PT657280E

PT657280E - Processo de fabricacao de uma placa a base de policarbonato destinada a fabricacao de edificios em especial de estufas

Info

Publication number: PT657280E
Application number: PT94402831T
Authority: PT
Inventors: Jean-Philippe Coste; Coudert Catherine
Original assignee: Kaysersberg Packaging Sa
Priority date: 1993-12-09
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 2001-08-30
Also published as: ES2157244T3; DE69426915T2; FR2713548A1; FR2713548B1; DE69426915D1; ATE199857T1; EP0657280B1; EP0657280A1

Description

DESCRIÇÃO “PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE UMA PLACA À BASE DE POLICARBONATO, DESTINADA À FABRICAÇÃO DE EDIFÍCIOS, EM ESPECIAL DE ESTUFAS” A presente invenção diz respeito, de uma maneira geral, a um processo de fabricação de placas de plástico, e mais precisamente à base de policarbonato, que compreende uma camada de revestimento para reduzir o efeito de estufa A invenção encontra aplicação na indústria da construção.

Mais precisamente, essas placas de policarbonato são utilizadas na construção, como painéis que formam vidros, por exemplo para vidraças industriais ou de salas de desportos, como “sheds”, clarabóias, telhados ou ainda como material de construção de varandas. Estas placas encontram igualmente aplicação no domínio da agricultura como material para estufas.

Ora, um tal material de policarbonato transmite em grande parte a radiação luminosa solar, em particular em comprimentos de onda de 0,4 a 2 pm. No entanto, a radiação transmitida pela placa de policarbonato é parcialmente absorvida pelas paredes, objectos, vegetais ou o solo, situados por detrás dessa placa. Esses diferentes elementos emitem, por sua vez em comprimentos de onda situados principalmente entre 4 e 20 pm, ou seja no infravermelho longínquo. Essa emissão ou radiação é calorífica. Além disso, a placa de policarbonato tem por característica reter a radiação nesses mesmos comprimentos de onda, ou seja de 4 a 20 pm e ser um bom isolante térmico. Por consequência, a combinação dessas características conduz a um aumento excessivo de temperatura nos locais situados por detrás de uma placa de policarbonato ou num recinto formado por placas de policarbonato. Esse fenómeno corresponde ao efeito de estufa. No interior de construções à base de tais materiais, por exemplo estufas ou varandas, pode-se atingir temperaturas da ordem dos 50 a 70°C quando a exposição ao sol é importante, em particular no verão e em regiões de clima temperado ou mediterrânico.

Nas estufas, este fenómeno pode dar origem ao murchar e ao definhar de alguns vegetais.

Procurou-se já limitar o aumento de temperatura por baixo das placas de policarbonato mediante aplicação sobre estas últimas de um revestimento susceptível de reflectir parcialmente a radiação solar, ao mesmo tempo que se conserva para estas placas uma boa transmissão luminosa. O pedido de patente de invenção alemã n°. 3444595, descreve, por um lado, placas de plástico, transparentes, em especial de policarbonato, que comportam numa das suas faces, um revestimento que simultaneamente reflectiria os raios infravermelhos e deixaria passar a radiação visível e descreve, por outro lado, o seu processo de fabricação.

Este processo consiste em fazer passar uma placa original de material plástico por baixo de uma fieira com fenda que se estende ao longo de toda a largura da placa, em aplicar sobre a placa uma tela de uma dispersão de partículas de alumínio em solução num polímero fílmogénico em meio solvente orgânico e em fazer passar a placa recoberta sob uma corrente quente regulada de maneira a aquecer o revestimento a uma temperatura inferior ao ponto de ebulição do solvente.

Este processo apresenta um certo número de inconvenientes. Com efeito, ele utiliza como matéria prima para a lacagem, uma composição que compreende um solvente orgânico, que apresenta um risco potencial de poluição. Tendo em conta exigências da regulamentação sobre o meio ambiente, procura-se agora substituir este tipo de processo. Além disso, a inflamabilidade e a toxicidade desses solventes orgânicos podem tomar a sua manipulação perigosa.

Por outro lado, o produto obtido por este processo de revestimento por lacagem, não é totalmente satisfatório.

Por um lado, a estrutura da placa no seu conjunto não é homogénea. Com efeito, a placa compreende por exemplo uma camada de núcleo à base de policarbonato e uma camada de revestimento à base de poliacrilato, filmogénico. A natureza das camadas é, portanto, diferente.

