BRPI0414806B1 - Painel isolante para isolamento térmico de aparelho elétrico, processo para produção de um painel isolante à base de fibras minerais e utilização de um painel isolante - Google Patents

Painel isolante para isolamento térmico de aparelho elétrico, processo para produção de um painel isolante à base de fibras minerais e utilização de um painel isolante Download PDF

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Enrico Ferri
Sergio Mazzoleni
Franco Valota
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Saint Gobain Isover
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Description

“PAINEL ISOLANTE PARA ISOLAMENTO TÉRMICO DE APARELHO
ELÉTRICO, PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM PAINEL
ISOLANTE À BASE DE FIBRAS MINERAIS E UTILIZAÇÃO DE UM PAINEL ISOLANTE” A presente invenção se refere a um painel isolante à base de fibras minerais, tais como fibras de vidro, de lã de vidro, de lã de rocha e similares, e um processo de produção de um tal painel isolante. Com um cuidado de simplicidade, no que segue, falar-se-á principalmente painéis de fibras de vidro.
Painéis de isolamento térmico que são geralmente usados para isolar aparelhos elétricos, notadamente eletrodomésticos, por exemplo, fomos de cozinha, elétricos ou microondas, refrigeradores, aquecedores, condicionadores ou climatizadores, são largamente difundidos no mercado.
Tais painéis preveem uma alma em material isolante, por exemplo, fibras de vidro, que é eventualmente revestido sobre uma face ou sobre as duas faces por uma película de alumínio. A camada de revestimento em alumínio é aplicada para melhorar a manipulação dos painéis para reter as poeiras criadas pelas fibras de vidro para reduzir os riscos de desfiadura das fibras de vidro e sua colagem quando os painéis são superpostos ou empilhados.
Estes painéis são em geral colocados no exterior da abertura do aparelho eletrodoméstico, o revestimento de alumínio do painel sendo geralmente disposto sobre a face do painel que é voltada para o exterior do aparelho eletrodoméstico. Em geral, estes painéis não são visíveis e são colocados em um interstício formado na caixa do aparelho eletrodoméstico.
Em geral, antes de serem agrupados no aparelho eletrodoméstico, estes painéis são pré-formados com furos que convêm para acolher meios de fixação e para permitir, por exemplo, a passagem dos cabos elétricos do aparelho eletrodoméstico.
Os painéis isolantes da técnica conhecida apresentam diferentes inconvenientes, que são devidos sobretudo, às características de condutividade elétrica e térmica da camada de revestimento de alumínio.
Com efeito, como estes painéis são frequentemente atravessados por cabos elétricos, ficam em contato com eles, se estes cabos elétricos não forem isolados de modo adequado, o revestimento de alumínio, que é eletricamente condutor, arrisca criar curtos-circuitos perigosos. O revestimento de alumínio não é, além disso, suficientemente elástico e então flexível e é além do mais suscetível de se romper, além do risco de se cortar sobre as bordas.
Além disso, como a alma em fibras de vidro é um bom isolante térmico, enquanto que o revestimento de alumínio é um bom condutor do calor, cria-se entre a alma de fibras de vidro e o revestimento de alumínio uma ponte térmica que compromete as características isolantes do painel.
Para a produção destes painéis na técnica conhecida, introduz- se inicialmente o vidro fundido em uma máquina de produção de fibras da qual saem fibras de vidro que são misturadas com o ligante e caem sobre uma correia transportadora sobre a qual elas sofrem uma aspiração de ar para, em seguida, serem transportadas para um fomo para estabilizar o ligante.
Em uma variante de utilização de um ligante, para ligar as fibras de vidro da alma do painel, estas fibras de vidro reunidas sobre a correia transportadora podem sofrer uma operação de puncionamento por agulha para obter um liame mecânico por recurso a agulhas especiais em gancho.
Em todo caso, obtém-se uma alma ou um tapete de fibras de vidro ligadas entre si, por meios químicos (com a ajuda de um ligante) ou por meios mecânicos (por puncionamento por agulha), que é eventualmente enrolada(o) em rolo para ser transportada(o) para uma fase posterior de trabalho na qual os revestimentos de alumínio são colados sobre o colchão de fibras de vidro por meio de um adesivo apropriado de silicato.
