PT104704A - Compósitos à base de cortiça reforçados com fibras - Google Patents

Abstract

DIVULGAM-SE COMPÓSITOS PRODUZIDOS DE CORTIÇA, REFORÇADOS COM FIBRAS NATURAIS OU SINTÉTICAS. A MATRIZ POLIMÉRICA PODE SER FORMADA POR POLÍMEROS NATURAIS, SINTÉTICOS OU RECICLADOS. PODEM SER ADICIONADOS AGLUTINANTES OU UTILIZADAS TECNOLOGIAS DE FUNCIONALIZAÇÃO PARA MELHORAR A LIGAÇÃO ENTRE AS FIBRAS E/OU A CORTIÇA E A MATRIZ POLIMÉRICA, DE MODO A CONTROLAR AS PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS COMPÓSITOS RESULTANTES. OS COMPÓSITOS DA INVENÇÃO PODEM SER PREPARADOS UTILIZANDO DIVERSAS TÉCNICAS DE PROCESSAMENTO À BASE DE FUSÃO. OS COMPÓSITOS RESULTANTES POSSUEM PROPRIEDADES MELHORADAS DE ISOLAMENTO TÉRMICO E ACÚSTICO DEVIDO À INCLUSÃO DA CORTIÇA, SENDO QUE A INCORPORAÇÃO DE FIBRAS NATURAIS E/OU SINTÉTICAS MELHORA DE UM MODO SIGNIFICATIVO AS SUAS CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS, PELO QUE PODEM SER UTILIZADOS NAS INDUSTRIAS DE CONSTRUÇÃO, TRANSPORTES TERRESTRES, AERONÁUTICA, CONSTRUÇÃO NAVAL, MOBILIÁRIO E AUTOMÓVEL.

Description

DESCRIÇÃO "COMPÓSITOS À BASE DE CORTIÇA REFORÇADOS COM FIBRAS"

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a compósitos e bio-compósitos produzidos de diferentes materiais de cortiça reforçados com fibras naturais ou sintéticas. Mais especificamente, refere-se a compósitos de cortiça com polímeros de base sintética, reciclada ou natural, ou suas combinações, reforçados com fibras naturais e/ou sintéticas, utilizando, de um modo preferido, pelo menos, um aglutinante.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Os materiais compósitos consistem tipicamente de uma matriz contínua e de uma segunda fase dispersa, fibrosa ou descontínua, que pode reforçar o material, actuar como um enchimento, modificar as propriedades magnéticas ou eléctricas, melhorar a resistência ao desgaste ou à erosão, pelo que a sua combinação resulta nas características do produto.

Nos últimos anos tem existido um interesse crescente em relação à matéria-prima de cortiça e ao seu potencial para utilização em aplicações compósitas, combinando esta matéria-prima natural com polímeros que actuam como agentes aglutinantes. 1

Existem algumas inovações que procuram criar uma alternativa realista e rentável para os subprodutos industriais provenientes da indústria corticeira que, na maior parte dos casos, são queimados para produzirem energia para os processos industriais ou depositados no solo. 0 pedido FR 2741005 divulga um material compósito feito de aglomerado de cortiça que é reforçado durante o seu fabrico com fibras, cujas fibras podem ser de acetato de celulose e possuir potencial de utilização em mobiliário. O pedido EP 1482163 A2 descreve um material isolante feito de uma mistura de partículas de cortiça, com uma malha de 40 a 120 mesh ou menos, com uma pluralidade de fibras sintéticas e um aglutinante à base de siloxano (silicone), com a possibilidade de utilizar um primário e um aglutinante, em que os componentes são misturados e pulverizados para uma superfície a proteger. O material isolante pode ter uma composição homogénea ou não homogénea e pode ser utilizado em motores de foguete e fuselagens.

Mais recentemente, o pedido WO 2008/114103 divulga a utilização de pó ou resíduos de cortiça, resíduos de madeira, pó de fibra, lascas de madeira e serradura num processo de aglomeração de partículas que utiliza um pré-polímero com um diisocianato e um possível catalisador, a utilizar em sectores industriais da madeira e da cortiça, frequentemente designados como subsectores de painéis e laminados e no subsector de aglomerados de cortiça, possuindo um passo muito longo de estabilização dos materiais. 2 0 pedido WO 2007093521 AI divulga um processo para a produção de peças moldadas a partir de partículas de cortiça resultantes da produção de rolhas para garrafas, em que as partículas de cortiça são ligadas com polímeros termoplásticos. Mais especificamente, o pedido WO 2007093521 Al proporciona um método em que o polímero termoplástico é utilizado na forma de pó de polímero solúvel em água, compreendendo um ou mais polímeros base, colóides protectores e, opcionalmente, agentes anti-aglomerantes. Além disso, as partículas de cortiça com polímeros sintéticos são misturadas e depois transformadas em corpos por pressão. O material é útil nas indústrias do calçado, vestuário, mobiliário, de desporto, de lazer e da construção. O pedido PCT WO 2009072914 Al refere-se a métodos para obter materiais compósitos a partir de cortiça com polímeros misturando, pelo menos, dois componentes, sendo pelo menos um deles cortiça granulada ou pó de cortiça, em que os componentes podem ser pré-funcionalizados, resultando em grânulos para utilização num outro processo ou convertidos directamente no produto final por aplicação de tecnologias de fusão, convencionais e não convencionais, com potencial de utilização em diversos campos e também em aplicações que requeiram geometrias complexas.

