BR112020022424A2 - compósitos híbridos verdes de acabamento brilhante e alto desempenho com densidade variável e um processo aperfeiçoado de fabricação dos mesmos - Google Patents

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Abstract

  COMPÓSITOS HÍBRIDOS VERDES DE ACABAMENTO BRILHANTE EALTO DESEMPENHO COM DENSIDADE VARIÁVEL E UM PROCESSO APERFEIÇOADO DE FABRICAÇÃO DOS MESMOS. A presente invenção trata do desenvolvimento de um novo processo para a fabricação de compósitos poliméricos verdes, híbridos, de acabamento brilhante resistentes à umidade com densidade variável na faixa de 0,2-1,68 g/cm³, baixa absorção de água/umidade na faixa de 0,1 - 1,3%, resistência à tração e módulo de tração na faixa de 6,5 - 105 MPa e 250 ? 6.850 MPa, respectivamente e, até onde sabemos, os compósitos verdes híbridos fabricados ainda não se desenvolveram universalmente usando diferentes tipos de partículados de resíduos industriais. Além disso, os compósitos híbridos desenvolvidos a partir de resíduos industriais, fibras naturais e polímeros de epóxi/poliéster/poliuretano são materiais únicos e têm aplicações multifuncionais em amplo espectro como uma alternativa para madeira, madeira sintética, compósitos plásticos de madeira, folha de serigrafia, plástico, fibra e produtos poliméricos reforçados com vidro, incluindo folha de estanho.

Description

"COMPÓSITOS HÍBRIDOS VERDES DE ACABAMENTO BRILHANTE E ALTO DESEMPENHO COM DENSIDADE VARIÁVEL E UM PROCESSO APERFEIÇOADO DE FABRICAÇÃO DOS MESMOS" CAMPO DE INVENÇÃO
[001] A presente invenção se refere a um processo para fabricação de compósitos híbridos verdes de acabamento brilhante resistentes à umidade com densidade variável usando diferentes partículas de resíduos industriais, fibras naturais/tecidos/têxteis com polímeros, tais como resina epóxi/poliéster e poliuretano e compósitos sanduíche para aplicação multifuncional em amplo espectro como alternativa aos produtos de madeira, plástico e FRP/GRP. O processo de preparação descreve um método para a fabricação de compósitos híbridos verdes de acabamento brilhante de alto desempenho com baixa absorção de água e densidade variável e com e sem incorporação de fibras (fibras naturais/vegetais, fibra de vidro e/ou têxteis) com particulados residuais (resíduos de mármore, cinzas em suspensão, resíduos, minerais, metalúrgicos, químicos ricos em cal e gesso, resíduos da indústria de fertilizantes, resíduos poliméricos) reforçados com sistema aglutinante polimérico (resina epóxi/poliéster e resina de poliuretano) em um modo de operação simples de estágio único e aperfeiçoado em temperatura variável de 16 - 75ºC e com pressão de fundição variável de 2 - 95 kg/cm². O processo de preparação descreve a impressão de tela/laminação diretamente na superfície da folha composta híbrida. As aplicações específicas dos compósitos são para construção de edifícios e sistemas de transporte, como carros, ônibus, trens, barcos, navios e aeronaves.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Os materiais compostos são fabricados usando vidro, carbono, fibra de aramida com polímero sintético ou óxidos de metal ou usando qualquer sistema de aglutinante para uso em uma variedade de aplicações.
[003] A Patente US precedente número 20050252419 A1 de Mabey Michael, 2005 reivindicou o compósito leve ou materiais compósitos de espuma mineral fabricados de materiais reativos, tais como óxido de metal, fosfatos, agente espumante reativo e/ou polímero de látex. Este composto leve apresenta densidade entre 0,35 a 2,25g/cm³. A maioria das substâncias como óxido de magnésio, fibra de vidro cortada curta, ácido bórico, peróxido de hidrogênio, cinzas em suspensão, polímero de látex Tykoye 2200 são usadas neste processo. Os compostos não são tão leves de modo a serem usados como um interior arquitetônico em trem, ônibus e outro sistema de transporte e como um componente em potencial para teto falso em setores de construção civil, incluindo sistema de transporte (trem, carro, ônibus, navio, etc.), aeroporto e outra infraestrutura. Além disso, a resistência relativa dos materiais não foi relatada e a maioria das matérias-primas para fabricação desses insumos de materiais leves é cara e não está prontamente disponível.
[004] Pode ser realizada referência ao documento 6605650 B1, em que um processo de fabricação de espuma de poliuretano leve e rígida formando uma mistura de isocianato, reagentes de poliol, catalisador e agente de sopro incluindo grânulos de poliestireno expansíveis em reação exotérmica a cerca de 150°C. Embora a densidade do espuma rígida e sua absorção de água correspondente, propriedades de tração não sejam relatadas, o conhecimento do processo não é como aquele dos compósitos leves desenvolvidos na presente invenção. Além disso, a espuma de poliuretano rígida pode não ser útil para satisfazer o desempenho de materiais para uso como um interior arquitetônico em potencial na construção e sistema de transporte.
[005] Havia muitas restrições e desvantagens associadas aos compostos desenvolvidos anteriormente por muitos pesquisadores. Densidade, absorção de água junto com resistência são as principais preocupações.
[006] Pode ser realizada referência ao documento de Patente US número
8518312 B2, em que compósitos estruturais multicamadas leves são descritos, no entanto, nenhuma informação está disponível sobre a densidade e a absorção de umidade/água, além disso, as matérias-primas, o processo de fabricação da folha de compósito e os materiais do núcleo são diferentes da presente invenção. A presente invenção trata da fabricação de compósitos verdes de acabamento brilhante de alto desempenho com resistência à umidade/água, utilizando particulados residuais industriais (partículas provenientes de qualquer tipo de fluxo de resíduos) juntamente com ou sem fibras curtas/têxteis (vidro/carbono/sisal/juta/fibras de aramida/banana/cânhamo/linho/algodão ou quaisquer outras fibras) reforçadas com sistema aglutinante de epóxi/poliéster/poliuretano como um único produto acabado moldado em uma única operação.
[007] O documento US6767634B2 pode ser referido, no qual foi descrito um método para fibras vegetais fibriladas como reforço para compósitos poliméricos. No entanto, a Patente US6767634B2 não descreveu o uso simultâneo de fibras e partículas de resíduos inorgânicos para fabricação de folha de compósito de acabamento brilhante resistente à umidade com densidade variável. Além disso, a presente invenção trata de um processo simples para o processamento das fibras e fabricação de folhas compostas resistentes à umidade sem o uso de energia ultrassônica e máquina de moldagem por injeção.
[008] O documento de Patente US número 6939903B2 é referido, o qual descreve um método para compósitos de poliolefina preenchidos com fibra natural. No entanto, a folha composta é preparada pelo dimensionamento de uma fibra natural (farinha de madeira, fibra de madeira e fibra agrícola) com um organossilano reativo e sua mistura com a mistura de uma resina de polietileno de alta densidade e também o agente de acoplamento de poliolefina foi utilizada para funcionalização. No entanto, densidade, absorção de umidade/água, tamanho e espessura da folha composta não foram fornecidos. Na presente invenção, fibras como fibras de sisal/juta, partículas de resíduos industriais (cinzas em suspensão, lama vermelha, resíduos de mármore, etc.) são processadas usando métodos simples, como imersão em água quente e sua secagem em forno e técnicas de moldagem por compressão são usadas para obter o composto híbrido de acabamento brilhante resistente à umidade reforçado com fibras e/ou partículas de resíduos industriais com densidade variável, em modo de operação única usando moldagem por compressão sem qualquer funcionalização.
[009] É realizada referência ao documento de Patente Indiana número 222013 (253/DEL/2003) em que é descrito um método para fabricação de cinzas em suspensão, farinha de madeira e folha composta à base de resina de poliuretano usando máquina de moldagem por compressão. A densidade para a folha composta fabricada estava apenas na faixa de 0,7 - 0,8 g/cm³ e não foi relatada propriedade de resistência à água/umidade. No entanto, no método relatado, apenas a pressão de compressão variou e apenas cinzas em suspensão foram usadas como carga. A reivindicação de trabalho na Patente Indiana Número 222013 (253/DEL/2003) não descreveu acabamento brilhante e ampla variação de densidade junto com baixa absorção de água/umidade.
[010] Pode ser realizada referência à Patente Coreana número KR101045888B1, em que foi descrito um método para produzir materiais biocompósitos de fibra natural/policardanol. Foram utilizados kenaf (kenaf), juta (juta), sisal (sisal), fibras de banana (banana) e policarbodiimida tratados com silano e técnicas de moldagem por compressão. Outros compósitos naturais com reforços de cinza em suspensão foram relatados, em que um método de disposição manual foi usado para fabricar o compósito reforçado com fibras de cinzas em suspensão [vide, por exemplo, A. P. Kumar e outros, Development of novel natural composites with fly ash reinforcements and investigation of their tensile properties, Applied Mechanics and Materials, (2016), 852 55-60]. A folha revelada tem propriedades mecânicas baixas e muitas propriedades, tais como densidade, superfície de acabamento brilhante de absorção de umidade/água não são mencionadas. No entanto, no trabalho relatado, as fibras são processadas com etanol, água e fogos são hidrolisados e a folha composta foi fabricada em alta temperatura de 190°C. Porém, não há relato sobre a variação de densidade e absorção de água e aproveitamento de resíduos industriais juntamente com as fibras com resina epóxi/poliéster. Na presente invenção, reivindicamos um método para fabricar folha composta híbrida de acabamento brilhante resistente à umidade com densidade variável de 0,2 a 1,68 g/cm³ e baixa absorção de água na faixa de 0,1 a 1,3%, usando um método de controle de pressão e temperatura em modo de operação única. Além disso, a presente invenção trata do uso de vários particulados industriais, incluindo resíduos de mármore e granito e várias fibras naturais para a fabricação de compósitos híbridos para aplicação multifuncional.
