WO2024010478A1 - Perfil oco isolante para caixilharias de alumínio, caixilharia de alumínio compreendendo o referido perfil oco isolante e processo de produção de janela ou porta de alumínio - Google Patents

Perfil oco isolante para caixilharias de alumínio, caixilharia de alumínio compreendendo o referido perfil oco isolante e processo de produção de janela ou porta de alumínio Download PDF

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Ricardo Alexandre Farinha Trincheiras DELCA
Jorge Manuel Fernandes SANCHES
João Pedro De Figueiredo Alves DOS REIS POÇAS
Susana Pinto Araujo DA SILVA ESTIMA MARTINS
Álvaro Daniel Martins Almeida Batista
Tiago Miguel Ferreira VIEIRA
Cláudia Sofia Ribeiro LOPES
Eliana Maria Ferreira DA SILVA
Sara Maria Santos Soares DIAS
Nuno Albino Vieira SIMÕES
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Amorim Cork Composites, S.A.
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Definitions

  • the present invention relates to a hollow insulating profile, for application in aluminum frames, said hollow insulating profile being formed from the extrusion of a composite of polypropylene and cork granulate.
  • the invention further relates to an aluminum frame comprising said hollow insulating profile, as well as to aluminum windows and doors comprising such frames and their production process.
  • the invention has application in the field of construction, in particular in the industrial production of aluminum windows or doors.
  • the window frames market is very competitive and increasingly requires very high levels of quality that include not only standardized, high-performance construction requirements, but also compliance with increasing ecological suitability requirements, particularly with regard to the use of materials biodegradable.
  • thermal and acoustic insulation elements used in the aluminum frames of windows and doors, essential for their good thermal and acoustic performance, constitute a clear example that provides an opportunity to improve the relationship between technical performance and the growing concerns of suitability ecological.
  • thermal and acoustic insulation elements or profiles for aluminum frames have been manufactured essentially from glass fiber reinforced polyamide, with proven efficiency from a thermal and acoustic point of view, although at the expense significant environmental issues.
  • IMPLEMENTING A FRAME AND FRAME THUS OBTAINED discloses a method 9 to produce a structure (1) including an opening (AA' - BB' ), referred to as window free space, the structure being formed by two complementary half profiles (2, 3), respectively internal (INT) and external (EXT) , arranged in opposition to each other and maintained, one against the other, by means of fixation, delimiting a space (V) of closed volume between them.
  • the volume space receives cork as an insulation material, in particular, expanded cork.
  • Document EP1589179 entitled “Frame section member to be fixed on a support and corresponding door or window” discloses a structure section (100; 200; 301, 302) to be fixed on a support (210; 311, 321), in particular a window or door frame, the structural section (100; 200; 301, 302) having a layer of glass profiled as a layer of glass (102; 202; 315, 325), of such that the frame section has a profiled part (101; 201; 313, 323) on which the profiled glass layer (102; 202; 315, 325) is mounted, comprising the part (101; 201; 313, 323 ) profiled a material which, in relation to its thermal properties, is adapted to the material of the layer (102; 202; 315, 325) of profiled glass and has a silicate as a substantial constituent and in which the part (101; 201; 313, 323) profiled is formed from glass foam, rigid foam or cork.
  • Fig. 1 schematically illustrates the rectangular section of an embodiment of an extruded hollow insulating profile of the invention.
  • Fig. 2 schematically illustrates a complex cross-section of another embodiment of an extruded hollow insulating profile of the invention.
  • Fig. 3 illustrates the final geometry section of an aluminum window with glass, shims and the hollow insulating profile shown in Fig. 2 applied.
  • the present invention relates to a hollow insulating profile for aluminum frames, said insulating profile characterized by comprising a composite comprising 75% to 85% by weight of polypropylene and 15% to 25% by weight of cork granulate, of a preferably comprising 80% by weight of polypropylene and 20% by weight of cork granulate.
  • the cork granulate of said composite has a density of between 50 - 60 kg/m 3 and a particle size of between 0.05 and 3 mm, preferably between 0.5 and 2 mm, in a more preferably between 1 and 2 mm.
  • the polypropylene of said composite comprises a fluidity index comprised between 10g/10min and 14g/10min, a softening temperature comprised between 145°C and 160°C and a thermal deflection temperature comprised between 75°C and 90°C, more preferably comprises a flow index of 12g/10min, a softening temperature of 153°C and a thermal deflection temperature of 82°C.
  • the present invention further relates to an aluminum frame comprising hollow aluminum profiled elements and hollow insulating profiles, formed from a composite comprising 75% to 85% by weight of polypropylene and 15% to 25% by weight of polypropylene granulate. cork, preferably comprising 80% by weight of polypropylene and 20% by weight of cork granulate, said hollow insulating profiles being fixed to said hollow aluminum profiled elements.
  • the present invention also relates to an aluminum window or door comprising the frame as defined above.
  • the present invention also relates to a process for producing an aluminum window or door.
  • the production process comprises the steps of:
  • the step of producing insulating hollow profiles is carried out from a composite comprising 80% by weight polypropylene and 20% by weight cork granulate.
  • said step of producing insulating hollow profiles is carried out by extrusion.
  • the cork granulate in said step of producing insulating hollow profiles of the process of the invention, has a density of between 50 - 60 Kg/m3 and a particle size of between 0.05 and 3 mm, preferably between 0.5 and 2 mm, more preferably between 1 and 2 mm.
  • said cork granulate has a humidity of 0%.
  • the polypropylene comprises a flow index comprised between 10g/10min and 14g/10min, a softening temperature comprised between 145°C and 160°C and a deflection temperature thermal temperature between 75 °C and 90 °C.
  • the present invention relates to a hollow insulating profile, for application in aluminum frames, said hollow insulating profile being formed from the extrusion of a composite of polypropylene and cork granulate.
  • the invention further relates to an aluminum frame comprising said insulating hollow profile and to an aluminum window or door comprising said frame, as well as to the process thereof. of production.