Sob a acção das intempéries, a placa pode apresentar, no decurso do envelhecimento, um grande número de fissuras, algumas das quais penetram profundamente na camada de núcleo de policarbonato. Na prática, essas importantes fissurações levam a um enfraquecimento mecânico da placa e a uma escamação da camada de revestimento obtida por lacagem. Por essa razão, partículas de alumínio dessolidarizam-se da placa e a camada de revestimento desaparece. O tratamento de lacagem deixa de ser eficaz. Este fenómeno explica-se pela diferença de natureza entre a camada de núcleo e a camada de revestimento. Com efeito, os polímeros que as constituem não têm as mesmas propriedades tais como o módulo de elasticidade, a absorção de água e o alongamento à ruptura. E portanto aconselhável fabricar placas de policarbonato, homogéneas do ponto de vista das propriedades das matérias primas, que comportam uma camada de revestimento que reflicta parcialmente a radiação solar, que seja resistente às intempéries, por meio de um processo simples, não poluente e sem perigo.

Conhece-se além disso a técnica de coextrusão de folhas multicamadas do tipo polistireno, das quais uma camada central compreende pó de alumínio (a fim de 4

melhorar as propriedades de isolamento ao calor e o aspecto brilhante desta folha). No entanto, nunca se descreveu um tal processo de fabricação da placa de policarbonato tendo a propriedade de diminuir o efeito de estufa ao mesmo tempo que conserva uma boa transmissão luminosa. A presente invenção tem, pois, por objectivo fornecer um novo processo que remedeia o conjunto dos incouveiiieiites citados auleriomieiite. A invenção tem por objectivo fornecer um processo que permite fabricar uma placa cujo efeito de estufa é diminuído ou seja sob a qual o aumento de temperatura é limitado e para qual se conserva uma boa transmissão luminosa. A invenção tem igualmente por objectivo fornecer um processo para fabricar uma placa cuja camada de núcleo e a camada ou as camadas de revestimento são todas à base de policarbonato. A invenção tem ainda por objectivo fornecer um processo de fabricação de uma placa cujo deslumbramento provocado pelo sol é diminuído. A invenção tem por objecto um novo processo de fabricação de uma placa à base de policarbonato, destinada à fabricação de edifícios, em especial de estufas, e que compreende uma camada de núcleo e pelo menos uma camada de revestimento.

De acordo com uma característica essencial da invenção, este processo consiste em preparar uma composição para a referida camada de revestimento incorporando-lhe entre 10 e 30% em peso de partículas metálicas brilhantes com um diâmetro compreendido entre 200 e 500 pm em policarbonato e em coextrudir a referida camada de revestimento com a camada de núcleo citada anteriormente, para diminuir a transmissão luminosa da placa e de maneira a reduzir o efeito de estufa.

De acordo com uma característica vantajosa da invenção, as partículas 5 5

,- .<7 V” i metálicas citadas anteriormente são partículas de alumínio.

Este processo que utiliza a técnica de coextrusao para munir uma placa à base de policarbonato, de uma camada de revestimento à base de policarbonato que compreende partículas de alumínio, com o objectivo de reduzir o efeito de estufa, não era absolutamente nada evidente.

Com efeito, o especialista na matéria não era guiado para esta técnica e, pelo contrário, tinha-a afastado uma vez que ela apresentava obstáculos de ordem tecnológica. O comportamento da mistura policarbonato-partículas metálicas é particular.

Com efeito, as partículas metálicas e em particular de alumínio, modificam as características de fluidez da camada aquando da coextrusao, tomando-se essa mistura muito fluida e tomando a coextrusão delicada Além disso, sob a acção do parafuso de extrusão, as partículas metálicas perdem o seu brilho, sofrendo um tratamento mecânico que modifica o seu aspecto exterior.