Os dois últimos documentos de técnica anterior divulgam compósitos termoplásticos com boas características mecânicas, contudo, surpreendentemente, os compósitos da presente invenção com reforço de fibras naturais ou sintéticas, de um modo preferido com um aglutinante para proporcionar uma boa ligação química entre as diferentes fases, melhoram consideravelmente a resistência à tracção, flexão e ao impacto. 3 A presente invenção divulga um produto à base de cortiça que difere dos anteriormente mencionados por ser formado por, pelo menos, três componentes, tais como, um material à base de cortiça, um termoplástico sintético, reciclado ou natural, ou uma mistura de pelo menos dois deles, e fibras naturais e/ou sintéticas. A presente invenção utiliza tecnologias à base de fusão para promover uma melhor homogeneização das diferentes fases onde a adição de fibras desempenha um papel importante. As propriedades mecânicas dos compósitos de cortiça e polímeros reforçados com fibras dependem do comprimento e diâmetro das fibras, da dispersão das fibras, da interacção de interface entre as fibras/cortiça e a matriz polimérica, da natureza quimica das fibras, da quantidade e tipo de agente aglutinante e da tecnologia de processo utilizada, visto que as fibras podem estar mais ou menos dispersas nos produtos finais. A presente invenção utiliza uma metodologia completamente diferente para o fabrico de materiais compósitos de alto desempenho estrutural compreendendo um reforço de fibras, com um ou mais aglutinantes e/ou um polímero termoplástico funcionalizado, em que se obtém um material compósito utilizando tecnologias convencionais à base de fusão, tais como, a extrusão ou técnicas de moldação por injecção, utilizando, de um modo preferido, técnicas de extrusão ou pultrusão, para obter grânulos reforçados com fibras de diferentes comprimentos dependendo da aplicação, podendo estes grânulos ser utilizados num passo subsequente de moldação por injecção, moldação por compressão, moldação por transferência, termoformação, ou outras técnicas não convencionais, tais como, entre outras, moldação por injecção-reacção, "overmoulding", apresentando melhores características mecânicas. 4

Surpreendentemente, o novo produto compósito, que possui características mecânicas melhoradas, também permite incorporar elevadas quantidades de cortiça, apresentando uma rigidez semelhante à dos materiais termoplásticos simples, devido à incorporação de fibras na presença de um aglutinante. Este novo compósito pode ser utilizado nas indústrias de construção, mobiliário, automóvel, construção naval, aeronáutica ou semelhantes.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um compósito à base de cortiça reforçado com fibras caracterizado por compreender, pelo menos, três componentes, sendo um primeiro componente um material à base de cortiça, um segundo componente um material termoplástico e um terceiro componente fibras de reforço.

Numa forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por compreender: (a) 10% a 75% em peso do material à base de cortiça; (b) 20% a 80% em peso do material termoplástico; (c) 1% a 35% em peso de fibras, e por compreender ainda (d) 0,5% a 12% em peso de aglutinantes.

Numa outra forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por compreender: 5 (a) 20% a 70% em peso do material à base de cortiça; (b) 40% a 60% em peso do material termoplástico; (c) 10% a 30% em peso de fibras; (d) 1% a 10% em peso de aglutinantes.

Noutra forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por compreender: (a) 25% a 60% em peso do material à base de cortiça; (b) 35% a 50% em peso do material termoplástico; (c) 10% a 25% em peso de fibras; (d) 1% a 10% em peso de aglutinantes, e por compreender ainda (e) 0,5% a 10% em peso de aditivos.

Ainda noutra forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por compreender: (a) 30% a 55% em peso do material à base de cortiça; (b) 35% a 45% em peso do material termoplástico; (c) 12% a 20% em peso de fibras; (d) 1% a 9% de aglutinantes.

Ainda numa outra forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por compreender: cerca de 40% em peso de material à base de cortiça, cerca de 40% em peso de material termoplástico, cerca de 15% em peso de fibras, cerca de 3% em peso de aglutinantes e 6 cerca de 2% em peso de aditivos.

Numa outra forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por o referido material à base de cortiça ser seleccionado do grupo compreendendo cortiça granulada, pó de cortiça, resíduos de cortiça e suas combinações.