  • the invention has application in the field of construction, in particular in the industrial production of aluminum windows or doors.
  • the hollow insulating profiles of the invention act as thermal and acoustic insulation elements when applied to aluminum structures that make up window or door frames.
  • any X value presented in the course of this description should be interpreted as an approximate value of the actual introduce deviations from the real value. Therefore, for example, the reference to "80%” means a value of "around 80%".
  • the value ranges presented in this description are intended to provide a simplified, technically accepted way to indicate each individual value within the respective range.
  • the expression “15% to 25%” or “between 15% and 25%” means any value within this range, for example 15%; 16%; 17%; 18%; 19%; 20%; 21%; 22%; 23%; 24%; 25%; or others, for example including a decimal place.
  • framing is understood as a set of profiled elements arranged constructively to form a window or door structure.
  • profiled elements are hollow aluminum profiles, in which insulating elements are applied that provide thermal and acoustic insulation to the final structure comprising the window or door. In this way, it is possible to combine optimal strength/weight ratios with excellent levels of thermal and acoustic insulation in the structure of a window or door.
  • extruded hollow insulating profile or simply “hollow insulating profile” means a hollow element, produced by extrusion, which is intended to be applied and fixed to hollow aluminum profiled elements , constituents of a frame.
  • the function of the "extruded insulating hollow profile” of the invention is to provide thermal and acoustic insulation to windows or doors formed from the frames provided with said "extruded insulating hollow profile”.
  • cork granulate means fragments of cork whose particle size is between 0.05 and 3 mm, preferably between 0.5 and 2 mm, more preferably between 1 and 2mm.
  • polypropylene or "PP” is understood to be a polymer, more precisely a thermoplastic, derived from recyclable propene or propylene (plastic). Due to its characteristics, it is a type of plastic that can be molded using only heating, and is therefore classified as a thermoplastic.
  • polypropylene has a flow index (MFI) of 12 g/10 min, softening temperature (vicat) of 153 °C and thermal deflection temperature of 82 °C.
  • composite of polypropylene and cork granules is meant a material comprising a mixture of polypropylene and cork granules in proportions of 75% to 85% by weight of polypropylene and 15% to 25% in weight of cork granulate, most preferably comprising 80% by weight polypropylene and 20% by weight cork granulate.
  • the aforementioned composite of polypropylene ( PP ) and cork granules of the invention has particular application in the production of insulating hollow profiles for aluminum frames , providing such frames with high thermal and acoustic performance , without compromising their functional and mechanical performance and , consequently, the structure of the windows or doors constructed from them.
  • the present invention developed from an attempt to use cork material to replace polyamides. This attempt was based on the fact that cork is a sustainable material with known thermal and acoustic insulating characteristics. On the other hand, the thermal insulation provided by cork also improves sustainability due to the lower energy consumption involved.
  • thermosetting resins such as polyurethane (PU) or PP
  • cork material has revealed numerous problems in the production of an insulating profile with the characteristics required by the industry producing windows or doors made from aluminum frames, particularly with regard to to get:
  • the insulating profiles of the invention significantly reduce C02 emissions in their production compared to conventional polyamide-based insulating profiles and simultaneously guarantee thermal and acoustic performance considered adequate by the industry.
  • the present invention relates to a hollow insulating profile for aluminum frames, said insulating profile consisting of a composite comprising 75% to 85% by weight of polypropylene and 15% to 25% by weight of cork granulate.
  • said composite comprises 75% by weight of polypropylene and 25% by weight of cork granulate; more preferably it comprises 85% by weight polypropylene and 15% by weight cork granulate; most preferably it comprises 80% by weight polypropylene and 20% by weight cork granulate.
  • the cork granulate of said composite has a density between 50 - 60 kg/ m3 .
  • the use of cork granules within this density range made it possible to obtain adequate pressure during the extrusion process of the hollow insulating profiles, thus contributing to an adequate flow of material during said process.
  • the cork granulate of said composite has a particle size of between 0.05 and 3 mm, preferably between 0.5 and 2 mm, more preferably between 1 and 2 mm.
  • the choice of granulometry within these ranges made it possible to maximize the low density effect of cork, maintaining good processability of the composite material during extrusion.
  • the aforementioned range of granulometry produces an impact on the surface finish of the hollow insulating profile, in particular the use of a granulometry within the range of 1 to 2 mm allowed to obtain the best surface finish (smoother) of the profiles. hollow insulators produced.
  • the polypropylene of said composite comprises a fluidity index comprised between 10g/10min and 14g/10min, a softening temperature comprised between 145°C and 160°C and a thermal flexion temperature comprised between 75°C. and 90°C. It was experimentally verified that these characteristics of PP are relevant for obtaining hollow insulating profiles by extrusion, as they contribute to preventing the disintegration or breakage of the material (composite) during the extrusion process, whilst still allowing the required dimensional tolerances of the profile to be maintained. insulating hollow obtained.
  • the polypropylene of said composite comprises a fluidity index of 12g/10min, a softening temperature of 153°C and a thermal deflection temperature of 82°C.
  • the present invention further relates to an aluminum frame comprising hollow aluminum profiled elements and hollow insulating profiles, as defined above, fixed to said hollow aluminum profiled elements.
  • Gluing has advantages in initial assembly and ease of separation at the end of the frame's useful life. However, it involves long curing times with corresponding associated production costs;
  • Mechanical fixing has good properties in terms of mechanical resistance. However, it increases production costs as it involves several fixing elements and considerable labor, in addition to enabling the creation of thermal bridges and less ease of dismantling at the end of the frame's useful life;
  • Crimping proved to be more reliable than previous fastening processes, as it presents lower production costs and meets the technical requirements defined by the industry.
  • the present invention further relates to windows or doors comprising the frame as defined above.
  • the aforementioned rings or doors constitute the final products of interest for the consumer, which revealed excellent thermal and acoustic insulation characteristics, in line with the demanding industry requirements, through the use of hollow insulating profiles made of PP composite and cork granules defined above.