[011] Os compósitos sanduíche de poliuretano de éster vinílico de vidro E apresentaram resistência flexural de 1,63 a 2,48 MPa com densidade de 1,0 a 3,0 g/cm³ (vide, por exemplo, R. V. Rao e outros, Behavior of sandwich composites under flexural and fatigue loading: effect of variation of core density. J. Eng. Sci. and Tech. (2011) 3 7598-7607). Compósitos em sanduíche de 5 mm de espessura fabricados de resíduos de fibra de vidro/palmira usando resina de poliéster mostraram 28 MPa de tração, 42,2 MPa de resistência flexural, porém a absorção de umidade do compósito foi de mais de 9% e também não são materiais de baixa densidade [vide, por exemplo R. Velmurugan e outros, Mechanical properties of glass/palmyara fiber waste sandwich composites, Indian J. Engg & Mater Sci. (2005) 1 2 563-570]. Uma comparação da densidade de nossos compósitos híbridos verdes com acabamento brilhante resistentes à umidade inventados com outras folhas compostas relatadas é mostrada na figura 1 da folha de desenho. A fabricação de tais compósitos em sanduíche consome muito tempo, consome muita energia, não é um processo simples, é caro e os produtos finais não atendem à qualidade necessária para serem usados na aplicação desejada, especialmente para interiores arquitetônicos em edifícios e sistemas de transporte. Trabalho muito limitado foi relatado universalmente em compósitos sanduíche leves, no entanto, tais compósitos sanduíche leves são ultraleves e não atendem às características mecânicas exigidas e aos requisitos e aceitabilidade do consumidor (vide, por exemplo, P. Asokan e outros, Recent Advances on Fly ash Particulates and Biofiber Reinforced Lightweight Hybrid. Sandwich Commposites, Int. J. of Engineering Research and Technology (2013) 2, 2914-2923; H.T. Draghicescu e outros, Thermomechanical Response of a Thin Sandwich Composite Structure, Engineering Letters (2010) 18, 08; M.R.Doddamani, e outros, Compressive properties of sandwiches with functionally graded rubber core and jute-epoxy skins Bull. Mater. Sci..(2013) 36, 319-328).
[012] Pode ser realizada referência ao trabalho relatado na folha de compósito à base de resina epóxi reforçada com fibras de sisal (vide, por exemplo, P. Asokan e outros, Towards sustainable micro and nano composites from fly ash and natural fibers for multifunctional applications, Vacuum (2017) 146, 375-385); P. Asokan e outros, Recent Advances on Fly ash Particulates and Biofiber Reinforced Lightweight Hybrid Sandwich Composites, Int. J. de. Engineering Research and Technology (2013) 2, 2914-2923), onde uma técnica de moldagem por compressão foi usada para fabricar a folha composta, no entanto, em trabalho relatado, a folha composta de cinzas em suspensão apresentou alta densidade em torno de 1,41 g/cm³ e baixa resistência mecânica para sistema epóxi de cinzas em suspensão. Além disso, nenhuma informação foi relatada sobre a absorção de água/umidade e os parâmetros do processo para fabricar folha composta resistente à umidade com densidade variável. A presente invenção trata de um processo simples para a fabricação de folhas de compósito híbrido de alto desempenho com acabamento brilhante e resistente à umidade usando vários tipos de resíduos de partículas, como resíduos de mármore, lama vermelha e resíduos provenientes das indústrias de zinco e alumínio e fibras/tecidos/têxteis naturais cortados com epóxi resina/poliéster e sistema de resina de poliuretano com variação de baixa densidade a alta densidade (0,2 -1 0,68 g/cm³) e baixa absorção de água (0,1 - 1,3%) também a presente invenção descreve um método para impressão de tela sobre a superfície de folhas compostas.
[013] Nenhum processo simples está disponível ou foi desenvolvido por pesquisas anteriores universalmente para o desenvolvimento de compósitos de acabamento brilhante e resistentes à umidade em um processo de produção de operação única/estágio único. Nenhum trabalho é relatado para o desenvolvimento de compósitos leves com excelente acabamento superficial, acabamento decorativo, cores com boas propriedades mecânicas que tenham potencial para uso como uma alternativa para madeira, plástico e produtos FRP/GRP para aplicação como teto falso, painéis de parede, divisórias , móveis para a indústria de construção civil, bens de consumo, materiais arquitetônicos para sistema de transporte e desenvolvimento de outras infraestruturas. Até o momento, as inovações tecnológicas relatadas e disponíveis para a fabricação de compósitos leves e o know-how de processo para a fabricação de tais compósitos não estão atendendo à qualidade desejada para uma gama mais ampla de aplicações. No entanto, a presente invenção reivindica um processo de know-how simples para a fabricação de compósitos leves com uma densidade desejada variando de 0,22 g/cm³ a 1,68 g/cm³. Além disso de acordo com o requisito, a presente invenção fornece o processo de know how, alterando as condições de fabricação, quantidade de matérias-primas, concentração para atingir qualquer densidade específica necessária, na faixa entre 0,22 g/cm³ de 1,68 g/cm³, com acabamento brilhante, excelente desempenho de materiais variados como produtos customizados para atender às necessidades do consumidor.
[014] Havia várias restrições associadas aos compósitos desenvolvidos anteriormente por muitos pesquisadores, (i) a densidade era maior e (ii) o compósito não apresentava boas propriedades estéticas/acabamento superficial, (ii) os materiais não atendiam à baixa absorção de água/umidade exigida (iii ) os materiais não atendiam a todas as propriedades mecânicas exigidas e os requisitos e especificações do usuário final, (iv) os materiais não eram resistentes à água/umidade e cupins, (v) os materiais compostos não eram derivados de recursos renováveis/residuais.
OBJETIVO DA INVENÇÃO
[015] O principal objetivo da presente invenção é a fabricação de compósitos híbridos verdes de acabamento brilhante de alto desempenho e resistência à umidade/água usando resíduos industriais, fibras naturais/tecidos/têxteis e vários polímeros e serigrafia sobre os compósitos híbridos para aplicações multifuncionais em amplo espectro como uma alternativa aos produtos de madeira, plástico e FRP/GRP.
[016] Outro objetivo da presente invenção é fabricar compostos de acabamento leves e brilhantes úteis para amplo espectro de aplicação como materiais arquitetônicos, como teto falso, divisórias, painel de parede, móveis, materiais para construção de cozinha modular, bancada de trabalho, casa instantânea, interiores de edifícios, sistema de transporte (trem, ônibus, carro, navio, avião) e outros materiais de infraestrutura para uso em aeroporto, complexo comercial, centros de utilidade pública.
[017] Ainda outro objetivo da presente invenção é encontrar uma alternativa para o painel de partículas fabricado convencionalmente, painel de fibra de densidade média, painel de casca de arroz, compósitos de fibra de vidro, madeira e outros laminados sendo atualmente usados como um dos principais componentes de construção em interiores e exteriores materiais.
[018] Outro objetivo da presente invenção é utilizar com lucro os diferentes resíduos industriais particulados (cinzas em suspensão, minerais, mineração, metalúrgica, resíduos da indústria química e de fertilizantes, indústria de mármore e granito, resíduos de processamento de FRP/GRP) como carga, aditivos, catalisador, aglutinante e como componentes de acabamento de superfície para o desenvolvimento de compostos verdes híbridos de alto desempenho ecologicamente corretos e resistentes à umidade com acabamento brilhante de densidade variável.
[019] Outro objetivo da presente invenção é reciclar particulados de resíduos agrícolas (trigo, arroz, bagaço e outros resíduos de biomassa) como aditivos, aglutinantes e como um acabamento de superfície e componentes decorativos para o desenvolvimento de compósitos verdes híbridos ultraleves.
[020] Outro objetivo da presente invenção é o desenvolvimento de compósitos de acabamento brilhante resistentes à umidade com densidade variando de 1,25 g/cm³ a 1,68 g/cm³ com sua absorção de água correspondente, resistência à tração de dilatação em espessura e módulo de tração na faixa de 0,1-10,32%, 0,20- 5,5%, 22-90 MPa, 2.000 - 6.500 MPa, respectivamente usando particulados residuais em sistema de resina epóxi, com e sem incorporação de fibra em operação única.
[021] Outro objetivo da presente invenção é desenvolver compósitos leves com densidade variando de 0,22 g/cm³ a 1,2 g/cm³ com sua absorção de água correspondente e aumento de espessura, resistência à tração, módulo de tração, na faixa de 0,3 -1,3%, 0,2-5,3%, 6,5-35 MPa, 150-3.500 MPa, respectivamente usando particulados residuais em sistema de aglutinante de poliuretano com e sem incorporação de fibra em operação única.
[022] Ainda outro objetivo da presente invenção é desenvolver compósitos decorativos leves, resistentes à água, livres de cupins e fungos e com acabamento brilhante em bens de consumo, como interiores arquitetônicos em aplicações de locomotivas e outros sistemas de transporte.
[023] Ainda, outro objetivo da presente invenção é desenvolver compósitos de acabamento verde leves e brilhantes usando um ou mais componentes indicados acima (fibras e partículas) com resina epóxi/resina de poliéster ou sistema de aglutinante de poliuretano.
[024] Também, outro objetivo da presente invenção é desenvolver compósitos verdes leves e decorativos usando fibras curtas ou fibras têxteis, resina epóxi/resina de poliéster reforçada ou sistema aglutinante de poliuretano.