Numa outra forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por o referido material termoplástico ser seleccionado do grupo compreendendo material sintético, reciclado, natural e suas combinações.

Ainda noutra forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por o referido material termoplástico ser seleccionado do grupo compreendendo polietileno, polipropileno, etileno, anidrido de alquilo ou aril, homo ou copolímero de acrilato e etileno, polistireno, policarbonato, polimetilmetacrilato, policloreto de vinilo, poliamida, poliuretano, tereftalato de polietileno, poli(succinato de butileno), polilatctido, policaprolactona, poli-hidroxialcanoato e semelhantes e suas combinações.

Ainda noutra forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por as referidas fibras de reforço serem seleccionadas do grupo compreendendo fibras naturais, artificiais, sintéticas e suas combinações.

Noutra forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por as referidas fibras de reforço serem fibras descontínuas com um comprimento de cerca de 0,1 a 50 mm. 7

Ainda noutra forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por as referidas fibras de reforço serem seleccionadas do grupo compreendendo fibras de coco, sisal, linho, algodão, kenaf, cânhamo, cana-de-açúcar, bambu, palmeira, juta, madeira, lã, couro, seda, aramida, cerâmicas, metálicas, vidro, poliméricas, carbono e semelhantes e suas combinações.

Noutra forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por as referidas fibras de reforço serem previamente submetidas a uma modificação física ou química para melhorar a compatibilidade aos diferentes componentes do compósito.

Numa outra forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por os referidos aglutinantes serem seleccionados do grupo compreendendo aglutinantes à base de silano, glicerina, glicerol, grupos epóxi, ácido carboxílico, anidrido maleico e semelhantes e suas combinações.

Ainda numa outra forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por o referido material termoplástico ser uma mistura de, pelo menos, dois dos referidos materiais termoplásticos sintéticos, reciclados e naturais.

Numa ainda outra forma de realização, o compósito à base de cortiça reforçado com fibras é caracterizado por o referido material termoplástico ser funcionalizado. 8 A presente invenção refere-se ainda à utilização do compósito à base de cortiça reforçado com fibras, que se destina às indústrias de construção, transportes terrestres, aeronáutica, construção naval, mobiliário, automóvel e semelhantes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A presente invenção será descrita em detalhe conjuntamente com os desenhos anexos, em que: A Fig. 1 é uma vista de uma lupa estereoscópica da superfície de topo de um painel, ilustrando um compósito polimérico de cortiça contendo 10% de fibra de sisal distribuída de forma não linear, após passos de extrusão e moldação por compressão.

As Fig. 2a e 2b são fotografias ampliadas obtidas por microscopia electrónica, ilustrando compósitos poliméricos de cortiça reforçados com fibras de coco e 2% de aglutinante após um ensaio de tracção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a novos compósitos à base de cortiça, de elevado desempenho, moldável, reciclável ou biodegradável, reforçados com fibras descontínuas, curtas ou longas, naturais e/ou sintéticas. Estes compósitos podem ser total ou parcialmente biodegradáveis, dependendo do tipo de 9 matriz polimérica e fibras de reforço utilizadas na sua produção.

Na presente descrição, o termo "compósito" refere-se a materiais constituídos tipicamente por pelo menos 3 componentes; uma matriz termoplástica contínua e duas fases dispersas, sendo uma os grânulos de cortiça, ou pó de cortiça ou resíduos de cortiça provenientes do processo produtivo e outra à base de fibras que actua como reforço, podendo uma das fases actuar como um enchimento, podendo conter nova fase para modificar as propriedades magnéticas ou eléctricas, melhorar a resistência ao desgaste ou à erosão, pelo que a sua combinação resulta nas características do produto. 0 termo "aglutinante" refere-se a um promotor de adesão que actua e promove uma ligação química entre as diferentes fases do compósito, bem como, actua na dispersão das partículas denominado também por compatibilizador ou agente compatibilizador. 0 termo "aditivos" refere-se a uma ou mais substâncias utilizadas em pequenas quantidades, utilizadas para modificar e/ou melhorar diversas propriedades como promover a processabilidade, conferir estabilidade térmica, colorir, melhorar propriedades anti-estáticas, dureza superficial, resistência ao fogo, entre outros. A expressão compósito "totalmente biodegradável" refere-se a um material composto por cortiça integrada numa matriz polimérica biodegradável natural ou sintética, reforçado com fibras naturais. A expressão compósito "parcialmente biodegradável" refere-se a materiais, formados com cortiça e uma 10 matriz polimérica não biodegradável, reforçados com fibras naturais.