Em seguida, o tapete de fibras de vidro com seu revestimento de alumínio, é enrolado em rolos ou eventualmente seccionado para a formação de painéis semi-acabados que são cortados de modo a obter as dimensões desejadas com furos vantajosos de fixação e de passagem de cabos.
Enfím, os rolos ou os painéis do produto semi-acabados são enviados para uma fase de secagem final, para fazer secar o adesivo utilizado para a aplicação do revestimento de alumínio.
Toma-se evidente que estes processos de produção de painéis isolantes são longos e custosos, sobretudo, por causa da multiplicidade das fases necessárias para a colagem do revestimento de alumínio. O objeto da presente invenção é o de eliminar os inconvenientes da técnica conhecida, propondo um painel isolante à base de fibras de vidro que tenha boas características de isolamento térmico e ao mesmo tempo assegure um bom isolamento elétrico.
Um outro objeto da invenção é o de propor um painel isolante que seja extremamente flexível e que elimine qualquer risco de se cortar.
Ainda um outro objeto da presente invenção é o de propor um tal painel isolante que seja versátil, prático para o usuário, econômico e de realização simples.
De acordo com a invenção, estes objetivos são atingidos com o painel isolante que apresente as características sumarizadas na reivindicação independente l anexa.
Um outro objeto da presente invenção é o de propor um processo de produção de um painel isolante à base de fibras minerais que seja eficaz, rápido e ao mesmo tempo econômico e simples.
De acordo com a invenção, este objeto é atingido com os processos de produção de um painel isolante cujas fases são sumarizadas respectivamente nas reivindicações 13 e 19 anexas. A invenção tem enfim por objeto a utilização de um tal painel isolante em um aparelho elétrico, em particular eletrodoméstico, tal como aqueles mencionados anteriormente. O painel isolante à base de fibras de vidro de acordo com a invenção compreende uma alma de fibras de vidro ligadas entre si e uma camada de revestimento ligada a pelo menos uma face da alma de fibras de vidro. A característica particular da invenção consiste no fato de que a camada de revestimento compreende um tecido-não-tecido (TNT), um tecido de fibras minerais ou um véu de fibras minerais, em particular de fibras de vidro. Por comodidade, no que se segue, a camada de revestimento será designada principalmente como camada de tecido-não-tecido (TNT), também comumente chamada «não-tecido».
Ela permite obter numerosas vantagens, tanto no produto acabado, quanto no processo de produção.
Com efeito, o tecido-não-tecido é um bom isolante, tanto elétrico quanto térmico, O resultado disso é que se elimina os riscos de curto- circuito dos cabos elétricos que atravessam o painel e ao mesmo tempo, não se constata bruscos saltos térmicos entre a alma de lã de vidro e a camada de revestimento de tecido-não-tecido.
Além disso, o revestimento em TNT melhora as manipulações do painel, garantindo uma melhor sensação ao toque pelo usuário que os painéis dotados de um revestimento de alumínio.
Além disso, como o TNT é mais elástico e flexível que o alumínio, além de melhorar as manipulações do painel, evita-se os riscos de ruptura das bordas do painel.
Outras características da invenção aparecerão mais claramente na leitura da descrição detalhada que se segue, que se refere de modo puramente exemplificativa e então não limitativa a seus modos de realização representados nos desenhos anexos, nos quais: a figura 1 é um organograma que representa esquematicamente o processo de produção de um painel isolante à base de fibras minerais de acordo com a invenção e a figura 2 é um organograma que representa esquematicamente um segundo modo de realização do processo de produção de um painel isolante à base de fibras minerais.
Com a ajuda da figura 1, descrever-se-á agora um primeiro modo de realização do processo de produção do painel isolante à base de fibras de vidro de acordo com a invenção.