  • Fig. 3 shows a section of the geometry of an aluminum window with glass, shims and a hollow insulating profile (with a thicker black line) of the invention.
  • the present invention further relates to a process for producing an aluminum window or door comprising the steps of:
  • the step of producing insulating hollow profiles is carried out from a composite comprising 80% by weight polypropylene and 20% by weight cork granulate.
  • the step of producing insulating hollow profiles is carried out from an extrusion of said composite of PP and cork granulate.
  • said cork granulate has a density comprised between 50 - 60 Kg/m 3 and a particle size comprised between 0.05 and 3 mm, preferably between 0.5 and 2 mm, more preferably between 1 and 2 mm.
  • said polypropylene has a fluidity index comprised between 10g/10min and 14g/10min, a softening temperature comprised between 145°C and 160°C and a thermal deflection temperature comprised between 75°C. C and 90 °C; more preferably it has a flow index of 12g/10min, a softening temperature of 153°C and a thermal deflection temperature of 82°C.
  • these characteristics contribute to better material flow, particularly during extrusion and, consequently, to obtaining hollow insulating profiles with better structural integrity and improved dimensional tolerances, which contributes to improving the functional quality of the profile. insulator.
  • said cork granulate has a humidity of 0%.
  • a preliminary drying step is carried out cork granulate before extrusion of the composite. It has been found that this drying can be carried out for a period of time comprised between 30 minutes and 4 hours at a temperature comprised between 50°C and 100°C, preferably for 1 hour to 3 hours at a temperature comprised between 60°C. °C and 80 °C, more preferably for 2 hours at 70 °C.
  • the specialist will understand that these intervals are indicative, validated by the experimental activity carried out, and the relationship between drying time and temperature is normally inversely proportional, that is, the less time used, the higher the temperature to be used.
  • the granulometry of the cork granulate used varied within the range of 0.05 mm to 3 mm in the aforementioned sample of 20 Pl profiles and 20 P2 profiles.
  • the density of the cork granules was also varied in the aforementioned samples.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Wing Frames And Configurations (AREA)
  • Securing Of Glass Panes Or The Like (AREA)

Abstract

A presente invenção refere-se a um perfil oco isolante para aplicação em caixilharias de alumínio. O perfil isolante é constituído por um compósito compreendendo 75% a 85% em peso de polipropileno e 15% a 25% em peso de granulado de cortiça. A invenção refere-se igualmente a caixilharias de alumínio compreendendo o referido perfil oco isolante e a janelas ou portas produzidas com essas caixilharias, bem como ao seu processo de produção. A invenção situa-se no campo da construção, em particular na produção industrial de janelas ou portas de alumínio.

Description

DESCRIÇÃO
"PERFIL OCO ISOLANTE PARA CAIXILHARIAS DE ALUMÍNIO , CAIXILHARIA DE ALUMÍNIO COMPREENDENDO O REFERIDO PERFIL OCO ISOLANTE E PROCESSO DE PRODUÇÃO DE JANELA OU PORTA DE ALUMÍNIO"
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um perfil oco isolante , para aplicação em caixilharia de aluminio , sendo o referido perfil oco isolante formado a partir da extrusão de um compósito de polipropileno e granulado de cortiça . A invenção refere-se ainda a uma caixilharia de aluminio compreendendo o referido perfil oco isolante , bem como a janelas e portas de aluminio compreendendo tais caixilharias e seu ao processo de produção . A invenção tem aplicação no campo da construção , em particular na produção industrial de janelas ou portas de aluminio .
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
0 mercado das caixilharias é bastante competitivo e exige , cada vez mais , niveis de qualidade bastante elevados que contemplem não somente requisitos de construção normalizados , de elevado desempenho , como a conformidade com requisitos crescentes de adequação ecológica, nomeadamente no que respeita à utilização de materiais biodegradáveis .
De facto , na indústria das caixilharias de alumínio para janelas e portas , tem sido crescente , em matéria de investigação e desenvolvimento , uma demanda por soluções que evitem ou limitem a utilização de produtos derivados do petróleo, sem comprometer os exigentes requisitos de desempenho técnico adotados na indústria .
Especificamente , os elementos de isolamento térmico e acústico , utilizados nas caixilharias de alumínio dasjanelas e portas , essenciais ao bom desempenho térmico e acústico destas , constituem um claro exemplo que proporciona uma oportunidade de melhoria na relação entre o desempenho técnico e as crescentes preocupações de adequação ecológica .
Efetivamente , no atual estado da técnica, os elementos ou perfis de isolamento térmico e acústico para caixilharias de alumínio têm s ido fabricados essencialmente a partir de poliamida reforçada a fibra de vidro , com comprovada eficiência do ponto de vista térmico e acústico , embora a expensas ambientais significativas.
Apesar dos es forços realizados com vista à alteração ou substituição destes elementos de isolamento por outros constituídos por materiais mais sustentáveis , os especialistas têm sido confrontados com dificuldades na obtenção de novas soluções alternativas que preencham os necessários requisitos técnicos indispensáveis a um desempenho adequado , nomeadamente no que se refere a :
• Adequação ou facilidade de adaptação dos atuais processos de produção de elementos ou perfis de isolamento , nomeadamente por extrusão , a outros materiais mais sustentáveis ; • resistência mecânica, em particular resistência à tração de novos elementos ou perfis de isolamento ;
• fixação dos elementos ou perfis de isolamento aos perfis de alumínio ;
• desempenho térmico e acústico dos elementos ou perfis de isolamento ;
• desempenho quanto à permeabilidade ao ar, estanquidade à água e resistência ao vento dasjanelas ou portas produzidas a partir de caixilharias isoladas com os elementos ou perfis de isolamento ; e
• durabilidade do isolamento conferido pelos elementos ou perfis de isolamento .