Os compósitos da invenção são materiais com propriedades e desempenho únicos. Exemplos das caracteristicas destes materiais compreendem uma elevada susceptibilidade ao processamento (utilizando equipamento existente), que torna possível utilizá-los na produção de produtos complexos para múltiplas aplicações do utilizador final, melhor isolamento térmico e acústico e caracteristicas mecânicas melhoradas. 0 compósito à base de cortiça reforçado com fibras da presente invenção, é adequado para uma utilização na construção, transportes terrestres, aeronáutica, construção naval, mobiliário, peças de automóveis e outras aplicações estruturais. A produção de compósitos à base de cortiça reforçados com fibras pode ser feita por pultrusão ou extrusão para lhes conferir uma forma final de grânulos ou qualquer outra, quer num processo de um passo ou de múltiplos passos. As técnicas à base de fusão, tais como, moldação por injecção, moldação por compressão, moldação por transferência, termoformação ou uma sua combinação, podem ser utilizadas para obter o produto final, bem como técnicas não convencionais, tais como, moldação por injecção-reacção, "overmoulding", "in-mould decoration" e semelhantes ou uma sua combinação.

Polímeros, cortiça e fibras não se misturam facilmente, embora alguns polímeros sejam mais compatíveis do que outros no que respeita a proporcionarem uma boa interface de ligação. De acordo com o anterior, as propriedades mecânicas dos compósitos de cortiça e polímeros melhoram com a adição de fibras naturais 11 e/ou sintéticas, de um modo preferido com um aglutinante e/ou com um polimero funcionalizado.

Os compósitos de cortiça reforçados com fibras da presente invenção compreendem: (a) 10% a 75% em peso de cortiça granulada, que pode possuir diferentes densidades e granulometrias, ou de resíduos de cortiça proveniente dos processos industriais, ou da mistura de mais do que um tipo de resíduos de cortiça; (b) 20% a 80% em peso de, pelo menos, um material de matriz termoplástica, que pode ser sintético, reciclado ou natural. O referido material termoplástico pode ser funcionalizado; (c) 1% a 35% em peso de fibras seleccionadas do grupo compreendendo fibras naturais, sintéticas, orgânicas, inorgânicas e semelhantes e suas combinações, cujas fibras podem ser qualquer tipo de fibras descontínuas, curtas ou longas; (d) 0,5% a 12% de aglutinantes seleccionados do grupo compreendendo aglutinantes à base de silano, glicerina, glicerol, grupos epóxi, ácido carboxílico, ou anidrido maleico e semelhantes e suas combinações.

Podem ser adicionados outros componentes à composição inicial ou durante o processo de mistura, tais como, aditivos seleccionados do grupo compreendendo ceras, pigmentos, lubrificantes e semelhantes e suas combinações, de modo a conferir melhores características de susceptibilidade ao processamento, estéticas ou outras. 12

Por esse motivo, numa forma de realização da presente invenção, os compósitos de cortiça reforçados com fibras compreendem: (a) 20% a 70% em peso da referida cortiça granulada; (b) 40% a 60% de, pelo menos um, referido material de matriz; (c) 10% a 30% em peso das referidas fibras; e (d) 1% a 10% dos referidos aglutinantes.

Numa outra forma de realização, os compósitos de cortiça reforçados com fibras compreendem: (a) 25% a 60% em peso da referida cortiça granulada; (b) 35% a 50% de, pelo menos um, referido material de matriz; (c) 10% a 25% em peso das referidas fibras; e (d) 1% a 10% dos referidos aglutinantes.

Noutra forma de realização, os compósitos de cortiça reforçados com fibras compreendem: (a) 30% a 55% em peso da referida cortiça granulada; (b) 35% a 45% de, pelo menos um, referido material de matriz; (c) 12% a 20% em peso das referidas fibras; e (d) 1% a 9% dos referidos aglutinantes.

Ainda noutra forma de realização, os compósitos de cortiça reforçados com fibras compreendem: 13 (a) 30% a 50% em peso da referida cortiça granulada; (b) 35% a 45% de, pelo menos um, referido material de matriz; (c) 12% a 18% em peso das referidas fibras; e (d) 1% a 9% dos referidos aglutinantes.

Ainda numa outra forma de realização, os compósitos de cortiça reforçados com fibras compreendem cerca de 40% em peso da referida cortiça granulada, cerca de 40% em peso do referido material de matriz, cerca de 12% em peso das referidas fibras, cerca de 7% em peso dos referidos aglutinantes e cerca de 1% em peso de aditivos. 0 material de cortiça pode ser de qualquer proveniência e tipo, incluindo cortiça granulada com diferentes densidades e/ou granulometrias e/ou resíduos de cortiça dos processos industriais, tal como, pó de trituração, pó de lixagem, ou de produtos técnicos tais como, corkstyle®, pó de flutuantes, entre outros, ou de uma mistura de mais do que um tipo de resíduos de cortiça. O material de matriz da presente invenção compreende qualquer material termoplástico polimérico com um ponto de fusão inferior à temperatura de decomposição da cortiça ou das fibras de reforço. Exemplos de materiais termoplásticos adequados para utilizar como matriz incluem, poliolefinas, de um modo preferido polietileno, polipropileno, copolímeros de propileno com outros monómeros incluindo etileno, anidrido de alquilo ou aril, homo ou copolímero de acrilato e etileno, ou uma sua combinação. Outros termoplásticos são seleccionados do grupo compreendendo polistireno, policarbonato, polimetilmetacrilato, policloreto de vinilo, poliamidas, poliuretano, tereftalato de polietileno, e 14 misturas de material termoplástico. A presente invenção permite a utilização de quaisquer termoplásticos poliméricos reciclados dos exemplos anteriores.

