CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente patente de invenção compreende um artigo para a construção civil, mais especificamente a uma tavela, confeccionado em processo tendo resíduos de poliuretano triturados e reagrupados com aglutinante em molde por compressão, destinado ao setor da construção civil, aplicado em lajes piso e teto.

[002] A tavela é um artigo utilizado como enchimento inerte e fôrma, colocada entre as vigotas para a construção de lajes pré-fabricadas, nos pisos e tetos das edificações. Também conhecidas como bovedillas ou lajota, são comumente fabricadas em cerâmica, ou de concreto e mais recentemente tem se difundido tavelas fabricadas em poliestireno expandido (EPS).

[003] O poliuretano é largamente utilizado na produção de colchões, estofados, isolamento térmico de geladeiras, freezers e câmaras frigoríficas, rodas para patins e skates, assentos e volantes de automóveis, calçados, peças para indústrias, entre outras aplicações. Os resíduos de poliuretano, atualmente, vão parar nos aterros industriais e são um problema ambiental de grandes proporções. A reciclagem de poliuretano ainda é muito restrita e os processos existentes se tornam caros.

[004] Um dos grandes problemas atuais é a destinação final de materiais que não podem mais ser reutilizados no processo de origem. Um exemplo deste problema é a espuma rígida de poliuretano (PUR) utilizada como elemento de isolamento térmico e estrutural na fabricação de refrigeradores e freezers. Este material é um termorrígido e sua estrutura na forma final quando expandido é composta de células fechadas. A vigência de novas leis que obrigarão os fabricantes a reciclarem o produto no final de sua vida útil fará aumentar significativamente a quantidade de resíduos de PUR a serem reciclados.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO E TÉCNICA ANTERIOR

[005] As medidas de cada tipo de tavela são padronizadas por norma ABNT, sendo que as de EPS tem comprimento até 6 vezes maior do que aquelas de cerâmica e aquelas de concreto. [006] A norma ABNT NBR 14859-2 2016 define os elementos de enchimento como sendo componentes pré-fabricados com materiais inertes diversos, sendo maciços ou vazados, intercalados entre vigotas em geral, com a função de reduzir o volume de concreto, o peso próprio da laje e servir como forma para o concreto complementar. Essa é uma das funções primordiais do elemento de enchimento, pois faz com que não se necessite de formas para a concretagem. Portanto ele é um dos responsáveis pelo atrativo econômico que é oferecido por esse tipo de laje. Nesta direção tem sido muito difundido o uso do EPS que, além de aliviar bastante o peso próprio da estrutura, tem ótimo isolamento térmico e acústico e, por ser maciço, impossibilita a perda de concreto do capeamento para o interior do elemento de enchimento, como pode acontecer com os blocos de concreto e lajotas de cerâmicas.

[007] Às atuais tavelas verifica-se os seguintes inconvenientes:

[008] TAVELAS DE CERÂMICA são pesadas, dificultando o transporte até os andares mais altos das construções; são frágeis e mesmo com muitos cuidados ocasionam muitas perdas no seu transporte e manuseio, comumente ensejando a compra de 10 a 15% de peças a mais; exigem cuidado adicional na colocação, pois podem quebrar com os trabalhadores pisando sobre elas, incorrendo riscos à sua segurança; por serem vazadas (para redução do peso) ocasionam a perda de concreto do capeamento para o seu interior; tem capacidade de isolamento térmico e acústico médias (melhor que as de concreto mas inferior aquelas de EPS).

[009] TAVELAS DE CONCRETO são as mais pesadas, dificultando ainda mais o transporte até os andares mais altos das construções; também em função do peso, o seu manuseio e sua colocação são dificultados; por serem vazadas (para redução do peso) ocasionam a perda de concreto do capeamento para o seu interior; tem baixa capacidade de isolamento térmico e acústico (são as piores nestes aspectos).

[010] TAVELAS DE EPS exigem muitos cuidados na colocação, pois podem quebrar com os trabalhadores pisando sobre elas, incorrendo riscos à sua segurança exigem um bom escoramento por ocasião da colocação do concreto, pois podem quebrar e gerar vazamento de toda a laje; tem baixa resistência a solventes, desintegrando-se rapidamente em presença de thinner ou qualquer outro assemelhado; tem baixa resistência à tempe- ratura, dissolvendo em temperatura próxima de 80°C; são as mais caras de todas as tave- las.