[025] Ainda, outro objetivo da presente invenção é desenvolver impressão/laminação direta na superfície de compósitos verdes decorativos de alta resistência com acabamento brilhante e resistentes à umidade, usando particulados residuais industriais (partículas decorrentes de qualquer tipo de fluxo de resíduos) e/ou fibras/tecidos naturais reforçados com sistemas aglutinantes de epóxi/poliéster/poliuretano na fabricação de compósitos resistentes à umidade de alto desempenho para aplicação estrutural.
SUMÁRIO DA PRESENTE INVENÇÃO
[026] A fabricação de materiais compostos a partir de partículas de resíduos industriais e recursos renováveis, como fibras naturais/têxteis é um dos principais desafios para atender às demandas presentes e futuras de produtos de FRP/GRP e materiais alternativos de madeira. Na presente invenção, para a fabricação de compósitos híbridos, verdes, de acabamento brilhante e resistentes à umidade/água com folha de compósito polimérico de densidade variável, os materiais reforçados usados são particulados de resíduos industriais (como resíduos sólidos ou semissólidos produzidos em usinas de energia térmica, como cinzas em suspensão, indústria de alumínio, tal como, lama vermelha, zinco, cobre, ferro, aço, indústrias de manganês, resíduos de processo liberados durante a escavação de minérios, minerais, carvão, mineração e resíduos provenientes do setor agrícola, indústria de fertilizantes, indústria química, granito, mármore, indústria de pedra, tais como resíduos de mármore, granito e pedra, FRP/GRP, indústrias de amianto e plástico) e fibras naturais, como fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo e tecidos sintéticos/têxteis.
[027] A presente invenção se refere a um processo simples para a fabricação de folha de compósito polimérico de compósitos híbridos de acabamento brilhante resistentes à umidade de dimensões de até 220 x 120 cm com espessura variável, em modo de operação única, usando partículas de resíduos, tais como resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos de moagem de poliméricos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos decorrentes do processo secundário de zinco, cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados reforçados com resina epóxi/poliéster usando método de moldagem por compressão em temperatura variando de 16 ± 2ºC a 75 ± 2ºC e com pressão de fundição variável de 2 a 95 kg/cm² no modo de operação única, seguido por cura em forno de ar quente por 10-24 h a 60-80°C. A densidade resultante de compósitos híbridos de polímero particulado é de 1,25 g/cm³ a 1,68 g/cm³ com sua absorção de água correspondente de 0,1-1,26%, resistência à tração e módulo de tração de 22-90 MPa e 250-6.500 MPa, respectivamente.
[028] A presente invenção se refere a um processo simples para a fabricação de folha de compósito polimérico de fibras compostas híbridas de acabamento brilhante de alto desempenho com espessura variável, usando fibras naturais cortadas, tais como fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo e tecidos sintéticos/têxteis reforçados com resina epóxi/poliéster usando o método de moldagem por compressão sob temperatura variando de 16 ± 2ºC - 75 ± 2ºC e em pressão de fundição variável de 2 - 95 kg/cm² no modo de operação simples, seguido de cura em forno de ar quente por 10-24 horas a 60-105°C. A densidade resultante de compósitos híbridos de polímero particulado é de 1,2 g/cm³ a 1,62 g/cm³ com sua absorção de água correspondente de 0,10-1,32%, resistência à tração e módulo de tração de 28-105 MPa e 3.260-6.850 MPa respectivamente.
[029] Um novo processo para fabricar compósitos poliméricos reforçados com partículas de resíduos industriais de alto desempenho, acabamento brilhante resistente à umidade, compósitos poliméricos reforçados com fibras, fibras e compósitos poliméricos híbrido reforçado com partículas com baixa absorção de água na faixa de 0,1-1,32% e densidade variável de 0,2 a 1 0,68 g/cm³, resistência à tração na faixa de 22 - 105 MPa e módulo de tração na faixa de 2.450 – 8.400 MPa, até a dimensão de 220 cm x 120 cm com espessura variável de 1,35 mm, 3 mm, 6 mm, 9 mm, 12 mm e 19 mm, 25 mm, 30 mm e 50 mm e impressão de tela direta/laminação na superfície de folha composta híbrida compreendendo: a. processar a seco e úmido os particulados de resíduos industriais, tais como resíduos de mármore, cinzas em suspensão, calcário e resíduos ricos em gesso, minerais, metalúrgicos, químicos, resíduos da indústria de fertilizantes, particulados de resíduos poliméricos. b. processar a seco e úmido as fibras naturais picadas, tecidos/têxteis e fibras sintéticas/têxteis e cura em forno de ar quente. c. misturar homogeneamente os particulados de resíduos industriais e/ou com fibra picada em resina epóxi/poliéster/resina de poliuretano junto com seu catalisador e calandragem de tecido/têxtil junto com seu catalisador. d. fundir a folha composta sob moldagem por compressão. e. desmoldar as partículas de resíduos industriais de acabamento brilhante, fibras e folhas de compósito polimérico híbrido reforçado com partículas de fibra f. curar a folha composta de forma natural e/ou em forno de ar quente.
[030] Ainda em outra modalidade da presente invenção, em que particulados de resíduos industriais selecionados de resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos moídos poliméricos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos decorrentes do processo secundário de zinco, cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados e fibra natural são selecionados a partir de fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo e tecidos sintéticos/têxteis.
[031] Ainda em outra modalidade da presente invenção, em que todos os tipos de partículas e fibras residuais industriais são processados usando água quente (~ 60°C), moagem mecânica e cura em forno de ar quente a 60-80ºC por 12- 24 horas, e o tamanho final das partículas de resíduos processados está na faixa de 2,0 - 75 µm, densidade de 0,85 - 1,87 g/cm³, porosidade de 30 - 68% e capacidade de retenção de água na faixa de 25 a 110%.
[032] Ainda em outra modalidade da presente invenção, em que todos os tipos de fibras naturais são processados usando água quente e cura com ar quente a 60 - 105ºC por 12 - 24 horas e sua densidade está na faixa de 1,25-1,45 g/cm³, alongamento na faixa de 0,3 - 5,0%, resistência à tração de 250-650 MPa e módulo de Young na faixa de 5 -35 GPa.
[033] Ainda em outra modalidade da presente invenção, em que a etapa a) particulados de resíduos industriais (tipos um ou híbrido) são usados como carga no volume de 50-80% na matriz de resina de epóxi/poliéster/poliuretano para fabricar partículas de resíduos industriais, compósitos poliméricos reforçados.
[034] Ainda em outra modalidade da presente invenção, em que a etapa b) 15 - 40% de fibras ou fibras cortadas ou têxteis (tipos um ou híbrido) com tamanho de 100 µm - 5 cm é usado em sistema de matriz de epóxi/poliéster/poliuretano para fabricar compósitos poliméricos reforçados com fibras.
[035] Ainda em outra modalidade da presente invenção, onde em um ou tipo híbrido de partículas industriais processadas no volume de 50-80% juntamente com fibras processadas dos tipos um ou híbrido, tecidos/têxteis são usados em diferentes volumes de 5-35% são usados para a fabricação de compósitos poliméricos reforçados com partículas de fibras.
[036] Ainda em outra modalidade da presente invenção, onde no polímero epóxi, a resina epóxi /resina de poliéster é usada no volume de 20-50% e peróxido de metil etil cetona (MEKP) e naftenato de cobalto foram usados como catalisador (2 - 5%) e em caso da resina de poliuretano, volume de 20-80% e poliisocianato é usado como catalisador.
[037] Ainda em outra modalidade da presente invenção, em que a etapa c) é realizada a uma taxa de moagem de 900-4.000 rpm para fabricar folha composta de acabamento brilhante.
[038] Ainda em outra modalidade da presente invenção, em que a etapa d) é realizada usando máquina de moldagem por compressão a uma temperatura variável de 16 ± 2ºC - 75 ± 2ºC e a uma pressão de fundição variável de 2 a 295 kg/cm² em modo de operação único.
[039] Ainda em outra modalidade da presente invenção, em que a etapa e) é realizada por ejeção mecânica ou ejeção automática e a etapa f) é realizada por cura em forno de ar quente com temperaturas de 60-120ºC por 12-24 horas para fabricar folha composta reforçada com particulados de fibras e fibras de particulados de acabamento brilhante.
[040] Ainda em outra modalidade da presente invenção, onde a impressão de tela/laminação direta na superfície externa de folha de compósito híbrido de acabamento brilhante resistente à umidade é realizada usando resina epóxi transparente/semitransparente.
[041] Ainda em outra modalidade da presente invenção, onde folhas compostas são usadas como superfície ativa para a impressão de tela/laminação e artigos pré-impressos em papéis, flexíveis, plástico, folhas de acrílico ou folhas flexíveis são usados para impressão/laminação direta na superfície externa de folha de composto híbrido com acabamento brilhante.
[042] Ainda em outra modalidade da presente invenção, em que a máquina de moldagem por compressão é usada para serigrafia/laminação a uma temperatura variável de 25 ± 2ºC a 120 ± 2ºC e a uma pressão de fundição variável de 22 a 295 kg/cm² .
[043] Ainda em outra modalidade da presente invenção, em que a ejeção mecânica ou ejeção automática é realizada para desmoldagem e cura da folha de compósito híbrido serigrafada/laminada é realizada por cura em forno de ar quente a 60-120ºC de temperatura por 12-24 horas.