Podem ser preparadas composições completamente biodegradáveis com bio-polímeros. Os referidos polímeros biodegradáveis compreendem, poliésteres biodegradáveis, de um modo preferido, poli(succinato de butileno), polilatctídeos, policaprolactonas ou poli-hidroxialcanoatos. A quantidade do material de matriz depende, por exemplo, da aplicação pretendida para o produto, o processo de fabrico e/ou as características e propriedades desejadas do produto. Por exemplo, como mencionado anteriormente, o material de matriz pode estar presente numa quantidade de cerca de 20 até 80% em peso, de um modo mais preferido, de cerca de 40 a 60% em peso.

De acordo com a presente invenção, as fibras de reforço são seleccionadas do grupo compreendendo fibras orgânicas, inorgânicas, naturais, sintéticas e semelhantes e suas combinações. Exemplos representativos incluem materiais celulósicos, poliméricos, metálicos, cerâmicos e de vidro. A quantidade de fibras a utilizar está tipicamente no intervalo de pelo menos 1 a cerca de 35% em peso do produto, de um modo preferido, entre cerca de 10 e cerca de 30% em peso. As fibras podem ser de qualquer tipo de fibras descontínuas, curtas ou longas, com um comprimento de cerca de 0,1 a 50 mm.

As fibras naturais incluem qualquer tipo de fibras de qualquer fonte renovável e seleccionado do grupo compreendendo, coco, sisal, linho, algodão, kenaf, cânhamo, cana-de-açúcar, bambu, palmeira, juta e fibras madeira que se encontram na pasta 15 de madeira ou papel . Além disso, as fibras naturais também podem ser de outros materiais naturais, tais como, por exemplo , lã, couro e ou seda e semelhantes e suas combinações, para proporcionarem um reforço e características ecológicas e de reciclagem ao produto final.

As fibras sintéticas compreendem qualquer tipo de fibras artificiais ou químicas, tais com, por exemplo, fibras de aramida, cerâmica, metal, vidro, polímeros, carbono ou uma sua combinação.

Fibras poliméricas representativas compreendem, por exemplo, poliéster, nylon, acrílico, poliéteres, poliamidas, poliolefinas, tais como, fibras à base de polietileno e polipropileno.

De acordo com a presente invenção, as fibras naturais podem ser misturadas ou combinadas com outros tipos de fibras, e. g., fibras de aramida, cerâmica, metal, vidro, polímeros, carbono e/ou outro material de fibras naturais, de modo a obter uma fibra para ser utilizada como um material de reforço na preparação dos compósitos à base de cortiça da invenção.

Em alternativa, pode utilizar-se uma mistura de fibras separadas provenientes da mesma origem ou de origens diferentes.

Os compósitos da presente invenção incluem aglutinantes seleccionados do grupo compreendendo aglutinantes à base de silano, glicerina, glicerol, grupos epóxi, ácido carboxílico, anidrido maleico e semelhantes e suas combinações, que actuam como um agente de ligação tanto para as partículas de cortiça 16 como para as fibras de reforço. Os aglutinantes podem ser adicionados quer no estado sólido ou no liquido.

Além disso, os compósitos da invenção podem ser dotados com, pelo menos, um aditivo, sendo o referido aditivo seleccionado do grupo compreendendo ceras, pigmentos, lubrificantes, compostos anti-oxidantes, compostos anti-fogo, compostos anti-bacterianos, absorventes de UV e semelhantes e suas combinações.

Para melhor compreender e pôr em prática a invenção, divulgam-se processos para melhorar a adesão na interface entre a matriz e a fase dispersa, nomeadamente os grânulos de cortiça e/ou as fibras.

Deste modo, os métodos de compatibilização podem proporcionar uma ligação adesiva entre o material de cortiça, material polimérico e as fibras, melhorando a interface de ligação e, por esse motivo, as propriedades mecânicas do produto final. Um método de compatibilização adequado compreende submeter qualquer uma das matérias-primas a tratamentos químicos, tais como tratamentos alcalinos ou ácidos, ou proporcionar modificação quimica, por tratamentos de plasma ou descarga por efeito de coroa, modo a melhorar as caracteristicas superficiais .