Outras características e vantagens da invenção aparecerão mais claramente durante a leitura da descrição pormenorizada que se segue, com referência aos desenhos anexos nos quais: - a figura 1 representa esquematicamente uma placa obtida de acordo com o processo da invenção, no modo de realização em que a camada de núcleo de policarbonato é coberta com uma camada intermédia de revestimento que diminui parcialmente a transmissão luminosa e com uma camada de revestimento exterior que absorve a radiação ultravioleta; - a figura 2 representa esquematicamente uma placa alveolar, obtida de acordo com um processo da invenção, no modo de realização em que a camada de 6 6

Ο núcleo de policarbonato é coberta com uma camada de revestimento exterior que simultaneamente diminui parcialmente a transmissão luminosa e absorve a radiação ultravioleta; - a figura 3 representa esquematicamente uma placa alveolar obtida de acordo com o processo segundo a invenção, no modo de realização em que a camada de núcleo de policarbonato alveolar é revestida com uma camada de revestimento intermediária que diminui parcialmente a transmissão luminosa e por uma camada de revestimento exterior que diminui parcialmente a transmissão luminosa ao mesmo tempo que absorve a radiação ultravioleta; e - a figura 4 representa esquematicamente curvas comparativas do aumento da temperatura no interior de uma caixa cujo tecto ou cobertura é constituído por uma placa de acordo com a invenção, que se encontra exposta ao sol, em função do tempo.

Na presente invenção, os inventores escolheram uma concentração de partículas metálicas brilhantes que, no decurso da etapa de coextrusão, permite assegurar à mistura de policarbonato-partículas uma fluidez compatível com a técnica de coextrusão e um tipo de partículas que, após terem sido submetidas a esse tratamento de coextrusão, mantêm o seu brilho.

Para isso, incorporam-se partículas metálicas brilhantes com um diâmetro médio compreendido entre 200 e 500 pm no policarbonato em granulados. A mistura compreende entre 10% e 30% em peso de partículas metálicas. Estas partículas podem de ser de qualquer tipo de metal que apresente propriedades apropriadas de reflexão à radiação luminosa solar e de brilho. Elas são por exemplo de prata, de bronze, de cobre e de preferência de alumínio.

Quando da coextrusão, escolher-se-á para a camada de revestimento formada a partir da mistura de policarbonato e de partículas metálicas, uma espessura no intervalo compreendido entre 20 e 200 pm e de preferência no intervalo compreendido entre 50 e 150 pm.

Conforme o grau pretendido de transmissão da radiação luminosa solar, e por consequência conforme a eficácia pretendida para a diminuição do efeito de estufa, jogar-se-á sobre os parâmetros de teor em peso de partículas metálicas e da espessura da camada de revestimento. Esta camada de revestimento é prevista do lado da placa que fica de frente para radiação solar, quando se utiliza a placa. A radiação solar compreende raios ultravioletas que degradam o policarbonato. E pois necessário proteger ainda as placas de policarbonato.

Pode-se incorporar na camada de revestimento que compreende partículas metálicas, destinada a diminuir a transmissão luminosa da placa, um ou mais agentes que absorvem a radiação ultravioleta. Pode-se igualmente prever uma camada de revestimento suplementar à base de policarbonato que compreende um ou mais agentes que absorvem a radiação ultravioleta.

Os agentes que absorvem a radiação ultravioleta que são utilizadas numa camada de revestimento exterior devem ser pouco voláteis. Estes agentes são por exemplo bis-benzotriazóis, tais como o produto ADK STAB LA31 comercializado pela sociedade ADEKA ARGUS. São possíveis diversos modos de realização de placas.

Encontram-se ilustradas diferentes estruturas de placas nas figuras 1 a 3.

De acordo com a figura 1, a placa 1 de policarbonato obtida de acordo com o processo da invenção é uma placa maciça. Ela compreende uma camada de núcleo 2 de policarboneto, uma camada de revestimento intermediário 3 de policarbonato que comporta partículas de alumínio e uma camada de revestimento exterior 4 de policarbonato que compreende um agente que absorve a radiação ultravioleta do tipo dos mencionados anteriormente.

Segundo um outro modo de realização, a camada intermediária compreende neste último caso um agente que absorve a radiação ultravioleta, idêntico ou diferente do que se encontra incorporado na camada de revestimento intermediária. A figura 2 representa uma placa alveolar 5. A camada de núcleo 6 de policarbonato alveolar é coberta por uma única camada de revestimento de policarbonato 7 que compreende simultaneamente partículas de alumínio e pelo menos um agente que absorve a radiação ultravioleta, pouco volátil.

Segundo a figura 3, a placa alveolar 8 de policarbonato compreende uma camada de núcleo 9 de policarbonato alveolar, uma camada de revestimento intermediária 10 que comporta partículas de alumínio e uma camada de revestimento exterior 11 que compreende simultaneamente partículas de alumínio e um agente que absorve a radiação ultravioleta.

Segundo um outro modo de realização próximo do que foi representado na figura 3, a camada de revestimento intermediário pode compreender unicamente um ou mais agentes que absorvem a radiação ultravioleta, sem partículas metálicas.