[044] A presente invenção se refere a um processo simples para a fabricação de partículas de compósitos híbridos de acabamento brilhante de alto desempenho - folha de compósito polimérico de fibras até dimensões de 220 x 120 cm com espessura variável, usando resíduos particulados como resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos poliméricos, resíduos moídos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos decorrentes do processo secundário de zinco, cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados junto com fibras naturais picadas, como fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo e tecidos sintéticos/têxteis com resina epóxi/poliéster usando o método de moldagem por compressão sob temperatura variando de 16 ± 2ºC a 75 ± 2ºC e em pressão de fundição variável de 2 a 95 kg/cm² no modo de operação única seguido de cura em forno de ar quente por 10-24 horas a 60-105°C. A densidade resultante de compósitos híbridos poliméricos de fibras-particulados está variando de 1,25 g/cm³ a 1,68 g/cm³ com sua absorção de água correspondente de 0,10-1,30%, resistência à tração e módulo de tração de
22-105 MPa e 2.000 - 6.500 MPa, respectivamente.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[045] A .figura 1 representa uma comparação da densidade de nossa folha de compósito sanduíche PRPC/FPRPC, verde, resistente à umidade, com acabamento brilhante com outra folha de compósito relatada.
[046] A figura 2 representa uma curva de tensão-tensão de tração de folhas de compósito polimérico reforçado com partículas de acabamento brilhante (PRPC) [resíduos de mármore e resina epóxi]
[047] A figura 3 representa uma curva de tensão-tensão de tração de folhas de compósito polimérico reforçado com fibra de particulados de acabamento brilhante (FPRPC) [resíduos de mármore, fibra de juta e resina epóxi].
[048] A figura 4 representa uma vista explicativa que mostra o processo de fabricação das folhas de compósito polimérico reforçado com partículas de acabamento brilhante de resistência à umidade/água (PRPC) em modo de operação única.
[049] A figura 5 representa uma vista explicativa que mostra o processo de fabricação das folhas de compósito polimérico reforçado com fibras naturais de alto desempenho de resistência à umidade/água com acabamento brilhante (FRPC) em modo de operação única.
[050] A figura 6 representa uma vista explicativa que mostra o processo de fabricação das folhas de compósito polimérico reforçado com partículas de fibra de acabamento brilhante de resistência à umidade/água (FPRPC) em modo de operação única.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[051] A presente invenção trata de um processo simples para a fabricação de compósitos de baixa densidade e acabamento brilhante em operação única, em que a densidade dos compósitos fabricados usando partículas de resíduos industriais (20-80%) com ou sem reforço de fibra (2-15%) em poliuretano no sistema de aglutinante exibe densidade tão baixa quanto 0,22 g/cm³ a 1,2 g/cm³ com sua resistência à tração e módulo de tração correspondentes de 6,5-35 MPa e 150-3.500 MPa, respectivamente. Além disso, o composto verde híbrido fabricado em uma operação de estágio usando resina epóxi/resina de poliéster com fibra natural (2- 15%)/particulados residuais (20-80%) reforçadas ou em combinação de fibras naturais e partículas reforçadas com acabamento brilhante/compostos decorativos resultou uma densidade variando de 0,2 a 1,68 g/cm³ com sua absorção de água correspondente de 0,1 a 1,3%, resistência à tração, módulo de tração na faixa de 22 - 105 MPa, 2.000 – 6.850 MPa, respectivamente.
[052] A Figura 2 mostra as curvas de tensão-tensão de tração de folhas de compósito híbrido de polímero reforçado com partículas de acabamento brilhante, preparadas com resíduos de mármore e resina epóxi.
[053] A Figura 3 mostra as curvas de tensão-tensão de tração de partículas de acabamento brilhante, folhas de compósito híbrido, verde, reforçado com fibra, preparadas com resíduos de mármore, fibra de juta e resina epóxi.
[054] A presente invenção se refere a um processo simples para a fabricação de folha de compósito polimérico particulado de compósitos híbridos de acabamento brilhante resistentes à umidade até dimensão de 220 x 120 cm com espessura variável, em modo de operação única, usando partículas de resíduos, tais como resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos poliméricos, resíduos moídos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos decorrentes do processo secundário de zinco, cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados reforçados com resina epóxi/poliéster usando método de moldagem por compressão em temperatura variando de 16 ± 2ºC a 75 ± 2ºC e com pressão de fundição variável de 2 a 95 kg/cm² em modo de operação única seguido por cura em forno de ar quente por 10-24 horas a 60-80°C. A densidade resultante de compósitos híbridos de polímero particulado é de 1,25 g/cm³ a 1,68 g/cm³ com sua absorção de água correspondente de 0,1-1,26%, resistência à tração e módulo de tração de 22-90 MPa e 250-6.500 MPa, respectivamente.
[055] A presente invenção refere-se a um processo simples para a fabricação de folha de compósito polimérico de fibras de compósitos híbridos de acabamento brilhante de alto desempenho até dimensões de 220 x 120 cm com espessura variável, usando fibras naturais cortadas, tais como fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo e tecidos sintéticos/têxteis reforçados com resina epóxi/poliéster usando o método de moldagem por compressão sob temperatura variando de 16 ± 2ºC a 75 ± 2ºC e em pressão de fundição variável de 2 a 95 kg/cm² no modo de operação simples seguido de cura em forno de ar quente por 10-24 horas a 60-105°C. A densidade resultante de compósitos híbridos de polímero particulado é de 1,2 g/cm³ a 1,62 g/cm³ com sua absorção de água correspondente de 0,10-1,32%, resistência à tração e módulo de tração de 28-105 MPa e 3.260-6.850 MPa respectivamente.
[056] As matérias-primas na fabricação de tais compósitos estão disponíveis substancialmente em diferentes operações industriais. Esses compósitos podem ser fabricados com particulados ou com particulados e fibras no sistema de moldagem por injeção ou sistema de moldagem por compressão em molde fechado. É possível fabricação de componentes específicos da forma desejada, dimensionada também sob o sistema de moldagem por injeção. As aplicações em potencial de compósitos são interiores arquitetônicos no setor de construção civil e sistema de transporte, incluindo locomotivas (prancha de leito de vagão ferroviário, interiores, encosto de assento, painéis de suporte, piso, teto falso e painéis divisórios, portas de banheiro e painéis). Os resultados do trabalho realizado exploram potencialmente o uso de fibras vegetais não utilizadas como substituto parcial da fibra de vidro ou outras fibras sintéticas em compósitos como materiais de engenharia.
[057] O uso de fibra celulósica em compósitos poliméricos tem mostrado um progresso considerável nos últimos anos devido a muitas vantagens técnicas e sociais, pois apresenta natureza leve, biodegradável e renovável. No entanto, as características do composto dependem de muitos fatores, como fibra e sistema de matriz, desempenho de componentes individuais e sua compatibilidade interfacial. Entre as fibras celulósicas, o uso de fibras de juta, cânhamo e linho são mais pronunciados. Embora haja uma grande variação nas propriedades físicas, químicas e mecânicas de diferentes fibras celulósicas, a fibra de juta é considerada uma das fibras celulósicas promissoras, tendo melhor utilidade como meio de reforço, além de sua utilidade tradicional como cordas, tapetes, esteiras, brinquedos, bolsas, envelopes etc. A Índia é um dos maiores produtores mundiais de juta e a produção anual de fibra de juta é de mais de 2 milhões de toneladas. Os resíduos industriais particulados são recursos naturalmente desperdiçados que têm potencial para uso como particulados de reforço e carga e catalisador em compósitos de matriz polimérica. Universalmente, mais de 20 bilhões de toneladas dessas partículas de resíduos foram produzidas anualmente e a Índia sozinha produziu cerca de um bilhão de toneladas de resíduos sólidos durante 2014-2015.
[058] A ampla gama de particulados de resíduos industriais usados na presente invenção consiste em 60-95% de partículas de silte e argila e o tamanho de partícula variou de 5 a 85 µm. A composição química presente na ampla faixa de particulados foram óxidos de sílica (3,5-65%), alumina (0,5-15%), ferro (0,2-58%), cálcio (0,2-28%), magnésio (0,15-4,2%), cobre (0,35-4%), enxofre (0,1 -14%) com baixa concentração (abaixo de 1,5%) de outros constituintes como zinco, cromo, cobalto, níquel e chumbo. As características físicas e químicas de particulados de resíduos industriais são mostradas na Tabela 1 e na Tabela 2. As propriedades mecânicas de fibras como juta, sisal e vidro e tecido de juta são fornecidas na
Tabela 3. Tabela 1. Características físicas de particulados de resíduos industriais Propriedades físicas Núm Propriedades físicas Cinzas em Resíduos de Lama ,Resíduo de Resíduo de ero suspensão mármore vermelha Jarosita granito 1 Tamanho de partícula (µm) 5 -200 10-150 5 -150 2-75 10 -150 2 Densidade em volume (g/cm³) 0,85 -1,60 1,0 -1,85 1,2 -1,8 0,98 -1,4 1,15-1,,5 3 Gravidade específica 2,0 -2,8 2,0 -,2,8 2,2-3,4 2,2-2,95 1,7 -2,6 4 Porosidade (%) 30 -65 35 -50 45-65 40-75 35 -65 5 pH 4,5 -12 6 -9,5 4 -12,5 4,0 -9,5 6,5 -9,5 Condutividade elétrica 6 250-850 200-900 450 -800 8500 -13 597 730-24000 (µmohs/HP) Área de superfície específica 7 > 1000 > 1100 > 1200 > 900 > 1200 (HP2/g) 8 Capacidade de reter água (%) <: 55 < 50 < 45 < 85 < 65 Tabela 2. Características químicas de particulados de resíduos industriais Composições (%) Númer Componentes químicos o Cinzas em Resíduos de mármore Lama Jarosita suspensão vermelha 1 SiO2 40 -60 05-10 02-12 3,5-6,5 2 Fe2O3 04 -10 0,1-02 10-45 45-58 3 Al2O3 08 -35 0,5-05 5-20 2,2-3,5 4 CaO 01-10 30-60 3-10 5,0-7,5 5 MgO 0,1-05 2-10 <01 1,2-2,5 6 K2O 0,1 -02 < 0,5 < 0,5 0,5-1,2 7 ZnO 0,1 -03 < 0,1 < 0,5 4,8-12 8 CuO < 0,5 < 0,2 < 0,3 <1,11 9 PbO < 0,2 < 0,1 < 0,2 1,2-2,4 10 Perda de ignição 10 30-60 10 --- Tabela 3. Propriedades mecânicas de fibras, tais como juta, sisal e vidro e tecido de juta Número Parâmetros Juta Sisal Vidro Tecido de juta 1 Densidade g/cm³ 1,25-1,45 1,3-1,45 2,56 2,51 2 Alongamento (%) 1,5-5,0 0,3-,75 4,5 19,27±2,81 3 Resistência à tração (MPa) 300-650 250-650 2000 18,07±1,30 4 Módulo Young (GPa) 5-35 5,5-22,5 73,0 0,2±0,01
[059] Os resultados revelaram a partir da presente invenção que os compósitos leves resistentes à umidade/água reforçados com particulados com sistema aglutinante de poliuretano apresentaram densidade variando de 0,22 g/cm³ a 1,2 g/cm³. O módulo de tração e tração resultante foi de 6,5 - 35 MPa e 150-3500 MPa, respectivamente. A incorporação de partículas aumentou a resistência à tração e o módulo de tração dos compósitos, em comparação com os sem reforço de partículas. É evidente que os particulados e o compósito reforçado com fibra resultaram em mais compósitos de baixa densidade com melhores propriedades mecânicas. A superfície interna da amostra fraturada por tração estudada por Microscopia Eletrônica de Varredura mostrou boa ligação interfacial entre os micro- balões de poliuretano e os particulados. É evidente a partir da extensa pesquisa que a presença de sílica e alumina e outros constituintes nas partículas, juntamente com o conteúdo celulósico na biofibra, aumentaram a adesão interfacial, resultando em propriedades mecânicas aperfeiçoadas.