Os métodos de funcionalização com grupos reactivos, tais como grupos amina, epóxi, isocianatos, ácido acrílico, anidridos, metacrilato, fenol, melanina, entre outros, podem ser utilizados para promoverem uma melhor ligação de interface entre a cortiça e as fibras de reforço com a matriz polimérica como ocorre com outros materiais lenhocelulósicos, ou para submeter o 17 desperdício de cortiça e as fibras de reforço a um passo de lavagem com um ou mais solventes, e um passo de secagem.

Em alternativa à funcionalização, podem ser utilizados polímeros previamente funcionalizados. A distribuição das fibras na matriz depende de um processo de fabrico divulgado a seguir para melhor compreensão da invenção. 0 processo permite o ajuste de parâmetros para obter diferentes níveis de distribuição das fibras.

Na presente invenção, os compósitos à base de cortiça reforçados podem ser produzidos utilizando qualquer uma das técnicas padrão para a produção de compósitos, incluindo pultrusão, extrusão, moldação por injecção, moldação por compressão, moldação por transferência e técnicas não convencionais tais como moldação por injecção-reacção, "overmoulding", "in-mould decoration", entre outras. 0 primeiro processo exemplificativo para produzir um compósito à base de cortiças reforçado com fibras é a pultrusão. No processo de pultrusão é possível obter o produto directamente na sua forma semifinal ou final, por exemplo em forma de grânulos para serem posteriormente utilizados noutros métodos de processamento, tais como, extrusão, pultrusão, moldação por injecção e moldação por compressão).

Um segundo processo exemplificativo para formar o produto reforçado é a extrusão. Pode utilizar-se qualquer dispositivo de extrusão capaz de proceder à extrusão da composição. Por exemplo, o dispositivo de extrusão pode ser um aparelho de fuso simples ou duplo, cujos fusos podem rodar no mesmo sentido ou, 18 de um modo preferido, em sentidos opostos e podem estar dispostos de um modo horizontal e/ou vertical (numa ou mais máquinas de extrusão) durante o processamento. Neste caso, uma pluralidade de fibras é combinada com o material de matriz antes ou durante 0 passo de extrusão. 0 material proporcionado ao dispositivo de extrusão pode conter todos os componentes da composição de extrusão , ou, os diferentes elementos da composição podem ser adicionados em passos separados durante o processo de extrusão. Além disso, os compósitos à base de cortiça reforçados com fibras podem ser produzidos num ou mais passos de extrusão.

Num terceiro exemplo, os compósitos à base de cortiça reforçados com fibras podem ser preparados num passo que consiste em misturar todos os materiais, incluindo cortiça e fibras, num processo de extrusão ou pultrusão, ou, alguns dos elementos da composição podem ser introduzidos num dispositivo de extrusão ou de pultrusão formando um composto, e, depois, outros elementos, e. g., as fibras de reforço, podem ser aí combinados num passo de extrusão ou pultrusão complementar. Além disso, durante a extrusão é possível obter o compósito à base de cortiça reforçado, directamente na sua forma semi-final ou final como, por exemplo, um perfil com uma reduzida ou elevada complexidade de geometria, de acordo com o molde utilizado no dispositivo de extrusão, por exemplo com a forma de grânulos que podem ser utilizados posteriormente noutros processos de transformação. A extrusão reactiva pode ser utilizada para funcionalizar as matérias-primas e/ou, simultaneamente, produzir diferentes compósitos à base de cortiça reforçados com a forma de grânulos ou outra forma final do produto. 19 A invenção também se refere à utilização dos referidos compósitos à base de cortiça reforçados em construção, transportes terrestres, aeronáutica, construção naval, mobiliário, peças de automóveis e outras aplicações estruturais.

EXEMPLOS OS exemplos seguintes ilustram um termoplástico moldável com cortiça, reforçado com fibras ou uma combinação de fibras e os métodos de produção dos mesmos.

Exemplo 1

Prepararam-se composições utilizando um material termoplástico e um resíduo de cortiça proveniente do processo industrial, nomeadamente pó de lixagem com uma densidade de 120 - 160 kg/m3. O polímero utilizado foi um polietileno de alta densidade com ponto de fusão de 136,6 °C (determinado por Calorimetria diferencial de varrimento). Para todos os casos, a razão polímero/resíduos de cortiça era proporcional, em peso, entre os dois materiais (5 0%—5 0 %) ou (4 9 %—4 9 %) quando se utilizou um aglutinante. Antes de se iniciar o processo de mistura, cada composição foi colocada separadamente num agitador mecânico durante um período de 10 minutos, para misturar e homogeneizar os componentes. Cada composição foi colocada alternadamente dentro de uma máquina de extrusão de duplo fuso contra-rotativa, com uma fieira de geometria circular, que permitiu a formação e subsequente produção de grânulos do compósito de cortiça e polímeros (CPC). Após este passo, os grânulos de CPC foram submetidos a outro passo de extrusão para 20 com um diâmetro serem reforçados com fibras de coco fibras, inferior a 500 pm em diferentes percentagens de acordo com Tabela 1 abaixo, obtendo-se deste modo diferentes grânulos com um comprimento inferior a 5 mm.