Por outro lado , a viabilidade económica dos processos de produção industrial de novos elementos ou perfis de isolamento configura fator muito restritivo à substituição dos atuais elementos de isolamento .
A dificuldade em superar todos os problemas elencados anteriormente tem conduzido o setor de produção industrial de janelas ou portas de alumínio a uma relativa estagnação no que respeita ao desenvolvimento e melhoramento dos seus elementos de isolamento térmico e acústico .
Algumas tentativas de procurar soluções e materiais alternativos para os elementos de isolamento das caixilharias encontram-se , por exemplo , nos documentos de patente identificados a seguir .
0 documento EP3228793(B1) , com a epígrafe "METHOD FOR
IMPLEMENTING A FRAME AND FRAME THUS OBTAINED" divulga um método para produzir uma estrutura (1) incluindo uma abertura (AA' - BB' ) , referida como espaço livre de janela, sendo a estrutura formada por dois meios perfis (2, 3) complementares, respetivamente interna (INT) e externa (EXT) , dispostas em oposição uma à outra e mantidas, uma contra a outra, por meios de fixação, delimitando entre si um espaço (V) de volume fechado. 0 espaço de volume recebe cortiça como material de isolamento, em particular, cortiça expandida.
O documento EP1589179 (BI ) , com a epígrafe "Frame section member to be fixed on a support and corresponding door or window" divulga uma secção (100; 200; 301, 302) de estrutura para se fixar num suporte (210; 311, 321) , em particular uma ou caixilho de uma janela ou de uma porta, possuindo a secção (100; 200; 301,302) de estrutura uma camada de vidro perfilada como como uma camada de vidro (102; 202; 315, 325) , de tal modo que a secção de estrutura possui uma parte perfilada (101; 201; 313, 323) na qual está montada a camada (102; 202; 315, 325) de vidro perfilada, compreendendo a parte (101; 201; 313, 323) perfilada um material que, em relação às suas propriedades térmicas, está adaptado ao material da camada (102; 202; 315, 325) de vidro perfilada e possui um silicato como constituinte substancial e em que a parte (101; 201; 313, 323) perfilada é formada a partir de uma espuma de vidro, espuma rigida ou cortiça.
0 documento EP3889384 (Al) com a epígrafe "EXTRUDED WINDOW OR DOOR HOLLOW SECTION PROFILE, SYSTEM WITH SUCH A HOLLOW SECTION PROFILE AND FRAME MADE FROM SAME" divulga um perfil extrudido de secção oca de janela ou porta (1) com pelo menos uma área de fixação (4) para fixar o perfil de secção oca (1) ou para ligar o perfil de câmara oca (1) a um componente externo (3) , cuja área de fixação (4) é projetada e prevista para receber um meio de fixação (2) perfilado na borda, cujo perfil de secção oca (1) possui pelo menos um canal de fixação (5) na região de fixação (4) que é orientado perpendicularmente a uma direção de extrusão longitudinal (6) do perfil de secção oca (1) , cujo canal de fixação (8) tem um eixo de canal longitudinal (7) , é fechado em suas extremidades perpendicularmente ao eixo de canal longitudinal (7) por uma parede externa (la, 1b) do perfil de secção oca (1) .
Existe assim uma necessidade na técnica de desenvolver novos elementos ou perfis de isolamento térmico e acústico para caixilharias de portas ou janelas de alumínio, que possam constituir alternativas mais ecológicas e produtivamente mais sustentáveis do que os atuais elementos de isolamento à base de poliamidas atualmente disseminados na técnica.
É igualmente necessário que tais elementos ou perfis de isolamento preencham concomitantemente os exigentes requisitos técnicos requeridos e normalizados na indústria.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A seguir procede-se à descrição detalhada da invenção fazendo referência aos desenhos anexos, em que:
A Fig. 1 ilustra esquematicamente a secção retangular de uma forma de realização de um perfil oco isolante extrudido da invenção . A Fig. 2 ilustra esquematicamente uma secção transversal complexa de uma outra forma de realização de um perfil oco isolante extrudido da invenção.
A Fig. 3 ilustra a secção da geometria final de uma janela de alumínio com vidro, calços e o perfil oco isolante mostrado na Fig. 2 aplicado.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um perfil oco isolante para caixilharia de aluminio, o referido perfil isolante caracterizado por compreender um compósito compreendendo 75% a 85% em peso de polipropileno e 15% a 25% em peso de granulado de cortiça, de um modo preferido compreendendo 80% em peso de polipropileno e 20% em peso de granulado de cortiça.
Numa forma de realização, o granulado de cortiça do referido compósito possui massa volúmica compreendida entre 50 - 60 Kg/m3 e uma granulometria compreendida entre 0,05 e 3 mm, de um modo preferido entre 0,5 e 2 mm, de um modo mais preferido entre 1 e 2 mm.
De um modo preferido, o polipropileno do referido compósito compreender um indice de fluidez compreendido entre 10g/10min e 14g/10min, uma temperatura de amolecimento compreendida entre 145°C e 160 °C e uma temperatura de deflexão térmica compreendida entre 75 °C e 90 °C, de um modo mais preferido compreende um indice de fluidez de 12g/10min, uma temperatura de amolecimento de 153°C e uma temperatura de deflexão térmica de 82°C. A presente invenção refere-se ainda a uma caixilharia de aluminio compreendendo elementos perfilados ocos de alumínio e perfis ocos isolantes , formados a partir de um compósito compreendendo 75% a 85% em peso de polipropileno e 15% a 25% em peso de granulado de cortiça, de um modo preferido compreendendo 80% em peso de polipropileno e 20% em peso de granulado de cortiça, estando os referidos perfis ocos isolantes fixados nos referidos elementos perfilados ocos de aluminio .
A presente invenção refere-se igualmente a umaj anela ou porta de aluminio compreendendo a caixilharia tal como definida anteriormente .