[060] Os achados do presente estudo mostraram melhora significativa na absorção de água, propriedades mecânicas de compósitos de baixa densidade em relação ao trabalho relatado por outros que influenciam a luz e componentes rígidos para potencial aplicação como interiores arquitetônicos em edifícios e sistemas de transporte. A utilidade do conceito desenvolvido na presente invenção abriu um caminho para explorar potencialmente as partículas e fibras residuais não utilizadas na substituição das fibras de vidro e outras fibras e compósitos à base de petróleo.
[061] Os compósitos de acabamento brilhante de resistência à umidade/água têm um amplo escopo em uma ampla gama de aplicações, tais como divisórias, tetos falsos, paredes não estruturais como painéis/divisórias arquitetônicas nas indústrias de construção e setores automotivo e locomotivo. O potencial de aplicação desses compostos leves em locomotivas inclui: painéis de berço de vagão, painéis de apoio de assento, portas, teto falso e painéis de cobertura, divisória, moldura de janela e móveis. Além disso, esses compostos são isentos de insetos, fungos, cupins e absorção de umidade e ataque de corrosão. A presente invenção tem papel significativo para a exploração comercial na indústria de compósitos para o desenvolvimento sustentável.
[062] Em uma modalidade da presente invenção, o compósito de alto desempenho de resistência à umidade/água de acabamento brilhante fabricado usando particulados residuais/fibra reforçada com sistema de resina epóxi resultou em densidade de 1,25 g/cm³ a 1,68 g/cm³ com sua umidade/absorção de água correspondente de 0,1 a 1,3%, resistência à tração e módulo de tração de 22 - 90 MPa e 250 – 6.500 MPa, respectivamente. Esses compósitos podem ser fabricados com partículas ou com partículas e fibras em sistema de moldagem por compressão em moldes abertos ou em sistema de molde fechado. É possível a fabricação de componentes específicos da forma desejada, dimensionada também sob o sistema de moldagem por injeção. As aplicações em potencial de compósitos são os interiores arquitetônicos no setor de construção de edifícações e sistema de transporte, incluindo locomotivas (prancha de leito de vagão ferroviário, interiores, encosto de assento, painéis de suporte, piso, teto falso e divisórias, portas de banheiro e painéis) e como materiais de pele para fabricação de estrutura de sanduíche. Os resultados do trabalho realizado exploram potencialmente o uso de recursos residuais não utilizados e fibras vegetais ou outras fibras sintéticas em compósitos como materiais de engenharia.
[063] A novidade da presente invenção é fabricação de compósitos de matriz polimérica leve com densidade variável e acabamento brilhante, bem como folha de compósito de alta resistência com acabamento brilhante com partículados de resíduos isentos de cupins resistentes à água e folhas de compósito reforçado com fibras naturais que são úteis para o espectro de aplicações múltiplas, como materiais alternativos a madeira, plástico e produtos/materiais de FRP/GRP.
EXEMPLOS
[064] Os exemplos que se seguem são fornecidos a título de ilustração e,
portanto, não devem ser interpretados como limitando o escopo da invenção. EXEMPLO 1 Folhas de compósito polimérico híbrido reforçado com partículas de acabamento brilhante (PRPC) usando resina epóxi
[065] Matérias-primas: Resíduos industriais particulados (resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos poliméricos moídos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos decorrentes do processo secundário de zinco, cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados) foram usados como materiais reforçados. O polímero usado para fabricação da folha de acabamento brilhante era resina epóxi/poliéster de grau comercial. Peróxido de metil etil cetona (MEKP) e naftenato de cobalto foram usados como catalisadores. Particulados residuais industriais usados nestes compósitos híbridos verdes com acabamento brilhante têm tamanho de partícula na faixa de 2,0-75 µm, densidade de 0,85-1,87 g/cm³, porosidade de 30-68% e capacidade de retenção de água na faixa de 25 a 110%.
[066] Processo: Um programa laboratorial, detalhado, experimental foi conduzido em uma ampla gama de particulados de resíduos industriais (resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos poliméricos de resíduos moídos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos provenientes do processo secundário de zinco , cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados) foram processados e 50-80% dos resíduos foram usados sozinhos (qualquer tipo de resíduo particulado em uma folha) e foram homogeneamente misturados com o aglutinante à base de resina epóxi/poliéster sistema utilizando agitador mecânico à temperatura ambiente e peróxido de metil etil cetona (MEKP) e naftenato de cobalto como catalisador (2 - 5%). Uma máquina de moldagem por compressão foi usada para fabricar a folha de compósito polimérico reforçado com partículas de acabamento brilhante (PRPC). A fundição e a fabricação da folha composta foram realizadas em temperatura variável de 16 ± 2ºC - 75 ± 2ºC e em pressão de fundição variável de 2 a 95 kg/cm² em modo de operação única. As folhas de PRPC de acabamento brilhante fabricadas foram curadas em um forno a 60-120ºC por 12-24 horas. O pigmento de cerca de 0,2 a 0,5% de resina epóxi/resina de poliéster é usado para criar cor na folha composta. Foram fabricadas espessuras diferentes (1,35 mm, 3 mm, 6 mm, 9 mm, 12 mm e 19 mm, 25 mm, 30 mm e 50 mm) de folhas de PRPC de acabamento brilhante. No experimento em escala de laboratório, o tamanho das folhas de PRPC fabricadas foi de 32 x 22 cm. A ampliação das folhas de PRPC com acabamento brilhante também foi realizada e PRPC de acabamento brilhante até a dimensão de 220 cm x 120 cm com espessura variável de 1,35 mm, 3 mm, 6 mm, 9 mm, 12 mm e 19 mm) foi fabricada (Figura 4).
[067] Propriedades: A seguir estão algumas das propriedades medidas das folhas de PRPC com base em resíduos industriais de acabamento brilhante descritas acima: Densidade: 1,30 - 1,68 g/cm³; Absorção de água: 0,10-1,26% Dilatação em espessura: 0,28- 4,2%; Resistência à tração: 22 - 88 MPa Módulo de tração: 2.900 – 3.340 MPa EXEMPLO-2 Folhas de compósito polimérico híbrido reforçado com fibra de acabamento brilhante (FRPC) usando resina epóxi
[068] Matérias-primas: Fibras, tais como fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo foram utilizadas como materiais reforçados. Tecido de juta bidirecional de grau comercial [gramas por metro quadrado (GSM) de cerca de 300 GSM] e tecido picado com tamanho de 2,0-45 mm foram usados. O polímero usado para fabricação da folha de acabamento brilhante era resina epóxi/poliéster de grau comercial. Peróxido de metil etil cetona (MEKP) e naftenato de cobalto foram usados como catalisadores. As fibras usadas para fabricar compósitos reforçados com fibra de acabamento brilhante têm densidade na faixa de 1,25-1,45 g/cm³, alongamento na faixa de 0,3 - 5,0%, resistência à tração de 250-650 MPa e módulo de Young na faixa de 5-35 GPa.