Subsequentemente, recolheu-se 70 g de grânulos de cada composição (que podiam ser aplicados no processo de moldação por injecção para produzir as geometrias desejadas) que foram colocados dentro de um molde com um contorno de geometria rectangular (cerca de 20x23 cm2) e 3 mm de espessura, contendo, na sua base, uma cobertura amovível sobre a qual se colocou uma folha Teflon de desmoldagem em ambas as faces compreendendo os grânulos uniformemente distribuídos. Este sistema foi colocado numa prensa de braço hidráulico a uma temperatura entre 140 e 160 °C, durante um período de cerca de 8 minutos para fundir e homogeneizar os grânulos e, posteriormente, prensado durante 2 minutos a uma pressão de 1,42 MPa, seguido de arrefecimento com água dentro do molde e sob pressão durante 10 minutos, permitindo este tempo arrefecer os grânulos a temperaturas próximas da temperatura ambiente. Finalmente, retirou-se a pressão e a pequena contracção do painel permitiu a fácil desmoldagem do material compósito do sistema. Retiraram-se amostras com dimensões padrão, de acordo com as normas ASTM, dos painéis de compósitos de cortiça e polímeros reforçados com fibras de coco, de modo a efectuar ensaios de tracção a uma velocidade de 5 mm/minuto, obtendo-se as propriedades mecânicas de tracção descritas na Tabela 1, onde se pode observar uma grande melhoria das propriedades mecânicas, com a redução da fase termoplástica com a adição desta fibra natural, de um modo preferido quando também foi utilizado um aglutinante. Foi possível obter a mesma rigidez (ver valores do módulo) para o material termoplástico. A morfologia dos compósitos apresentados 21 na Fig. 2 indica uma boa adesão entre a cortiça-polímero e o reforço de fibras naturais. TABELA 1

Cortiça+HDPE (% peso) Fibra de Coco (% peso) Aglutinante (% peso) E 1% (RLin) (MPa) Qmax (MPa) Deformação Max. (%) 0 - 100 0 0 597,5±33,7 31,9±2,8 405,7±96,1 50 - 50 0 0 365,3±39,8 14,5±0,9 4,9±0,7 49 - 49 0 2 397,7±15,2 16,0±0,8 6,1±0,4 47, 5- 47,5 5 2 488,9±42,7 17,7±1,1 5,4±0,4 45 - 45 10 0 572,9±44,9 14,2±0,5 4,5±0,7 44 - 44 10 2 598,7+19,5 20,4±0,3 6,4±0,4

Exemplo 2 0 mesmo tipo de resíduo de cortiça, descrito no exemplo 1, foi utilizado e misturado com o mesmo material termoplástico, com uma razão de cortiça-polímero de 40% - 60% em peso para diferentes formulações com o reforço de fibras naturais ou sintéticas e nalgumas formulações com um aglutinante, como se mostra na Tabela 2.

Os compósitos foram processados de acordo com a metodologia descrita no exemplo 1, mas com uma diferença essencial, visto os grânulos reforçados com fibras terem sido obtidos após um único passo de extrusão. Obtiveram-se painéis de diferentes 22 formulações de compósitos de cortiça e polímeros reforçados com fibras, apresentando uma boa aparência superficial, proporcionando algumas propriedades estéticas da cortiça com as fibras dispersas, como se mostra na Fig. 1. As propriedades mecânicas são ligeiramente diferentes, como se ilustra na Tabela 1, devido ao tipo de fibra e à formulação utilizada. Em relação às propriedades de tracção, a incorporação das fibras naturais ou sintéticas proporciona uma importante melhoria das propriedades do compósito, conferindo-lhe maior rigidez e tensão de rotura e resistência ao impacto mais elevadas, de um modo preferido na presença de uma pequena quantidade de aglutinante. Também se mediu a resistência ao impacto Charpy, em amostras com entalhe, de acordo com as normas padrão DIN EN ISO 179-1, utilizando um dispositivo de ensaio por impacto de pêndulo, onde os compósitos de cortiça e polímero reforçados com fibras apresentaram um valor de dureza mais elevado, indicando uma resistência ao impacto mais elevada. TABELA 2

Cortiça - HDPE Fibras Aglutinante Tipo de Fibras (% peso) (% peso) (% peso) 40 - 60 0 0 — 39, 2 - 58,8 0 2 — 34 - 51 15 0 Madeira 33, 2 - 49,8 15 2 Madeira 34, 8 - 52,2 10+3 0 Madeira - Vidro 36 - 54 10 0 Sisal 35,2 - 52,8 10 2 Sisal 23 TABELA 2 (cont.)