[011] Um exemplo de construção de uma tavela, pode ser verificado no documento de patente n° BR 202016018186-6, de 27/02/2018, intitulado TAVELA que ensina a construção do perfil vazado e composição genérica em material polimérico termoplástico.

[012] O documento de patente n° BR 202017002523-9, de 30/10/2018, intitulado APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM TAVELA PARA LAJE PRÉ-MOLDADA que ensina a construção da tavela com canais longitudinais e paralelos, com canais transversais e paralelos e na extremidade projeções cilíndricas para encaixe em orifícios da extremidade oposta combinados com projeção em uma extremidade que se encaixa na secção retangular da extremidade oposta de uma peça adjacente e composição genérica em material plástico, preferencialmente polipropileno ou polietileno.

[013] Aos modelos ensinados nos documentos BR 202016018186-6 e BR 202017002523- 9, notadamente o fator comum é a composição genérica em material polimérico TERMOPLÁSTICO, tendo como reivindicação maior a construção da peça, onde na primeira uma geometria com elementos dispostos de forma a prover resistências mecânicas em sentidos diversos e no segundo uma estrutura para combinar peças adjacentes encaixáveis entre si.

[014] Nenhum dos modelos encontrados e tampouco a literatura técnica na construção civil, ensina a fabricação deste gênero de artigo em resíduos de material TERMOFIXO ou TERMORIGIDO adequadamente processados para serem reutilizados, como restará demonstrado a seguir.

[015] A reciclagem do poliuretano para uso em moldes de injeção enseja uma fluidez do material e processo que exige equipamentos, insumos e processamento que podem inviabilizar a fabricação de determinados artigos com material reciclado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[016] Um dos grandes inconvenientes dos resíduos de poliuretano é a impossibilidade de serem reutilizados no processo de origem, tal como a espuma rígida de poliuretano (PUR). Para solucionar o problema, destinou-se estes resíduos para a fabricação de artigo largamente utilizado na construção civil, tal como a tavela / lajota, em substituição às tavelas de cerâmica, de concreto e de EPS, com diferencial comercial extremamente vantajoso, seja do ponto de vista financeiro, com custo reduzido em comparação às tavelas de cerâmica, de concreto e de EPS, com menor peso em relação às tavelas de cerâmica e de concreto e com resistência mecânica muito superior às tavelas de EPS, proporcionando maior segurança para os instaladores.

[017] A Norma ABNT 14859-2 exige que a tavela / lajota resista a pelo menos lkN (cerca de 100kg).

[018] O inventor desenvolveu a presente TAVELA CONFECCIONADA APARTIR DE RESÍDUOS DE POLIURETANO RÍGIDO TRITURADOS, REAGRUPADOS COM AGLUTINANTE E PROCESSO DE FABRICAÇÃO, objeto desta solicitação de patente de invenção e que, de forma resumida, trata-se de conformar uma tavela / lajota de estrutura maciça, fabricada com a mistura de resíduos de poliuretano rígido e resina aglutinante (MDI) para obtenção de uma determinada densidade, em processo tendo 8(oito) etapas: segregação dos con- taminantes; trituração dos resíduos em grânulos com granulometria entre 5 e 20mm; adição de resina aglutinante(MDI) num percentual entre 0,5% e 8% (em peso) e homogeneizado; resíduos já resinados são vertidos em uma matriz pré-untada com uma solução desmoldante e formato da peça desejada; a matriz é tampada e travada; a matriz é colocada em um forno para aquecimento com temperatura entre 180 ⁹ c e 290 ⁹ c, por tempo entre 5min e 120min, para a cura da peça; a matriz é retirada do forno e resfriada naturalmente ou por ventilação forçada por um tempo entre 5 e 20 minutos; a matriz resfriada é aberta e a peça desenformada.

[019] Considerando que o volume de uma matriz é fixo, a densidade da tavela pode ser modificada para mais ou para menos, variando o peso de resíduos de poliuretano + resina aglutinante que serão utilizados na fabricação. Tavelas fabricadas com densidade de 100kg/m3 resultaram em resistência mecânica de até 4kN, ou seja, excedendo em 4 vezes as exigências da norma ABNT.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[020] A TAVELA CONFECCIONADA APARTIR DE RESÍDUOS DE POLIURETANO RÍGIDO TRITURADOS, REAGRUPADOS COM AGLUTINANTE E PROCESSO DE FABRICAÇÃO compreende uma TAVELA / lajota de estrutura maciça com dimensões de 330mm de largura, 200mm de comprimento e 70mm de espessura, fabricada com a mistura de 450g de resíduos de poliuretano rígido e 11,25g de resina aglutinante (MDI) para uma densidade de 100,19kg/m3.