Neste último caso, a placa obtida, exceptuando a camada de revestimento exterior que diminui a transmissão luminosa e o efeito de estufa, é do tipo da descrita no pedido de patente de invenção europeia n.°. 0359622 em que a camada intermediária que contém pelo menos um agente que absorve radiação ultravioleta é uma camada reservatório, e em que o agente absorvente incorporado na camada 9 r? y< exterior pode ser diferente do da camada reservatório ou intermediária, ao mesmo tempo que é pouco volátil. O processo de acordo com a presente invenção para fabricar cada uma destas placas consiste, numa primeira etapa, em preparar as composições das camadas de núcleo e de revestimento, e mais particularmente para as camadas de revestimento, em preparar misturas de policarbonato, de partículas metálicas brilhantes e/ou de agente que absorve a radiação ultravioleta.

Depois, numa segunda etapa, realiza-se a coextrusão de um fluxo em duas ou três camadas, consoante o tipo de placa pretendida, a partir das composições descritas anteriormente. A camada ou as camadas de revestimento são depositadas simultaneamente sobre a camada de núcleo por meio de um bloco de coextrusão, denominado na técnica “feed-block”.

Segundo este processo, os dois ou três fluxos de matéria são reunidos no bloco de coextrusão e a corrente única que daí resulta é conduzida até à fieira onde é repartida sobre o conjunto do festo. Obtém-se uma placa com a mesma estrutura utilizando uma fieira multicamadas.

No caso de uma placa alveolar, calibra-se a matéria sob vazio por meio de um conformador à saída da fieira.

Um exemplo de processo de extrusão encontra-se descrito em KunstofF--Extrusions-technik, Tomo Π : Extrusionsanlagen, pag. 200 de Hanser-Knappe--Potente nas edições Hanser.

Além disso, segundo o processo de acordo com a invenção, a placa pode ser ainda tingida na massa, em especial com opalina, fumada ou cinzenta. 10 10

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Fabricou-se uma placa de acordo com o processo da invenção, sobre a qual se realizaram medições da transmissão luminosa e do comportamento em relação ao efeito de estufa

Esta placa é uma placa alveolar de policarbonato com 16 milímetros de espessura, que compreende três camadas. A camada de núcleo alveolar é de policarbonato. O policarbonato tem por característica ser incolor e translúcido. A camada de revestimento intermediário comporta partículas ou palhetas de alumínio brilhantes. O diâmetro das partículas utilizadas pela composição desta camada de revestimento é de cerca de 400 pm.

Estas partículas são incorporadas no policarbonato à razão de 20% em peso da composição da camada. A espessura média desta camada de revestimento após a coextrusão é de cerca de 43 μτη. A camada de revestimento exterior de policarbonato compreende um agente que absorve a radiação ultravioleta numa concentração de 5% em peso da composição da camada. A espessura desta camada, uma vez coextrudida, é da ordem de 65 pm. A transmissão luminosa média é medida por um ensaio ASTM D 1003-61.

No caso desta placa obtida segundo o processo da invenção, ela é de 48%, o que permanece uma muito boa transmissão luminosa.

Realizaram-se placas testemunhas com 16 milímetros de espessura tendo uma estrutura semelhante em três camadas em que a camada de revestimento intermediário não compreende partículas metálicas brilhantes, mas é colorida ou mantém-se translúcida.

As placas testemunhas A, B e C são respectivamente translúcidas, tingidas na 11

massa em opalina ou fumadas.

Para cada uma das placas obtidas segundo o processo da invenção ou placas testemunhas, mede-se a transmissão luminosa e o efeito de estufa.

Para esta última característica, recolhe-se a temperatura no interior de caixas negras nas quais a parede da parte de cima que faz face à radiação solar é substituída pela placa obtida de acordo com a presente invenção ou por uma placa testemunha. Coloca-se um termopar no centro da caixa. A montagem é disposta ao sol aberto e mede-se a variação da temperatura recolhendo a temperatura no decurso do tempo. A figura 4 que representa curvas de temperaturas em função do tempo, mostra bem a diminuição do efeito dentro da estufa para uma placa que comporta o revestimento de partículas metálicas ou palhetas (—) em relação a uma placa testemunha translúcida (—). Quanto mais a temperatura de início no interior da caixa for elevada, mais a diminuição da elevação da temperatura é importante (ver as curvas em que a temperatura de partida no interior da caixa ou estufa é de 40°C). Em período de grande soalheira, a camada de revestimento munida de partículas metálicas brilhantes tem o mesmo efeito sobre a diminuição do efeito de estufa

