24, caracterizado por, na etapa v), a pelo menos uma lâmina gerada na etapa iv) ser alvo de corte seguido de encastelamento.
Processo de fabrico de acordo com pelo menos uma das reivindicações n.ºs 12 a 24, caracterizado por, na etapa v), a pelo menos uma lâmina gerada na etapa iv) ser alvo de encastelamento, designadamente por enrolamento, seguido de corte.
Processo de fabrico de acordo com pelo menos uma das reivindicações n.ºs 12 a 26, caracterizado por, na etapa vi), o pré-núcleo de painel formado na etapa v), ser submetido a uma pressão compreendida entre 50 e 100 bar
Processo de fabrico de acordo com pelo menos uma das reivindicações n.ºs 12 a 27, caracterizado por, na etapa vii), os núcleos em bruto de painel formados na etapa vi), serem alvo de ativação (vii-1), em autoclave, a uma temperatura entre 80 e 120 ºC, a uma pressão de 3 a 4 bar, durante 4 a 6 h, seguida de silificação natural (vii-2) à temperatura e pressão ambiente, durante 10 a 15 dias.
Processo de fabrico de acordo com pelo menos uma das reivindicações n.ºs 12 a 27, caracterizado por, na etapa vii), os núcleos em bruto de painel formados na etapa vi), serem alvo de ativação natural (vii-2), com silificação durante cerca de 2 meses
Processo de fabrico de acordo com pelo menos uma das reivindicações n.ºs 12 a 29, caracterizado por, após a etapa vii), haver uma um pré-acabamento dos painéis composto por:
a) secagem;
b) calibragem e retificação de espessura;
c) aplicação de primário.
Processo de fabrico de acordo com a reivindicação n.º 30, caracterizado por a etapa a), de secagem, se processar a uma temperatura de cerca de 100 a 120 ºC, durante cerca de 5 a 6 horas, à pressão ambiente.
Processo de fabrico de acordo com a reivindicação n.º 30, caracterizado por o primário aplicado na etapa c) ser acrílico.
Processo de fabrico de acordo com a reivindicação n.º 30, caracterizado por os painéis serem alvo de acabamento (α-1) com tinta ou verniz protetores em pelo menos uma das suas faces.
Processo de fabrico de acordo com a reivindicação n.º 30, caracterizado por os painéis serem alvo de acabamento (α-2) com película decorativa em pelo menos uma das suas faces.
Processo de fabrico de acordo com as reivindicações n.ºs 33 ou 34, caracterizado por os painéis serem alvo de corte perimetral de esquadrejamento (β) e embalamento.