Uma pasta de vidro fundido 1 é enviada para uma máquina de produção de fibras 2 que produz uma pluralidade de fibras de vidro 10. A máquina emprega um processo de formação de fibra rotativa, dito de centrifugação interna, na qual o material fundido é recebido em um órgão rotativo com simetria de revolução denominado fieira, apresentando uma parede perfurada por uma pluralidade de orifícios através dos quais o material fundido é ejetado e capturado por uma corrente gasosa de estiramento.
Para os fins da presente invenção, a máquina é regulada para produzir fibras que se caracterizam por um micronaire da ordem de 3 a 4,5 sob 5g.
Segundo a realização da figura 1, as fibras têm vantajosamente um micronaire da ordem de 3 a 3,8 sob 5g.
As fibras de vidro 10 que saem da máquina 2 de produção de fibras são transportadas através de uma coroa de pulverização 3 na qual pulveriza-se um ou mais ligantes que se combinam com as fibras de vidro 10 com o objetivo de favorecer uma ligação química entre si. Dentre os ligantes, pode-se utilizar ligantes minerais tais como, por exemplo, uma solução aquosa de sais de polifosfato de alumínio.
Desta maneira, fibras de vidro misturadas aos ligantes 11 saem da máquina de pulverização 3 e são reunidas sobre um suporte 9 de modo a formar uma massa pouco compacta 12 de fibras de vidro e de ligante na qual o ligante exerça sua ação de ligação sobre as fibras de vidro. O suporte 9 tem a forma de uma fita que é desenrolada a partir de uma bonina-mãe 90 que se faz avançar no sentido da seta FA por meio de um transportador 4. O suporte 9 é uma tira realizada em tecido-não-tecido (TNT), em tecido de vidro ou em véu de vidro. O suporte 9 é de preferência composto por um tecido-não-tecido à base de material plástico, por exemplo, derivados de polietileno e/ou poliéster, aos quais são eventualmente adicionados cargas de óxidos metálicos.
Na zona do transportador 4, abaixo do suporte 9, é disposto um aspirador 5 que tem por função aspirar o ar da massa pouco compacta 12 de fibras de vidro e de ligante através do suporte 9 de modo a aspirar as poeiras das fibras de vidro e, ao mesmo tempo, favorecer uma primeira redução da umidade das fibras e dos ligantes. É preciso notar que, graças ao fato de que se utiliza um suporte 9 de tecido-não-tecido a uma gramatura que permite filtrar o ar, pode-se executar a fase de aspiração do ar ao mesmo tempo em que a recepção da massa de fibras de vidro 12 sobre o suporte 9. Esta operação é claramente impossível se como suporte 9 se utilizar um material metálico, por exemplo, uma película de alumínio, como na técnica conhecida, que não permite a passagem do ar. A título indicativo, uma gramatura da ordem de 10 a 100 Λ g/m desempenha eficazmente a função de permitir a aspiração do ar. A jusante do aspirador 5, mas também da massa de fibras de vidro 12, é colocado um rolo compressor 6 que tem por função realizar uma primeira compactação das fibras de vidro de modo a obter uma alma ou um tapete de fibras de vidro 13, essencialmente homogêneas, dispostas sobre op suporte 9. A aderência do suporte inferior 9 ao tapete de fibras de vidro 13 é garantida pela fase de aspiração efetuada pelo aspirador 5, durante a qual a umidade do ligante é diminuída.
Se, como produto acabado, deseja-se um painel de fibras de vidro que seja dotado de um revestimento sobre as duas faces, utiliza-se uma segunda bobina-mãe 90’ da qual se desenrola uma tira de TNT 9’, vantajosamente essencialmente idêntica ao revestimento 9 desenrolado pela primeira bobina-mãe 90. A jusante do rolo compressor 6, acima do tapete de fibras de vidro compacatadas 13, é colocado um grupo “entintador” 7 que compreende um rolo distribuidor de ligante que captura o ligante em uma cuba situada abaixo e o estende sobre a superfície inferior da tira de TNT 9’. O ligante utilizado nesta fase pode ser o mesmo ligante que aquele usado na máquina de pulverização 3 em outras soluções aquosas, ou ser um ligante mineral diferente. A necessidade de utilizar o grupo entintador 7 é devida ao fato de que a jusante do aspirador 5, o ligante adicionado às fibras de vidro durante a fase de pulverização é em geral muito seco, ou mesmo completamente seco e não convém então em geral para garantir a afixação do suporte superior sobre o tapete de fibras de vidro 13. A jusante do grupo entintador 7, é previsto um rolo pressionador 70 que determina o acoplamento do suporte 9’ e do tapete de fibras 13. Neste estágio, a alma de fibras minerais tem geralmente uma espessura da ordem de 15 a 35 mm, notadamente da ordem de 20 a 30 mm.