A presente invenção refere-se ainda a um processo de produção de umaj anela ou porta de aluminio . O processo de produção compreende os passos de :
• produzir uma caixilharia a partir de elementos perfilados , ocos , de aluminio ;
• produzir perfis ocos isolantes de um compósito compreendendo 75% a 85% em peso de polipropileno e 15% a 25% em peso de granulado de cortiça ; e
• fixar os referidos perfis ocos isolantes nos referidos perfis ocos de aluminio .
Numa forma de realização preferida do processo da invenção , o passo de produzir perfis ocos isolantes é realizado a partir de um compósito compreendendo 80% em peso de polipropileno e 20% em peso de granulado de cortiça . De um modo preferido, no processo de produção de uma janela ou porta de alumínio da invenção, o referido passo de produzir perfis ocos isolantes é realizado por extrusão.
Numa forma de realização preferida, no referido passo de produzir perfis ocos isolantes do processo da invenção, o granulado de cortiça possui massa volúmica compreendida entre 50 - 60 Kg/m3 e uma granulometria compreendida entre 0,05 e 3 mm, de um modo preferido entre 0,5 e 2 mm, de um modo mais preferido entre 1 e 2 mm.
Numa forma de realização muito preferida, no referido passo de produzir perfis ocos isolantes, o referido granulado de cortiça possui uma humidade de 0%.
De um modo mais preferido, no referido passo de produzir perfis ocos isolantes, o polipropileno compreende um índice de fluidez compreendido entre 10g/10min e 14g/10min, uma temperatura de amolecimento compreendida entre 145°C e 160 °C e uma temperatura de deflexão térmica compreendida entre 75 °C e 90 °C.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um perfil oco isolante, para aplicação em caixilharia de alumínio, sendo o referido perfil oco isolante formado a partir da extrusão de um compósito de polipropileno e granulado de cortiça. A invenção refere-se ainda a uma caixilharia de alumínio compreendendo o referido perfil oco isolante e a uma janela ou porta de alumínio compreendendo a referida caixilharia, bem como ao seu processo de produção. A invenção tem aplicação no campo da construção, em particular na produção industrial de janelas ou portas de alumínio .
Os perfis ocos isolantes da invenção atuam como elementos de isolamento térmico e acústico quando aplicados em estruturas de aluminio que constituem as caixilharias de janelas ou portas.
No contexto da presente descrição, o termo "compreendendo" deve ser entendido como "incluindo, entre outros". Como tal, o referido termo não deve ser interpretado como "consistindo apenas de".
Note-se que qualquer valor X apresentado no decurso da presente descrição deve ser interpretado como um valor aproximado do valor X real, uma vez que tal aproximação ao valor real seria razoavelmente esperada pelo especialista na técnica devido a condições experimentais e/ou de medição que introduzem desvios ao valor real. Assim sendo, por exemplo, a referência a "80%" significa um valor de "cerca de 80%".
Salvo indicação em contrário, os intervalos de valores apresentados na presente descrição destinam-se a proporcionar um modo simplificado e tecnicamente aceite para indicar cada valor individual dentro do respetivo intervalo. A titulo de exemplo, a expressão "15% a 25%" ou "entre 15% e 25%" significa qualquer valor dentro deste intervalo, por exemplo 15%; 16%; 17%; 18%; 19%; 20%; 21%; 22%; 23%; 24%; 25%; ou outros, por exemplo incluindo uma casa decimal.
No âmbito da presente invenção, entende-se por caixilharia um conjunto de elementos perfilados dispostos construtivamente de modo a formarem uma estrutura de janela ou porta. Tais elementos perfilados são perfis ocos de alumínio, nos quais são aplicados elementos isolantes que proporcionam isolamento térmico e acústico à estrutura final constituinte da janela ou porta. Deste modo, é possível combinar razões ótimas de resistência/peso com excelentes niveis de isolamento térmico e acústico na estrutura de uma janela ou porta.
De acordo com a presente invenção, entende-se por "perfil oco isolante extrudido" ou, simplesmente, "perfil oco isolante", um elemento oco, produzido por extrusão, que se destina a ser aplicado e fixado aos elementos ocos perfilados, de alumínio, constituintes de uma caixilharia. A função do "perfil oco isolante extrudido" da invenção é proporcionar isolamento térmico e acústico a janelas ou portas formadas a partir das caixilharias dotadas do referido "perfil oco isolante extrudido" .
No âmbito da presente invenção, entende-se por "granulado de cortiça" fragmentos de cortiça cuja granulometria está compreendida entre 0,05 e 3 mm, de um modo preferido entre 0,5 e 2 mm, de um modo mais preferido entre 1 e 2 mm.
No âmbito da presente invenção, entende-se por "polipropileno" ou "PP" um polimero, mais precisamente um termoplástico, derivado do propeno ou propileno (plástico) reciclável. Pelas suas características, é um tipo de plástico que pode ser moldado utilizando apenas aquecimento, sendo por isso classificado como um termoplástico.
Numa forma de realização muito preferida da invenção, o polipropileno apresenta um indice de fluidez (MFI) de 12 g/10 min, temperatura de amolecimento (vicat ) de 153 ° C e temperatura de deflexão térmica de 82 ° C .
De acordo com a presente invenção , por "compósito de polipropileno e granulado de cortiça" entende-se um material compreendendo uma mistura de polipropileno e granulado de cortiça nas proporções de 75% a 85% em peso de polipropileno e 15% a 25% em peso de granulado de cortiça, de um modo muito preferido compreendendo 80% em peso de polipropileno e 20% em peso de granulado de cortiça .
O referido compósito de polipropileno ( PP ) e granulado de cortiça da invenção tem particular aplicação na produção de perfis ocos isolantes para caixilharias de alumínio , conferindo a tais caixilharias um elevado desempenho térmico e acústico , sem comprometer o desempenho funcional e mecânico das mesmas e , por consequência, da estrutura dasj anelas ou portas construídas a partir daquelas .