[021] Um segundo artigo compreende uma TAVELA / lajota de estrutura maciça com dimensões de 330mm de largura, 600mm de comprimento e 70mm de espessura, fabricada com a mistura de 1260g de resíduos de poliuretano rígido e 40g de resina aglutinante (MDI) para uma densidade de 100kg/m3.

[022] Um terceiro artigo compreende uma TAVELA / lajota de estrutura maciça com dimensões de 330mm de largura, lOOOmm de comprimento e 70mm de espessura, fabricada com a mistura de 2100g de resíduos de poliuretano rígido e 52g de resina aglutinante (MDI) para uma densidade de 100kg/m3.

[023] Um quarto artigo compreende uma TAVELA / lajota de estrutura maciça com dimensões de 330mm de largura, 1250mm de comprimento e 70mm de espessura, fabricada com a mistura de 2815g de resíduos de poliuretano rígido e 85g de resina aglutinante (MDI) para uma densidade de 100kg/m3.

[024] O PROCESSO compreende 8(oito) etapas onde a etapa 1 consiste na segregação dos contaminantes, tais como plástico, papel, metal e qualquer outro "não-poliuretano"; a etapa 2 consiste na trituração dos resíduos em grânulos com granulometria entre 5 e 20mm, preferente mente de lOmm; na etapa 3 uma resina aglutinante(MDI) é adicionada aos resíduos triturados na etapa 2, num percentual que compreende entre 0,5% e 8% (em peso) e homogeneizado através de agitação vigorosa por alguns minutos; na etapa 4 os resíduos já resinados são vertidos em uma matriz pré-untada com uma solução desmol- dante, com o formato interno da peça que se deseja fabricar; na etapa 5 a matriz é tampada, comprimindo os resíduos já resinados, e "travada"; na etapa 6 a matriz é colocada em um forno para aquecimento com temperatura entre 180 ^Q c e 290 ^Q c, preferentemente de 270 ^Q c, por tempo que compreende entre 5min e 120min, sendo o melhor tempo de 60 minutos para a cura da peça; na etapa 7 a matriz é retirada do forno e resfriada naturalmente ou por ventilação forçada por um tempo que compreende entre 5 e 20 minutos, preferente mente de 15minutos; na etapa 8 a matriz, resfriada a, pelo menos, 60 ⁹ c, é aberta e a peça desenformada. [025] A adição de resina na formulação de uma tavela com estrutura maciça, dimensões de 330mm de largura, 200mm de comprimento e 70mm de espessura e 450g de resíduos, é de 2,5%, para uma tavela com estrutura maciça, dimensões de 330mm de largura, 600mm de comprimento e 70mm de espessura e 1260g de resíduos, é de 3,17%, para uma tavela com estrutura maciça, dimensões de 330mm de largura, lOOOmm de comprimento e 70mm de espessura e 2100g de resíduos, é de 2,48% e o percentual de resina para uma tavela com estrutura maciça, dimensões de 330mm de largura, 1250mm de comprimento e 70mm de espessura e 2815g de resíduos é de 3%.

[026] Em testes de laboratório, a tavela, objeto desta solicitação de patente, de estrutura maciça com dimensões de 330mm de largura, 200mm de comprimento e 70mm de espessura, fabricada com a mistura de 450g de resíduos de poliuretano rígido e ll,25g de resina aglutinante (MDI) suplantou a Norma ABNT 14859-2, que define a resistência da peça a pelo menos lkN (quilonewton) de compressão, resistindo a mais de 4kN de compressão.

[027] Notadamente, os valores ora apresentados, proporcionalmente aplicados, permitem a fabricação de artigos com dimensionamentos diferenciados. Numa forma adicional de fabricação, a redução da carga de resíduos e resina proporciona a obtenção de artigos com massa e densidades menores. Numa forma adicional de fabricação, a estrutura pode ser vazada de modo a reduzir a massa da tavela, utilizando o mesmo processo de fabricação e de compactação na matriz.