Para permitir a aderência do suporte superior 9’ sobre o tapete de fibras de vidro 13, o tapete de vidro 13 comprimido em sanduíche entre o suporte inferior 9 e o suporte superior 9’ é avançado por meio de uma correia transportadora inferior 80 e de uma correia transportadora superior 80’ em um fomo 8 que provoca a secagem do ligante depositado pelo grupo entintador 7 e por conseqüência a aderência do suporte superior 9’ sobre o tapete de fibras de vidro 13 e a estabilização do adesivo entre as fibras. A temperatura de funcionamento do forno 8 de secagem do ligante fica compreendida no intervalo de 100°C a 200°C.
Enfim, a camada de fibras de vidro 13, à qual são ligadas o suporte inferior e o suporte superior 9, 9’, é capturada em um rolo ou é talhada e recortada diretamente de modo a obter feltros isolantes de dimensões apropriadas, constituídos por uma camada de fibras de vidro 13 ligadas entre si e ligadas a pelo menos um suporte 9,9’ por meio de ligantes de tipo mineral.
Com referência à figura 2, descreve-se um segundo modo de realização dos processos de produção de um painel isolante à base de fibras de vidro, configuradas como variantes do processo da figura 1. Por conseqüência, neste segundo modo de realização, elementos idênticos que correspondem àqueles que já se descreveu com referência à figura 1 são designados pelas mesmas referências numéricas e se omitirá sua descrição detalhada.
Neste segundo modo de realização, as fibras de vidro 10 que saem da máquina 2 de produção de fibras não são misturadas com os ligantes aptos a criar uma ligação química entre as fibras. Neste caso, usa-se uma quantidade mínima de agentes que possuem como único objetivo reter a poeira e não de criar uma ligação química entre as fibras. Geralmente, como aditivos antipoeira utiliza-se um tipo de agente conhecido em si denominado Fomblin®.
Conforme a realização da figura 2, as fibras têm vantajosamente um micronaire da ordem de 3,5 a 4,5 sob 5g.
Neste ponto, as fibras de vidro são agrupadas de modo a formar um tapete 112 (figura 2) que pode ser enrolado em um rolo. O tapete de fibras de vidro 112 é avançado entre dois suportes 9,9’, desenrolados de uma primeira e de uma segunda bobina-mãe 90,90’. É claro que se se deseja o revestimento sobre uma única face das fibras, uma das duas bobinas 90, 90’, de preferência a bobina superior 90’, pode ser omitida. A jusante das bobinas 90, 90’, rolos respectivos de acoplamento 170, 170’ aptos a tensionar os suportes 9, 9’ respectivos são previstos abaixo e acima do tapete de fibras de vidro 112. O tapete de fibras de vidro 112 com os suportes 9, 9’ respectivos é avançado por meio de um transportador 140 na direção da seta FA para uma máquina de puncionamento por agulha 108. A máquina de puncionamento por agulha 108 compreende uma pluralidade de agulhas em gancho 180 dispostas abaixo do plano do suporte inferior 9, e uma pluralidade de agulhas em gancho 180’, dispostas acima do plano do suporte superior 9’. As agulhas inferiores 180 e as agulhas superiores 180’ se deslocam verticalmente em um deslocamento alternado no sentido das setas Fv.