Cortiça-HDPE (% peso) El% (RLin) (MPa) ^max (MPa) Deformação Max. (%) Impacto Charpy (c/entalhes) (KJ/m2) 40 - 60 492,0+75,9 14,010,8 3,810,3 1,4710,05 39,2 - 58,8 502,5151,0 16,4+0,6 4,6+0,2 2,40+0,10 34 - 51 702,3+52,3 15,110,8 3,110,3 2,0310,20 33,2 - 49,8 603,7149,3 21,9+1,3 5,7+0,5 2,78+0,19 34,8 - 52,2 612,8168,5 14,811,2 3,410,4 1,7210,03 36 - 54 593,9+39,4 14,2+0,7 3,410,2 2,29+0,25 35,2 - 52,8 594,3169,9 18,110,5 4,410,3 2,5310,21

Lisboa, 31 de Julho 2009 24

Claims (17)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras caracterizado por compreender, pelo menos, três componentes, sendo um primeiro componente um material à base de cortiça, um segundo componente um material termoplástico e um terceiro componente fibras de reforço.
2. 2. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender: (a) 10% a 75% em peso do material à base de cortiça; (b) 20% a 80% em peso do material termoplástico; (c) 1% a 35% em peso de fibras, e por compreender ainda (d) 0,5% a 12% em peso de aglutinantes.
3. 3. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por compreender: (a) 20% a 70% em peso do material à base de cortiça; (b) 40% a 60% em peso do material termoplástico; (c) 10% a 30% em peso de fibras; (d) 1% a 10% de aglutinantes.
4. 4. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por compreender: (a) 25% a 60% em peso do material à base de cortiça; (b) 35% a 50% em peso do material termoplástico; 1 (c) 10% a 25% em peso de fibras; (d) 1% a 10% em peso de aglutinantes; e por compreender ainda (e) 0,5% a 10% em peso de aditivos.
5. 5. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por compreender: (a) 30% a 55% em peso do material à base de cortiça; (b) 35% a 45% em peso do material termoplástico; (c) 12% a 20% em peso de fibras; (d) 1% a 9% de aglutinantes.
6. 6. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender: cerca de 40% em peso do material à base de cortiça, cerca de 40% em peso do material termoplástico, cerca de 15% em peso de fibras, cerca de 3% em peso de aglutinantes e cerca de 2% em peso de aditivos.
7. 7. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido material à base de cortiça ser seleccionado do grupo compreendendo cortiça granulada, pó de cortiça, resíduos de cortiça e suas combinações.
8. 8. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido material termoplástico ser seleccionado do grupo 2 compreendendo material sintético, reciclado, natural e suas combinações.
9. 9. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o referido material termoplástico ser seleccionado do grupo compreendendo polietileno, polipropileno, etileno, anidrido de alquilo ou aril, homo ou copolimero de acrilato e etileno, polistireno, policarbonato, polimetilmetacrilato, policloreto de vinilo, poliamida, poliuretano, tereftalato de polietileno, poli(succinato de butileno), polilatctido, policaprolactona, poli-hidroxialcanoato e semelhantes e suas combinações.
10. 10. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as referidas fibras de reforço serem seleccionadas do grupo compreendendo fibras naturais, artificiais, sintéticas e suas combinações.
11. 11. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por as referidas fibras de reforço serem fibras descontinuas com um comprimento de cerca de 0,1 a 50 mm.
12. 12. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por as referidas fibras de reforço serem seleccionadas do grupo compreendendo fibras de coco, sisal, linho, algodão, kenaf, cânhamo, cana-de-açúcar, bambu, palmeira, juta, madeira, lã, couro, seda, aramida, cerâmicas, metálicas, vidro, poliméricas, carbono e semelhantes e suas combinações. 3
13. 13. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por as referidas fibras de reforço serem previamente submetidas a uma modificação física ou química para melhorar a compatibilidade aos diferentes componentes do compósito.
14. 14. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os referidos aglutinantes serem seleccionados do grupo compreendendo aglutinantes à base de silano, glicerina, glicerol, grupos epóxi, ácido carboxílico, anidrido maleico e semelhantes e suas combinações.
15. 15. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o referido material termoplástico ser uma mistura de, pelo menos, dois dos referidos materiais termoplásticos sintéticos, reciclados e naturais.
16. 16. Compósito à base de cortiça reforçado com fibras de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o referido material termoplástico ser funcionalizado.
17. 17. Utilização do compósito à base de cortiça reforçado com fibras de qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por se destinar às indústrias de construção, transportes terrestres, aeronáutica, construção naval, mobiliário, automóvel e semelhantes. Lisboa, 31 de Julho de 2009 4