[069] Processo: Programa experimental de laboratório detalhado foi conduzido onde uma ampla gama de fibras (por exemplo, fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo) foram quimicamente processadas e 15 - 40% das fibras ou fibras cortadas/têxteis com tamanho de 100 µm - 5 cm foram usadas sozinhas (qualquer tipo de fibra cortada em uma folha) e, em seguida, foram homogeneamente misturadas com o sistema de aglutinante à base de resina de epóxi/poliéster usando agitador mecânico em temperatura ambiente e peróxido de metil etil cetona (MEKP) e naftenato de cobalto foram usados como catalisador (2 - 5%). A calandragem do tecido/folha têxtil foi realizada sobre folha composta reforçada com fibras naturais cortadas. Uma máquina de moldagem por compressão foi usada para fabricar a folha composta de polímero reforçado com fibras de acabamento brilhante (FRPC). A fundição e a fabricação da folha composta foram realizadas em temperatura variável de 16 ± 2ºC - 75 ± 2ºC e em pressão de fundição variável de 2 a 95 kg/cm² em modo de operação única. As folhas de FRPC brilhantes fabricadas foram curadas em um forno a 60 - 120ºC por 12 - 24 horas. O pigmento de cerca de 0,2 a 0,5% de resina epóxi/resina de poliéster é usado para criar cor na folha composta. Foram fabricadas diferentes espessuras (1,35 mm, 3 mm, 6 mm, 9 mm, 12 mm e 19 mm, 25 mm, 30 mm e 50 mm) de folhas de FRPC de acabamento brilhante. Em um experimento em escala de laboratório, o tamanho das folhas de FRPC fabricadas era de 32 x 22 cm. A ampliação das folhas FRPC com acabamento brilhante também foi realizada e o FRPC com acabamento brilhante até a dimensão de 220 cm x 120 cm com espessura variável de (1,35 mm, 3 mm, 6 mm, 9 mm, 12 mm e 19 mm , 25 mm, 30 mm e 50 mm) foi fabricada (Figura 5).
[070] Propriedades: A seguir estão algumas das propriedades medidas das folhas FRPC de acabamento brilhante descritas acima: Densidade: 1,2-1,62 g/cm³; Absorção de água: 0,10-1,32% Dilatação na espessura: 0,22-5,5%; Resistência à tração: 28,00 - 105,00 MPa Módulo de tração: 3.260 – 6.850 MPa EXEMPLO-3 Folhas de compósito polimérico híbrido reforçado com fibra de partículas de acabamento brilhante (PFRPC) usando resina epóxi
[071] Matérias-primas: Resíduos industriais particulados (resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos poliméricos moídos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos decorrentes do processo secundário de zinco, cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados) foram usados como materiais reforçados. O polímero usado para fabricação da folha de acabamento brilhante era resina epóxi/poliéster de grau comercial. O peróxido de metil etil cetona (MEKP) e o naftenato de cobalto foram usados como catalisadores. Particulados residuais industriais usados nestes compósitos híbridos verdes com acabamento brilhante têm tamanho de partícula na faixa de 2,0-75 µm, densidade de 0,85-1,87 g/cm³, porosidade de 30-68% e capacidade de retenção de água na faixa de 25 a 110%. As fibras usadas nestes compósitos reforçados com fibra verde de acabamento brilhante têm densidade na faixa de 1,25-1,45 g/cm³, alongamento na faixa de 0,3 - 5,0%, resistência à tração de 250-650 MPa e módulo de Young na faixa de 5- 35 GPa.
[072] Processo: Um programa experimental de laboratório detalhado foi conduzido em uma ampla gama de particulados de resíduos industriais (resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos poliméricos de resíduos moídos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos provenientes do processo secundário de zinco , cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados) foram processados e 50-80% isoladamente ou hibridização com outros resíduos industriais foram usados (um ou em combinação de dois ou mais de dois tipos de particulados de resíduos). Da mesma forma, uma ampla gama de fibras (por exemplo, fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo) foram processadas quimicamente e 5 - 35% de proporção de fibra ou fibras cortadas/têxteis com tamanho de 100 µm - 5 cm foram usados sozinhos (qualquer tipo de fibra picada em uma folha) e, em seguida, ambos (partículas e fibras) foram homogeneamente misturados com o sistema aglutinante à base de resina epóxi/poliéster usando agitador mecânico à temperatura ambiente e metil etil cetona peróxido (MEKP) e naftenato de cobalto foram usados como catalisador (2 - 5%). A calandragem do tecido/folha têxtil foi realizada sobre folha composta reforçada com fibras naturais cortadas.
Uma máquina de moldagem por compressão foi usada para fabricar a folha de compósito polimérico reforçado com partículas de fibras de acabamento brilhante (FPRPC). A fundição e a fabricação da folha composta foram realizadas em temperatura variável de 16 ± 2ºC - 75 ± 2ºC e em pressão de fundição variável de 2 - 95 kg/cm² em modo de operação única.
As folhas FPRPC de acabamento brilhante fabricadas foram curadas em um forno a 60 - 120ºC por 12 - 24 horas.
O pigmento de cerca de 0,2 a 0,5% de resina epóxi/resina de poliéster é usado para criar cor na folha composta.
Diferentes espessuras (1,35 mm, 3 mm, 6 mm, 9 mm, 12 mm e 19 mm, 25 mm, 30 mm e 50 mm) de folhas FPRPC de acabamento brilhante foram fabricadas.
No experimento em escala de laboratório, o tamanho das folhas de FPRPC fabricadas foi de 32 x 22 cm². A ampliação das folhas de FPRPC com acabamento brilhante também foi realizada e FPRPC de acabamento brilhante até a dimensão de 220 cm x 120 cm com espessura variável de 1,35 mm, 3 mm, 6 mm, 9 mm, 12 mm e 19 mm, 25 mm, 30 mm e 50 mm) foi fabricada (Figura 6).
[073] Propriedades: A seguir estão algumas das propriedades medidas das folhas de PFRPC com base em resíduos industriais de acabamento brilhante descritas acima: Densidade: 1,25 - 1,65 g/cm³; Absorção de água: 0,10-1,3%; Dilatação na espessura: 0,28-5,0% Resistência à tração: 25 - 90 MPa; Módulo de tração: 2.950 – 6.200 MPa EXEMPLO- 4 Folhas de compósito polimérico reforçado com fibra particulada de acabamento brilhante (PFRPC) usando resina epóxi: (com um tipo de partículas e fibras isoladas/híbridas)
[074] Matérias-primas: Resíduos industriais particulados (resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos poliméricos moídos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos decorrentes do processo secundário de zinco, cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados) foram usados como materiais reforçados. Fibras, tais como fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo foram utilizadas como materiais reforçados. Tecido de juta bidirecional de qualidade comercial [gramas por metro quadrado (GSM) de cerca de 300 GSM] e tecido picado com tamanho de 100 µm - 5 cm foram usados. O polímero usado para fabricação da folha de acabamento brilhante era resina epóxi/poliéster de grau comercial. Peróxido de metil etil cetona (MEKP) e naftenato de cobalto foram usados como catalisadores. Particulados residuais industriais usados nestes compósitos híbridos verdes com acabamento brilhante têm tamanho de partícula na faixa de 2,0-75 µm, densidade de 0,85-1,87 g/cm³, porosidade de 30-68% e capacidade de retenção de água na faixa de 25 a 110%. As fibras utilizadas nestes compósitos reforçados com fibra verde com acabamento brilhante têm densidade na faixa de 1,25-1,45 g/cm³, alongamento na faixa de 0,3 - 5,0%, resistência à tração de 250-650 MPa e módulo de Young na faixa de 5-35 GPa.
[075] Processo: Um programa experimental de laboratório detalhado foi conduzido em uma ampla gama de particulados de resíduos industriais (resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos poliméricos de resíduos moídos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos provenientes do processo secundário de zinco, cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados) foram processados e 50-80% dos resíduos foram usados isoladamente (um tipo de partículas de resíduos em uma folha). Da mesma forma, uma ampla gama de fibras (por exemplo, fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo) foi processada quimicamente e 5 - 35% de proporção de fibra ou fibras cortadas/têxteis com tamanho de 100 µm - 5 cm foram usadas sozinhas (qualquer tipo de fibra picada em uma folha) e, em seguida, ambas (partículas e fibras) foram homogeneamente misturadas com o sistema aglutinante à base de resina epóxi usando agitador mecânico à temperatura ambiente e peróxido de metil etil cetona (MEKP) e naftenato de cobalto foram usados como catalisador (2 - 5%). A calandragem do tecido/folha têxtil foi realizada sobre folha composta reforçada com fibras naturais cortadas. Uma máquina de moldagem por compressão foi usada para fabricar a folha de compósito polimérico reforçado com fibras particuladas de acabamento brilhante (FPRPC). A fundição e a fabricação da folha composta foram realizadas em temperatura variável de 16 ± 2ºC
- 75 ± 2ºC e em pressão de fundição variável de 2 - 95 kg/cm² em modo de operação única. As folhas de PFRPC com acabamento brilhante fabricadas foram curadas em um forno a 60-80ºC por 12-24 horas. O pigmento de cerca de 0,2 a 0,5% de resina epóxi/resina de poliéster é usado para criar cor na folha composta. Diferentes espessuras (1,35 mm, 3 mm, 6 mm, 9 mm, 12 mm e 19 mm, 25 mm, 30 mm e 50 mm) de folhas FPRPC de acabamento brilhante foram fabricadas. Em um experimento em escala de laboratório, o tamanho das folhas FPRPC fabricadas era de 32 x 22 cm. A ampliação das folhas de PFRPC com acabamento brilhante também foi realizada e PFRPC de acabamento brilhante até a dimensão de 220 cm x 120 cm com espessura variável de 1,35 mm, 3 mm, 6 mm, 9 mm, 12 mm e 19 mm, 25 mm, 30 mm e 50 mm) foram fabricadas (Figura 6).