Desta maneira, as agulhas 180,180’ atravessam os suportes 9, 9’ respectivos e ligam as fibras de vidro do tapete 112 entre si e aos suportes 9,9’ respectivos. Como resultado, na saída da máquina de puncionamento por agulha 108, ter-se-á um tapete ou uma alma de fibras de vidro compactas 113, na qual as fibras de vidro são ligadas mecanicamente entre si, ao suporte superior respectivos 9,9’. É preciso observar que, graças ao fato de que se utiliza um suporte 9, 9’ de tecido-não-tecido de uma gramatura que convém para permitir a travessia das agulhas 180,180’, vantajosamente da ordem de 10 a 100 g/m2, pode-se executar a fase de puncionamento por agulha diretamente sobre os suportes 9, 9’, evitando desta maneira a fase posterior de colagem dos suportes 9, 9’ sobre o tapete de fibras 112. Esta operação é claramente impossível se se utiliza como suportes 9, 9’ um material metálico, por exemplo, uma película de alumínio, como na técnica conhecida, que seria perfurada pela passagem das agulhas 180, 180’ sem com isto criar ligações entre a película e a alma das fibras.
Um tal tapete de fibras 113 com seus suportes 9,9’ respectivos ligados mecanicamente é transportado fora da máquina de puncionamento por agulha 108 por meio de um transportador 141 e de lá enviado para as fases posteriores de enrolamento em rolos e em seguida de cortar e/ou de talhar, de modo a obter os produtos desejados.
Nos presentes modos de realização da invenção, pode-se trazer numerosas variações e modificações de detalhes ao alcance do especialista, que são entretanto compreendidas no âmbito da invenção que é definida pelas reivindicações anexas.

Claims (24)

1. Painel isolante para isolamento térmico de aparelho elétrico, o painel sendo à base de fibras minerais selecionadas a partir de fibras de vidro, de lã de vidro, de lã de rocha e similares, e compreendendo uma alma (13, 113) de fibras minerais ligadas entre si por um ligante mineral ou por uma conexão mecânica e uma camada de revestimento (9, 9’) aplicadas sobre pelo menos uma face da dita alma de fibras minerais (13, 113), caracterizado pelo fato de que a dita camada dc revestimento (9, 9’) compreende um tecido- não-tecido (TNT), um tecido de fibras minerais ou um véu de fibras minerais, e pelo fato de que a camada de revestimento é ligada quimicarnente às fibras minerais da alma por um ligante mineral ou ligada mecanicamente às fibras minerais da alma.
2. Painel de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita camada de revestimento (9, 9’) compreende um tecido ou um véu de fibras de vidro.
3. Painel de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita camada de revestimento (9; 9’) compreende um tecido-não- tecido (TNT) de fibras sintéticas polímeros, notadamente constituído por derivados de polietileno e de políéster aos quais são eventualmente adicionadas cargas de óxidos metálicos.
4. Painel de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a dita camada de revestimento (9; 9’) tem uma espessura compreendida de modo indicativo no intervalo de 0,05 mm a 1,5 mm,
5. Painel de acordo com qualquer uma das reivindicações I a 4, caracterizado pelo fato de que a dita camada de revestimento (9; 9’) apresenta uma gramatura compreendida de maneira indicativa no intervalo de 10 g/m2 a 100 g/m2.
6. Painel de acordo com qualquer uma das reivindicações I a 5, caracterizado pelo fato a alma de fibras minerais apresenta uma massa por superfície da ordem de 600 a 1000 g/m2.
7. Painel de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a alma das fibras de vidro compreende fibras de vidro de um micronaire da ordem de 3 a 4,5 sob 5g.
8. Painel de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que ele compreende ligantes químicos para permitir ao mesmo tempo uma ligação química entre as fibras minerais da alma (13) e uma ligação química entre a camada de revestimento (9; 9’) e as fibras minerais da alma (13).
9. Painel de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dito ligante químico é um ligante mineral constituído de uma solução aquosa de sais de polifosfato de alumínio.
10. Painel de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que as ditas fibras minerais da alma (113) são ligadas entre si mecanicamente e de que a dita camada de revestimento (9, 9’) é ligada mecanicamente às fibras minerais da alma (113).