Relatam-se no quadro a seguir as medições da transmissão luminosa para cada uma das placas assim como a razão da temperatura por baixo da placa I, obtida segundo o processo da invenção, ou seja que apresenta um revestimento de partículas metálicas ou revestimento palhetado, sobre a temperatura medida por baixo de cada placa X, após 40 minutos de exposição ao sol. As temperaturas são expressas em °C. X corresponde a cada uma das placas I, A, B e C respectivamente medidas. 12 I A translúcida B opalina C fumada Transmissão luminosa 48% 71% 16% 36% T°(I) T°(X) 1 0,90 0,87 1 0,98

Este quadro mostra que a diminuição da elevação de temperatura, pretendida para reduzir o efeito de estufa, é observada para a placa obtida de acordo com o processo da invenção e para a placa testemunha B colorida com opalina. No entanto, no caso da placa testemunha B, a transmissão luminosa é muito mais reduzida (16%) e largamente insuficiente. Além disso, as testemunhas A e C, placa translúcida e placa fumada, não limitam o aumento de temperatura e portanto o efeito de estufa, em comparação com a placa obtida segundo o processo da invenção.

Sobressai, pois, do que antecede, que o equilíbrio mais favorável entre a transmissão luminosa e a diminuição da elevação de temperatura por baixo da placa é atingido para a placa obtida segundo o processo da invenção. A invenção compreende todos os meios equivalentes e complementares dos meios descritos, que se encontram ao alcance do especialista na matéria.

Lisboa, 4 de Junho de 2001 O Agente Oficial do Propõcaade írvduòtíial

I26D-0S5 LY-.ZZ

Claims

REIVINDICAÇÕES 1) Processo de fabricação de uma placa à base de policarbonato destinada à fabricação de edifícios, em especial de estufas, e que compreende uma camada de núcleo e pelo menos uma camada de revestimento, caracterizado pelo facto de consistir em: - preparar uma composição para referida camada de revestimento incorporando-lhe 10 a 30% em peso de partículas metálicas brilhantes com um diâmetro médio compreendido entre 200 a 500 |im em policarbonato, e - coextrudir a referida camada de revestimento de policarbonato com a referida camada de núcleo de policarbonato, para diminuir parcialmente a transmissão luminosa da placa e de maneira a reduzir o efeito de estufa.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de as partículas metálicas serem partículas de alumínio, de prata, de bronze, de cobre ou de qualquer outro metal com propriedades de brilho.
3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de as partículas metálicas serem de preferência partículas de alumínio.
4. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a camada de revestimento que contém as referidas partículas metálicas ter uma espessura compreendida entre 20 e 200 μτη e de preferência entre 50 e 150 pm.
5. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a composição para a referida camada de revestimento compreender ainda um agente que absorve a radiação ultravioleta.
6. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado 2

pelo facto de consistir em: - preparar ainda uma composição para uma camada de revestimento exterior incorporando-lhe um agente que absorve a radiação ultravioleta no policarbonato, - preparar uma composição para uma camada de revestimento intermediária incorporando-lhe entre 10 e 30% em peso de partículas metálicas com um diâmetro médio compreendido entre 200 e 500 μπι, no policarbonato, e - coextrudir as referidas camadas de revestimento exterior e intermediário com as camadas de núcleo.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de se incorporar ainda na composição da camada de revestimento intermediário um agente que absorve a radiação ultravioleta.
8. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo facto de consistir em: - preparar uma composição para uma camada de revestimento exterior incorporando-lhe um agente que absorve a radiação ultravioleta entre 10 e 30% em peso de partículas metálicas com um diâmetro médio compreendido entre 200 e 500 μιη, no policarbonato; - preparar uma composição para uma camada de revestimento intermediário incorporando-lhe ou o agente citado anteriormente ou um outro agente que absorve a radiação ultravioleta, ou partículas metálicas com um diâmetro médio compreendido entre 200 e 500 μπι, no policarbonato, e - coextrudir as referidas camadas de revestimento exterior e intermediário com a camada de núcleo. 3
9. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a referida placa ser alveolar.
10. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a referida placa ser ainda tingida na massa, em especial com opalina, fumada ou cinzenta. Lisboa, 4 de Junho de 2001