[076] Propriedades: A seguir estão algumas das propriedades medidas das folhas PFRPC com base em resíduos industriais de acabamento brilhante descritas acima: Densidade: 1,25 - 1,68 g/cm³; Absorção de água: 0,10-1,26%; Dilatação na espessura: 0,28-5,5% Resistência à tração: 22,00 - 40,00 MPa; Módulo de tração: 2.000 - 6.500 MPa EXEMPLO 5 Folhas de compósito polimérico reforçado com fibra de partículas de acabamento brilhante (PFRPC) usando resina epóxi: (usando tipos híbridos de partículas com fibras isoladas/híbridas)
[077] Matérias-primas: Partículas de resíduos industriais (resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos poliméricos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos provenientes do processo secundário de zinco, cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados) como materiais reforçados. Fibras,
tais como fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo foram utilizadas como materiais reforçados. Tecido de juta bidirecional de qualidade comercial [gramas por metro quadrado (GSM) de cerca de 300 GSM] e tecido picado com tamanho de 2,0-45 mm foram usados. O polímero usado para fabricação de a folha de acabamento brilhante era resina epóxi/poliéster de grau comercial. Peróxido de metil etil cetona (MEKP) e naftenato de cobalto foram usados como catalisadores. Particulados residuais industriais usados nestes compósitos híbridos verdes com acabamento brilhante têm tamanho de partícula na faixa de 2,0-75 µm, densidade de 0,85-1,87 g/cm³, porosidade de 30-68% e capacidade de retenção de água na faixa de 25 a 110%. As fibras usadas nestes compósitos reforçados com fibra verde com acabamento brilhante têm densidade na faixa de 1,25-1,45 g/cm³, alongamento na faixa de 0,3 - 5,0%, resistência à tração de 250-650 MPa e módulo de Young na faixa de 5- 35 GPa.
[078] Processo: Um programa experimental de laboratório detalhado foi conduzido em uma ampla gama de particulados de resíduos industriais (resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos moídos poliméricos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos provenientes do processo secundário de zinco, cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados) foram processados e 50-80% dos resíduos híbridos foram usados (um ou em combinação com dois ou mais tipos de partículas de resíduos em uma folha). Da mesma forma, uma ampla gama de fibras (por exemplo, fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo) foi processada quimicamente e 5 - 35% de proporção de fibra ou fibras cortadas/têxteis com tamanho de 100 µm - 5 cm foram usados sozinhos ou em hibridização com outras fibras (um tipo ou em combinação de dois ou mais tipos de fibra picada em uma folha) e então ambas (partículas e fibras) foram homogeneamente misturadas com o sistema aglutinante à base de epóxi usando agitador mecânico à temperatura ambiente. Uma máquina de moldagem por compressão foi usada para fabricar a folha de compósito polimérico reforçado com fibras particuladas de acabamento brilhante (PFRPC). A fundição e a fabricação da folha composta foram realizadas em temperatura variável de 16 ± 2ºC - 75 ± 2ºC e em pressão de fundição variável de 2 - 95 kg/cm² em modo de operação única. As folhas de PFRPC com acabamento brilhante fabricado foram curadas em um forno a 60 - 120ºC por 12 - 24 horas. O pigmento de cerca de 0,2 a 0,5% de resina epóxi/resina de poliéster é usado para criar cor na folha composta. Foram fabricadas diferentes espessuras (1,35 mm, 3 mm, 6 mm, 9 mm, 12 mm, 19 mm, 25 mm, 30 mm e 50 mm) de folhas FPRPC de acabamento brilhante. Em um experimento em escala de laboratório, o tamanho das folhas FPRPC fabricadas era de 32 x 22 cm. A ampliação das folhas PRPC fabricadas também foi realizada e FPRPC de acabamento brilhante até a dimensão de 220 cm x 120 cm com espessura variável de 1,35 mm, 3 mm, 6 mm, 9 mm, 12 mm, 19 mm, 25 mm, 30 mm e 50 mm) foi fabricada (Figura 6).
[079] Propriedades: A seguir estão algumas das propriedades medidas das folhas PFRPC com base em resíduos industriais de acabamento brilhante descritas acima: Densidade: 1,25 - 1,68 g/cm³; Absorção de água: 0,10-1,26%; Dilatação na espessura: 0,28-5,5% Resistência à tração: 23,50 - 88,00 MPa; Módulo de tração: 2.500 – 6.250 MPa EXEMPLO 6 Folhas de compósito polimérico reforçado com partículas leves de acabamento brilhante (PRPC) usando resina de poliuretano
[080] Matérias-primas: Resíduos industriais particulados (resíduos minerais,
resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos poliméricos moídos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos decorrentes do processo secundário de zinco, cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados) foram usados como materiais reforçados. O polímero usado para fabricação da folha de acabamento brilhante era resina de poliuretano de grau comercial. Poliisocianato é usado como catalisador. Particulados residuais industriais usadas nestes compósitos híbridos verdes com acabamento brilhante têm tamanho de partícula na faixa de 2,0-75 µm, densidade de 0,85-1,87 g/cm³, porosidade de 30-68% e capacidade de retenção de água na faixa de 25 a 110%.
[081] Processo: Um programa experimental de laboratório detalhado foi conduzido em uma ampla gama de particulados de resíduos industriais (resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos poliméricos de resíduos moídos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos provenientes do processo secundário de zinco , cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados) foram processados e 50-80% dos resíduos foram usados sozinhos ou hibridização com outros resíduos particulados (um tipo ou em combinação com dois ou mais resíduos particulados em uma folha) e, em seguida ambos (particulados e fibra) foram homogeneamente misturados com o sistema de aglutinante à base de poliuretano usando agitador mecânico em temperatura ambiente. O poliisocianato é usado como catalisador na faixa de 2-5%. Uma máquina de moldagem por compressão foi usada para fabricar o compósito polimérico reforçado com partículas de acabamento brilhante (PRPC). A fundição e a fabricação da folha composta foram realizadas em temperatura variável de 16 ± 2ºC - 75 ± 2ºC e em pressão de fundição variável de 2 a 95 kg/cm² em modo de operação única. As folhas de PRPC de acabamento brilhante fabricadas foram curadas em um forno a 60 -120ºC por 12 - 24 horas.
Foram fabricadas espessuras diferentes (1,35 mm, 3 mm, 6 mm, 9 mm, 12 mm, 19 mm, 25 mm, 30 mm e 50 mm) de folhas de PRPC de acabamento brilhante. No experimento em escala de laboratório, o tamanho das folhas de PRPC fabricadas era de 32 x 22 cm. A ampliação das folhas de acabamento brilhante fabricadas também foi realizada e PRPC de acabamento brilhante até a dimensão de 220 cm x 120 cm² com espessura variável de 6 mm, 9 mm, 12 mm, 19 mm, 25 mm, 30 mm e 50 mm) foi fabricada (Figura 6).
[082] Propriedades: A seguir estão algumas das propriedades medidas das folhas de PRPC com base em resíduos industriais de acabamento brilhante descritas acima: Densidade: 0,22-1,2 g/cm³; Absorção de água: 0,3 -1,3%; Dilatação na espessura: 0,2 - 5,3% Resistência à tração: 6,5-35 MPa; Módulo de tração: 150-
3.500 MPa EXEMPLO 7 Folhas de compósito polimérico reforçado com fibra de acabamento brilhante (FRPC) e compósito polimérico reforçado com fibra particulada (PFRPC) usando resina de poliuretano
[083] Matérias-primas: Resíduos industriais particulados (resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos poliméricos moídos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos decorrentes do processo secundário de zinco, cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados) foram usados como materiais reforçados. Fibras, tais como fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo foram utilizadas como materiais reforçados. Tecido de juta bidirecional de qualidade comercial [gramas por metro quadrado (GSM) de cerca de 300 GSM] e tecido picado com tamanho de 2,0-45 mm foram usados. O polímero usado para fabricação da folha de acabamento brilhante era resina de poliuretano de grau comercial. Poliisocianato foi usado como catalisador. Particulados residuais industriais usados nestes compósitos híbridos verdes com acabamento brilhante têm tamanho de partícula na faixa de 2,0- 75 µm, densidade de 0,85-1,87 g/cm³, porosidade de 30-68% e capacidade de retenção de água na faixa de 25 a 110%. As fibras usadas nestes compósitos reforçados com fibra verde com acabamento brilhante têm densidade na faixa de 1,25-1,45 g/cm³, alongamento na faixa de 0,3 - 5,0%, resistência à tração de 250 - 650 MPa e módulo de Young na faixa de 5- 35 GPa.
[084] Processo: Um programa experimental de laboratório detalhado foi conduzido onde, em uma ampla gama de particulados de resíduos industriais (resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos, resíduos de mármore, resíduos poliméricos, resíduos moídos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos provenientes do processo secundário de zinco, cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados) foram processados e 50-80% dos resíduos híbridos foram usados (um tipo ou em combinação com dois ou mais tipos de partículas residuais em uma folha). Da mesma forma, uma ampla gama de fibras (por exemplo, fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo) foram quimicamente processadas e 5 - 35% de fibra ou fibras cortadas/têxteis com tamanho de 100 mm - 5 cm foram usadas sozinhas ou hibridização com outras fibras (um tipo ou em combinação de dois ou mais tipos de fibra picada em uma folha) e, em seguida, ambas (partículas e fibras) foram homogeneamente misturadas com o sistema aglutinante à base de resina de poliuretano usando agitador mecânico à temperatura ambiente. Poliisocianato na faixa de 2-5% foi usado como catalisador. Uma injeção seguida por uma máquina com sistema de moldagem por compressão foi usada para fabricar a fibra de acabamento brilhante e o compósito de reforço de fibra particulada (FRPC e
PFRPC). Para fabricar FRPC, sozinho ou em hibridização com outras fibras em diferentes faixas (2-15%) foram homogeneamente misturados com resina de poliuretano. A fundição e a fabricação da folha composta foram realizadas em temperatura variável de (25 ± 2ºC - 75 ± 2°C) e em pressão de fundição variável de 22 a 295 kg/cm² no modo de operação única. Para fabricar PFRPC, foram misturados homogeneamente, isoladamente ou em hibridização com outras fibras em diferentes quantidades (2-15%) com resina de poliuretano. A fundição e a fabricação da folha composta foram realizadas em temperatura variável de (25 ± 2ºC - 75 ± 2°C) e em pressão de fundição variável de 22 a 295 kg/cm² em modo de operação única. As folhas de FRPC e PFRPC com acabamento brilhante fabricadas foram curadas em um forno a 60 - 120ºC por 12 - 24 horas. Foram fabricadas diferentes espessuras (1,35 mm, 3 mm, 6 mm, 9 mm, 12 mm, 19 mm, 25 mm, 30 mm e 50 mm) de folhas de PRPC de acabamento brilhante. No experimento em escala de laboratório, o tamanho das folhas de PRPC fabricadas era de 32 x 22 cm². A ampliação das folhas de PRPC de acabamento brilhante também foi realizado, PRPC de acabamento brilhante até a dimensão de 220 cm x 120 cm com espessura variável de 6 mm, 9 mm, 12 mm, 19 mm, 25 mm, 30 mm e 50 mm foi fabricada (Figura 6).