A presente invenção desenvolveu-se a partir de uma tentativa de utilizar material de cortiça em substituição das poliamidas . Esta tentativa teve por base o facto de a cortiça ser um material sustentável e com características conhecidas de isolante térmico e acústico . Por outro lado , o isolamento térmico proporcionado pela cortiça também permite melhorar a sustentabilidade pelo menor consumo energético envolvido .
No entanto , a procura de um material à base de cortiça para substituição da convencional poliamida revelou-se extremamente dif icil . A combinação de resinas termoendureciveis , como o poliuretano ( PU) ou o PP com material de cortiça revelou inúmeros problemas na produção de um perfil isolante com as características exigidas pela Indústria de produção dej anelas ou portas feitas de caixilharias de alumínio , nomeadamente no que respeita a obter :
• perfis isolantes com a resistência mecânica requerida;
• perfis com formas mais ou menos complexas ;
• perfis com as tolerâncias exigíveis ;
• perfis com a necessária estabilidade dimensional .
No que respeita aos processos de fabrico dos perfis isolantes , o facto de um compósito compreender cortiça coloca o problema de limitar as temperaturas de operação do processo de produção a temperaturas que não degradem a cortiça .
Procurou-se inicialmente produzir perfis de secção sólida (ou maciça ) a partir de compósitos de cortiça e PU ou PP . Os resultados foram insatisfatórios devido a problemas de fluidez do material ou o material agarrar à máquina de produção ou o seu acabamento ser deficiente ou não apresentar estabilidade dimensional .
Por outro lado , concluiu-se que um tal perfil isolante maciço ou, por outras palavras , de secção transversal maciça, seria demasiado pesado para a aplicação pretendida de isolamento de caixilharias de alumínio .
Apenas um perfil de secção transversal oca ou, por outras palavras , um perfil oco , seria adequado à referida aplicação , Contudo , os problemas ocorridos na produção de um perfil maciço mantêm-se e tendem mesmo a agudizar-se aquando da produção de um perfil oco , como o que se ilustra na Fig . 1 . Estas questões complicam-se ainda mais quando se pretende obter perfis ocos com formas mais complexas por extrusão como , por exemplo , o que se ilustra na Fig . 2 .
Surpreendentemente , verificou-se que o recurso ao compósito de PP e granulado de cortiça da invenção , tal como definido acima e melhor descrito abaixo , para formar perfis isolantes ocos , permite resolver os problemas da técnica anterior, e os problemas de produção elencados acima que derivam da utilização de material de cortiça num compósito para perfis isolantes .
Em particular, constatou-se que os perfis isolantes da invenção reduzem significativamente as emissões de C02 na sua produção face aos convencionais perfis isolantes à base de poliamidas e garantem, simultaneamente , um desempenho térmico e acústico considerado adequado pela indústria .
Efetivamente , foram realizados estudos de Ciclo de Vida que permitiram concluir que por via da substituição da poliamida convencional pelo compósito de PP e granulado de cortiça da invenção , ocorre uma redução de impacto ambiental entre 11 % e 39% . Foi ainda possível concluir que cada 1 % de material isolante alterado de poliamida convencional para cortiça extrudida na produção dej anelas da requerente representa 508 . 800 kg CO2 não emitidos para a atmos fera . Num outro aspeto relevante , constatou-se que , pelo facto de o compósito da invenção apresentar uma condutibilidade térmica superior do ponto de vista do isolamento em relação à poliamida convencional , é possível obter uma poupança energética na fase de utilização do produto final , seja ele uma janela ou uma porta .
Concretamente , a presente invenção refere-se a um perfil oco isolante para caixilharia de aluminio , sendo o referido perfil isolante constituído por um compósito compreendendo 75% a 85% em peso de polipropileno e 15% a 25% em peso de granulado de cortiça .
Verificou-se experimentalmente que apenas as concretas e limitadas gamas acima referidas de PP e granulado de cortiça permitiram obter perfis ocos isolantes por extrusão , possuindo os perfis assim produzidos as necessárias características de resistência mecânica, peso e isolamento térmico e acústico exigidas pela indústria .
As experiências realizadas originalmente com gamas e materiais distintos dos acima descritos para o compósito funcional da invenção , resultaram em perfis de isolamento defeituosos ou inviabilizaram mesmo a obtenção de uma forma acabada de perfil isolante , originando elementos incapazes de preencherem os requisitos técnicos exigidos pela indústria .
De um modo preferido , o referido compósito compreende 75% em peso de polipropileno e 25% em peso de granulado de cortiça ; de um modo mais preferido compreende 85% em peso de polipropileno e 15% em peso de granulado de cortiça ; de um modo muito preferido compreende 80% em peso de polipropileno e 20% em peso de granulado de cortiça .
Numa forma de realização preferida, o granulado de cortiça do referido compósito possui massa volúmica compreendida entre 50 - 60 Kg/m3. A utilização de granulado de cortiça dentro desta gama de massa volúmica permitiu obter uma pressão adequada durante o processo de extrusão dos perfis isolantes ocos , contribuindo desse modo para um fluxo adequado de material durante o referido processo .
Numa outra forma de realização , o granulado de cortiça do referido compósito possui granulometria compreendida entre 0 , 05 e 3 mm, de um modo preferido entre 0 , 5 e 2 mm, de um modo mais preferido entre 1 e 2 mm . A escolha da granulometria dentro destas gamas permitiu maximizar o efeito de baixa densidade da cortiça, mantendo uma boa proces sabilidade do material compósito durante a extrusão . Além disso , verificou-se que a referida gama de granulometria produz um impacto no acabamento superficial do perfil isolante oco , em particular a utilização de uma granulometria dentro da gama de 1 a 2 mm permitiu obter o melhor acabamento superficial (mais liso ) dos perfis isolantes ocos produzidos .