11. Painel de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a dita ligação mecânica é obtida por puncionamento por agulha das fibras minerais entre si e por puncionamento por agulha das fibras minerais na camada de revestimento (9, 9’).
12. Painel de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que ele compreende um agente anti-poeira entre as fibras minerais da alma (113), tal como o Fomblin®.
13. Processo para a produção de um painel isolante à base de fibras minerais definido conformequalquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas seguintes: - fiação das fibras minerais (10) a partir de uma substância mineral fundida (1), - ligação de tipo química entre as ditas fibras minerais (10) de modo a obter uma alma de fibras minerais (13; 113) ligadas quimicamente entre si, - ligação de tipo química da dita alma de fibras minerais (13; 113) a uma camada de revestimento (9, 9’) disposta sobre pelo menos uma face da dita alma de fibras minerais (13; 113).
14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a dita fase de ligação das fibras minerais (13; 113) entre elas se efetua ao mesmo tempo que a etapa de ligação das fibras minerais à camada de revestimento (9, 9’), por recurso a uma ligação de tipo química.
15. Processo de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que as ditas etapas de ligação de tipo química compreendem as seguintes fases: - adição de um ligante mineral às fibras minerais (10), - recepção das fibras minerais (11) com o ligante mineral sobre uma tira da dita camada de revestimento (9), - aspiração do ar através da dita camada de revestimento (9) e em seguida secagem dos ditos ligantes minerais para criar a ligação de fibras minerais entre si e a ligação das fibras minerais à camada de revestimento (9).
16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que ele compreende além disso as etapas que consistem em: - depositar o ligante mineral sobre uma segunda camada de revestimento (9’) e - aplicar a dita segunda camada de revestimento (9’) sobre a superfície da alma de fibras minerais (13) que é oposta àquela é ligada à dita primeira camada de revestimento (9), de tal modo que o dito ligante mineral se encontre entre a dita segunda camada de revestimento (9’) e uma face da alma de fibras minerais (13).
17. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que ele compreende além disso a etapa de secagem do dito ligante mineral depositado entre a dita segunda camada de revestimento (9’) e uma superfície da alma de fibras minerais (13), por reaquecimento.
18. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de secagem do ligante mineral por reaquecimento se efetua em uma temperatura compreendida no intervalo de 100°C a 200°C.
19. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - fiação de fibras minerais (10) a partir de uma substância mineral fundida (1), - ligação de tipo mecânica das ditas fibras minerais (10) entre elas de modo a obter uma alma de fibras minerais (113) ligadas mecanicamente entre si, - ligação de tipo mecânica da dita alma de fibras minerais (113) a uma camada de revestimento (9, 9’) disposta sobre pelo menos uma face da dita alma de fibras minerais (113).
20. Processo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de ligação de fibras minerais (113) entre si é efetuada ao mesmo tempo que a etapa de ligação das fibras minerais à camada de revestimento (9, 9’) por uma ligação de tipo mecânica.
21. Processo de acordo com as reivindicações 19 ou 20, caracterizado pelo fato de que a dita ligação de tipo mecânica é efetuada por puncionamento por agulha, na qual as agulhas em gancho (180, 180’) atravessam a dita camada de revestimento (9, 9’) para ligar mecanicamente as fibras minerais da alma (113) entre si e à camada de revestimento (9; 9’).
22. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 a 21, caracterizado pelo fato de que ele compreende a etapa de adição de agentes anti-poeira às fibras minerais antes da etapa de ligação mecânica.
23. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 22, caracterizado pelo fato de que a etapa de fiação das fibras minerais (10) a partir de uma substância mineral fundida é efetuada por um processo rotativo por centrifugação interna.
24. Utilização de um painel isolante de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22 caracterizada pelo fato de que é para o isolamento de um aparelho elétrico notadamente eletrodoméstico, tal como um forno de cozinha, elétrico ou de microondas, um refrigerador, um boiler, ou alguma forma de equipamento de ar-condicionado.
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