[085] Propriedades: A seguir estão algumas das propriedades medidas dos resíduos industriais de acabamento brilhante descritos acima com folhas de PRPC e PFRPC: Densidade: 0,22-1,2 g/cm³; Absorção de água: 0,3 -1,3%; Dilatação na espessura: 0,2 - 5,3% Resistência à tração: 6,5-35 MPa; Módulo de tração: 300-
3.500 MPa
[086] Para todos os compósitos descritos nos exemplos (1 - 7), propriedades físicas, de resistência à água/umidade e mecânicas de PRPC, FRPC e folhas de compósito FPRPC foram testadas de acordo com o padrão ASTM D 638 usando máquina de teste de tração final (UTM), LRX Plus, Lloyd, Reino Unido. O módulo de tração e a taxa de tensão de tração foram testados e registrados a partir dos dados de tensão-tensão de tração. A microestrutura da superfície fraturada (fratura de tração) dos compósitos sanduíche híbridos foi estudada usando Microscópio Eletrônico de Varredura de Emissão de Campo (FESEM) para entender a ligação entre cargas e polímeros para avaliar e compreender os possíveis potenciais de aplicação.
VANTAGENS DA INVENÇÃO
[087] As várias vantagens do presente processo são apresentadas a seguir.
[088] 1. Nova classe de materiais verdes compostos de baixa densidade e acabamento brilhante que ainda não foi desenvolvida em nenhum lugar do mundo.
[089] 2. Desenvolvimento de compósito de densidade específica necessária e variável para aplicações específicas
[090] 3. Desenvolvimento de compósito de resistência à umidade/água de absorção de água necessária e variável para aplicações específicas
[091] 4. Desenvolvimento de folhas compostas de alto desempenho com resistência à tração variável e módulo de tração para aplicações versáteis.
[092] 5. Adição de alto valor às partículas de resíduos industriais, tais como aditivos, catalisador, aglutinante, carga e acabamento de superfície lisa e agente decorativo na fabricação de compostos leves.
[093] 6. Compostos verdes isentos de problemas de umidade, água, insetos, fungos, cupins e corrosão.
[094] 7. Serigrafia/laminação direta de artigos pré-impressos fabricados em papéis, plásticos, flexíveis, tecidos sobre a superfície de partículas compostas híbridas de alto desempenho, fibras, partículas-folhas reforçadas com fibras.
[095] 8. Abordagem multidisciplinar para a confecção de um material único para aplicação multidisciplinar e alcançando a viabilidade técnico-econômica e gerando empregos em conjunto com a melhoria ambiental, social e de subsistência.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES
1. Novo processo para fabricação de compósitos poliméricos reforçados com partículas de resíduos industriais de alto desempenho, de acabamento brilhante resistente à umidade, compósitos poliméricos reforçados com fibras, fibras e compósitos poliméricos híbridos reforçados com partículas com baixa absorção de água na faixa de 0,1-1,32% e densidade variável de 0,2 a 1 0,68 g/cm³, resistência à tração na faixa de 22 - 105 MPa e módulo de tração na faixa de 2.450 – 8.400 MPa, até a dimensão de 220 cm x 120 cm com espessura variável de 1,35 mm, 3 mm , 6 mm, 9 mm, 12 mm e 19 mm, 25 mm, 30 mm e 50 mm e impressão de tela direta/laminação na superfície de folha composta híbrida CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: a. processar a seco e úmido partículas de resíduos industriais, tais como, resíduos de mármore, cinzas em suspensão, calcário e resíduos ricos em gesso, minerais, metalúrgicos, químicos, resíduos da indústria de fertilizantes, partículas de resíduos poliméricos; b. processar a seco e úmido de fibras naturais picadas, tecidos/têxteis e fibras sintéticas/têxteis e cura em forno de ar quente; c. misturar homogeneamente os particulados de resíduos industriais e ou com fibra picada em resina epóxi/poliéster/resina de poliuretano junto com seu catalisador e calandragem de tecido/têxtil junto com seu catalisador; d. fundir em moldagem por compressão a folha composta; e. desmoldar as partículas de resíduos industriais com acabamento brilhante, fibras e folhas de compósito polimérico reforçado com partículas de fibra; e f. curar a folha decomposta de modo natural e ou em estufa de ar quente.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que particulados de resíduos industriais são selecionados a partir do grupo que consiste em resíduos minerais, resíduos de mineração, resíduos poliméricos,
resíduos de mármore, resíduos poliméricos moídos, cinzas em suspensão, resíduos à base de gesso da indústria química, resíduos provenientes de processo secundário de zinco, cobre, alumínio, fundições, resíduos verdes agrícolas, resíduos queimados e fibra natural que são selecionados de fibra de vidro, fibra de sisal, fibra de abacaxi, fibra de juta, fibra de banana, linho, algodão, fibras de cânhamo e tecidos sintéticos/têxteis.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que todos os tipos de partículas e fibras de resíduos industriais são processados usando água quente (~ 60ºC), moagem mecânica e cura em forno de ar quente a uma temperatura na faixa de 60-80ºC, por período de tempo na faixa de 12 - 24 horas, e o tamanho final dos particulados residuais processados está na faixa de 2,0 - 75 µm, a densidade está na faixa de 0,85-1,87 g/cm³, a porosidade está na faixa de 30 - 68% e a capacidade de retenção de água está na faixa de 25 a 110%.
4. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que todos os tipos de fibras naturais são processados usando água quente e cura com ar quente a uma temperatura na faixa de 60 - 105ºC, por um período de tempo na faixa de 12 - 24 horas e sua densidade está na faixa de 1,25-1,45 g/cm³, o alongamento na faixa de 0,3 - 5,0%, a resistência à tração está na faixa de 250-650 MPa e o módulo de Young está na faixa de 5 -35 GPa.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que na etapa a) particulados de resíduos industriais (um ou tipos híbridos) são usados como carga em volume estando na faixa de 50-80% na matriz de resina de epóxi/poliéster/poliuretano para fabricar compósitos poliméricos reforçados com particulados de resíduos industriais.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que na etapa b) 15 - 40% da quantidade de fibras ou fibras cortadas ou têxteis (um ou tipos híbridos) com tamanho na faixa de 100 µm - 5 cm são usados no sistema de matriz de epóxi/poliéster/poliuretano para a fabricação de compósitos poliméricos reforçados com fibras.
7. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que um ou tipo híbrido de particulados industriais processados na razão de volume variando de 50-80%, juntamente com um ou tipo híbrido de fibras processadas, tecidos/têxteis são usados em diferentes volumes estando na faixa de 5-35% são usados para a fabricação de compósitos poliméricos reforçados com particulados de fibras.
8. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que resina epóxi de polímero de epóxi/resina de poliéster é usada no intervalo de 20-50% e peróxido de metil etil cetona (MEKP) e naftenato de cobalto foram usados como catalisador (2-5% ) e no caso de resina de poliuretano, é empregado um volume variando de 20-80% e poliisocianato como catalisador.
9. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa c) é realizada a uma taxa de moagem de 900-4.000 rpm para fabricar folha composta de acabamento brilhante.
10. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa d) é realizada usando máquina de moldagem por compressão a temperatura variável na faixa de 16 ± 2ºC - 75 ± 2ºC e a pressão de fundição variável sendo de 2 a 295 kg/cm² no modo de operação única.
11. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa e) é realizada por ejeção mecânica ou ejeção automática e a etapa f) é realizada por cura em forno de ar quente a 60-120ºC de temperatura por 12-24 horas para fabricar folha composta reforçada com particulados de fibras e fibras de particulados de acabamento brilhante.
12. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a impressão de tela/laminação direta na superfície externa da folha de compósito híbrido de acabamento brilhante resistente à umidade é realizada usando resina epóxi transparente/semitransparente.
13. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que folhas compostas são usadas como superfície ativa para a impressão de tela/laminação e artigos pré-impressos em papéis, flexíveis, plástico, folhas de acrílico ou folhas flexíveis são usadas para impressão/laminação direta na superfície externa de folha composta híbrida com acabamento brilhante.
14. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a máquina de moldagem por compressão é usada para serigrafia/laminação a temperatura variável na faixa de 25 ± 2ºC - 120 ± 2ºC e a pressão de fundição variável sendo de 22 a 295 kg/cm².
15. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a ejeção mecânica ou ejeção automática é realizada para desmoldagem e cura de folha composta híbrida impressa/laminada em tela é realizada por cura em forno de ar quente a uma temperatura de 60-120°C por 12-24 horas.
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