De um modo preferido , o polipropileno do referido compósito compreende um indice de fluidez compreendido entre 10g/ 10min e 14g/ 10min, uma temperatura de amolecimento compreendida entre 145 °C e 160 ° C e uma temperatura de de flexão térmica compreendida entre 75 ° C e 90 ° C . Verificou-se experimentalmente que estas características do PP relevam para a obtenção dos perfis isolantes ocos por extrusão , uma vez que contribuem para impedir a desagregação ou quebra do material ( compósito ) durante o processo de extrusão , permitindo ainda manter as tolerâncias dimensionais exigíveis do perfil oco isolante obtido .
Numa forma de realização preferida, o polipropileno do referido compósito compreende um indice de fluidez de 12g/ 10min, uma temperatura de amolecimento de 153 ° C e uma temperatura de deflexão térmica de 82 ° C .
A presente invenção refere-se ainda a uma caixilharia de alumínio compreendendo elementos perfilados ocos de alumínio e perfis ocos isolantes , tal como definidos acima, fixados nos referidos elementos perfilados ocos de alumínio .
A fixação dos perfis ocos isolantes da invenção aos elementos perfilados ocos de alumínio pode ser realizada essencialmente do seguinte modo :
• por colagem . A colagem apresenta vantagens na montagem inicial e facilidade de separação no fim da vida útil da caixilharia . No entanto implica elevados tempos de cura com correspondentes custos de produção associados ;
• por fixação mecânica . A fixação mecânica presenta boas propriedades em termos de resistência mecânica . Contudo , aumenta os custos de produção por implicar vários elementos de fixação e mão-de-obra considerável , para além de possibilitar a criação de pontes térmicas e menor facilidade de desmontagem no fim da vida útil da caixilharia ;
• por cravação . A cravação revelou-se mais fiável do que os anteriores processos de fixação , por apresentar menores custos de produção e as segurar os requisitos técnicos definidos pela indústria .
A presente invenção refere-se adicionalmente aj anelas ou portas compreendendo a caixilharia tal como def inida acima . As referijdas anelas ou portas constituem os produtos finais de interesse para o consumidor, os quais revelaram excelentes características de isolamento térmico e acústico , em linha com os exigentes requisitos da indústria, por via da utilização dos perfis isolantes ocos de compósito de PP e granulado de cortiça definidos acima . A titulo meramente ilustrativo , a Fig . 3 mostra uma secção da geometria de umaj anela de alumínio com vidro , calços e um perfil oco isolante ( com traço preto mais espesso ) da invenção .
A presente invenção refere-se ainda a um processo de produção de umaj anela ou porta de alumínio compreendendo os passos de :
• produzir uma caixilharia a partir de elementos perfilados , ocos , de alumínio ;
• produzir perfis ocos isolantes de um compósito compreendendo 75% a 85% em peso de polipropileno e 15% a 25% em peso de granulado de cortiça ; e
• fixar os referidos perfis ocos isolantes nos referidos perfis ocos de alumínio .
Numa forma de realização preferida, o passo de produzir perfis ocos isolantes é realizado a partir de um compósito compreendendo 80% em peso de polipropileno e 20% em peso de granulado de cortiça .
Numa forma de realização muito preferida, o passo de produzir perfis ocos isolantes é realizado a partir de uma extrusão do referido compósito de PP e granulado de cortiça .
De um modo preferido , no passo de produzir perfis ocos isolantes , o referido granulado de cortiça possui massa volúmica compreendida entre 50 - 60 Kg/m3 e uma granulometria compreendida entre 0,05 e 3 mm, de um modo preferido entre 0,5 e 2 mm, de um modo mais preferido entre 1 e 2 mm. Por seu lado, de um modo preferido, o referido polipropileno possui um indice de fluidez compreendido entre 10g/10min e 14g/10min, uma temperatura de amolecimento compreendida entre 145°C e 160 °C e uma temperatura de deflexão térmica compreendida entre 75 °C e 90 °C; de um modo mais preferido possui um indice de fluidez de 12g/10min, uma temperatura de amolecimento de 153°C e uma temperatura de deflexão térmica de 82°C. Como referido anteriormente, estas características contribuem para um melhor fluxo do material, nomeadamente durante a extrusão e, consequentemente, para a obtenção de perfis isolantes ocos isolantes com melhor integridade estrutural e tolerâncias dimensionais melhoradas, o que contribui para a melhoria da qualidade funcional do perfil isolante .
De um modo muito preferido, no referido passo de produzir perfis ocos isolantes, o referido granulado de cortiça possui uma humidade de 0%. Esta característica permite obter perfis isolantes otimizados, uma vez que se verificou que a presença de humidade no granulado de cortiça durante o processo de produção pode criar buracos no material, prejudicando desse modo as necessárias características mecânicas e de isolamento do perfil oco isolante produzido. Sem querer teorizar, pensa-se que este fenómeno ocorre devido à vaporização da água eventualmente presente no granulado de cortiça por via das temperaturas de operação do processo de produção do perfil isolante oco. Este fenómeno é mais recorrente no processo de produção por extrusão.
Assim sendo, de modo a obter perfis isolantes ocos otimizados, é realizado um passo preliminar de secagem do granulado de cortiça antes da extrusão do compósito. Verificou- se que esta secagem pode ser realizada durante um periodo de tempo compreendido entre 30 minutos e 4 horas a uma temperatura compreendida entre 50 °C e 100 °C, de um modo preferido durante 1 hora a 3 horas a uma temperatura compreendida entre 60 °C e 80 °C, de um modo mais preferido durante 2 horas a 70 °C. O especialista entenderá que estes intervalos são indicativos, validados pela atividade experimental realizada, sendo que a relação entre o tempo de secagem e a temperatura é, normalmente, inversamente proporcional, ou seja, quanto menos tempo utilizado maior a temperatura a utilizar. Por exemplo, verificou-se que quando se pretende despender 1 hora de secagem, a temperatura de 80 °C será adequada para obter uma humidade de 0%. O mesmo acontece para os valores mais preferidos de secagem durante 2 horas a 70 °C. Naturalmente, o especialista na técnica, para alcançar o mesmo objetivo de 0% de humidade, poderá determinar e utilizar outras relações entre tempo e temperatura de secagem, desde que não provoque a degradação do material de cortiça.
EXEMPLOS
Foram realizados inúmeros testes de produção por extrusão de perfis ocos isolantes da invenção variando as composições de polipropileno/granulado de cortiça (abaixo mencionadas por PP/GC) .
O quadro abaixo sumariza, de forma qualitativa, os resultados (insatisfatório -; satisfatório +; bom ++; excelente +++) obtidos na produção por extrusão de perfis ocos simples (de secção transversal retangular - Perfis 1) representados na Fig. 1, e de perfis ocos complexos (de secção transversal complexa - Perfis 2) representados na Fig. 2, face a diferentes proporções de PP/GC utilizadas na sua produção.
Foram produzidos 20 perfis de secção retangular (Pl) e 20 perfis de secção complexa (P2) , para cada proporção de PP/GC apresentada no quadro abaixo.
Para cada proporção de PP/GC apresentada, a granulometria do granulado de cortiça utilizado variou dentro da gama de 0,05 mm a 3 mm na referida amostra de 20 perfis Pl e 20 perfis P2.
Variou-se igualmente nas referidas amostras a massa volúmica do granulado de cortiça.
Figure imgf000022_0001
Foi possivel constatar que a utilização de granulado de cortiça com massa volúmica compreendida entre 50 - 60 Kg/m3 e granulometria entre 1 e 2 mm proporcionou resultados melhorados em termos de processabilidade do material durante a extrusão e de acabamento superficial dos perfis obtidos.
Foi igualmente observado um acabamento superficial melhorado dos perfis obtidos, bem como características mecânicas e de isolamento otimizadas nos mesmos, quando se aplicou um passo prévio de secagem (até alcançar uma humidade de 0%) do granulado de cortiça utilizado no compósito PP/GC submetido a extrusão . Os resultados experimentais permitiram concluir que , independentemente de outros aspetos ou parâmetros , apenas o recurso a um compósito compreendendo 75% a 85% em peso de polipropileno e 15% a 25% em peso de granulado de cortiça, permite obter perfis ocos extrudidos de modo tecnicamente satis fatório e preenchendo os requisitos normativos estipulados na indústria de caixilharias de alumínio .
Faz-se notar que embora a presente invenção tenha sido descrita fazendo referência às suas formas de realização preferidas , podem ser realizadas muitas modificações e alternativas por um especialista na técnica sem sair do âmbito da invenção , o qual é definido pelas reivindicações .

Claims

REIVINDICAÇÕES Perfil oco isolante para caixilharia de alumínio, caracterizado por compreender um compósito compreendendo 75% a 85% em peso de polipropileno e 15% a 25% em peso de granulado de cortiça. Perfil oco isolante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um compósito compreendendo 80% em peso de polipropileno e 20% em peso de granulado de cortiça . Perfil oco isolante, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido granulado de cortiça possuir massa volúmica compreendida entre 50 - 60 Kg/m3. Perfil oco isolante, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido granulado de cortiça possuir granulometria compreendida entre 0,05 e 3 mm, de um modo preferido entre 0,5 e 2 mm, de um modo mais preferido entre 1 e 2 mm. Perfil oco isolante, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido polipropileno compreender um indice de fluidez compreendido entre 10g/10min e 14g/10min, uma temperatura de amolecimento compreendida entre 145°C e 160 °C e uma temperatura de deflexão térmica compreendida entre 75 ºC e 90ºC. Perfil oco isolante , de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por o referido polipropileno compreender um indice de fluidez de 12g/ 10min, uma temperatura de amolecimento de 153 ° C e uma temperatura de deflexão térmica de 82 ° C . Caixilharia de alumínio caracterizada por compreender elementos perfilados ocos de alumínio e perfis ocos isolantes tal como reivindicados em qualquer uma das reivindicações 1 a 6 fixados nos referidos elementos perfilados ocos de alumínio . Janela de alumínio caracterizada por compreender uma caixilharia de alumínio tal como reivindicada na reivindicação 7 . Porta de alumínio caracterizada por compreender uma caixilharia de alumínio tal como reivindicada na reivindicação 7 . Processo de produção de uma janela ou porta de alumínio caracterizado por compreender os passos de : produzir uma caixilharia a partir de elementos perfilados , ocos , de alumínio ; produzir perfis ocos isolantes de um compósito compreendendo 75% a 85% em peso de polipropileno e 15% a 25% em peso de granulado de cortiça ; e fixar os referidos perfis ocos isolantes nos referidos perfis ocos de alumínio . Processo de produção de uma janela ou porta de alumínio de acordo com a reivindicação 10, caraterizado por o referido passo de produzir perfis ocos isolantes ser realizado a partir de um compósito compreendendo 80% em peso de polipropileno e 20% em peso de granulado de cortiça. Processo de produção de uma janela ou porta de alumínio de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caraterizado por no referido passo de produzir perfis ocos isolantes, o referido granulado de cortiça possuir massa volúmica compreendida entre 50 - 60 Kg/m3 e uma granulometria compreendida entre 0,05 e 3 mm, de um modo preferido entre 0,5 e 2 mm, de um modo mais preferido entre 1 e 2 mm. Processo de produção de uma janela ou porta de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caraterizado por no referido passo de produzir perfis ocos isolantes, o referido granulado de cortiça possuir uma humidade de 0%. Processo de produção de uma janela ou porta de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caraterizado por no referido passo de produzir perfis ocos isolantes, o referido polipropileno compreender um índice de fluidez compreendido entre 10g/10min e 14g/10min, uma temperatura de amolecimento compreendida entre 145°C e 160 °C e uma temperatura de deflexão térmica compreendida entre 75 °C e 90 °C. Processo de produção de uma janela ou porta de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caraterizado por o referido passo de produzir perfis ocos isolantes ser realizado por extrusão.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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